發(fā)布時間：2020-05-22 22:04

【摘要】：煤與生物質(zhì)混燒可以有效地降低煤炭消耗率和污染物排放量,本文開展了流化床中煤與生物質(zhì)混燒的實驗,并對煤與生物質(zhì)混燒過程進行了數(shù)值模擬,研究煤與生物質(zhì)混燒過程中的燃燒特性、污染物排放特性及相互影響,為工業(yè)化應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。以煤、木屑和稻稈為研究對象,研究了燃燒溫度、質(zhì)量摻混比、過量空氣系數(shù)、流化速度和二次風(fēng)率對燃燒特性的影響。混燒生物質(zhì)后,煤的燃燒特性得到了改善。實驗結(jié)果表明:燃燒溫度上升,稀相區(qū)溫度隨之升高,CO排放濃度和飛灰含碳量隨燃燒溫度上升而降低;當(dāng)燃燒溫度為850℃時,隨著摻混比由0%增加至30%,CO排放濃度由119.3ppm分別降至75.1ppm(木屑)、86ppm(稻稈);飛灰含碳量由6.2%降低至4%(木屑)、3.1%(稻稈);過量空氣系數(shù)增加,稀相區(qū)溫度和CO排放濃度先上升后下降,飛灰含碳量逐漸降低;流化速度增加,CO排放濃度增加,飛灰含碳量先降低后增大;相比于純煤燃燒,煤與生物質(zhì)混燒時,CO排放濃度和飛灰含碳量受流化速度影響更大;二次風(fēng)率增加,CO排放濃度先降低后升高,飛灰含碳量降低。二次風(fēng)率對稀相區(qū)溫度的影響不大。研究了燃燒溫度、質(zhì)量摻混比、過量空氣系數(shù)、流化速度、二次風(fēng)率和鈣硫摩爾比對污染物排放的影響。相比于單獨燃燒,煤混燒生物質(zhì)后有效地降低了NO和SO_2的排放,其減排效果與生物質(zhì)種類、揮發(fā)分含量及堿金屬等因素密切相關(guān)。實驗結(jié)果表明:當(dāng)燃燒溫度850℃時,隨著摻混比由0%增加至30%,NO排放濃度由378ppm分別降低至291.2ppm(木屑)、301.9ppm(稻稈);SO_2排放濃度由267ppm分別降低至147.2ppm(木屑)、183ppm(稻稈);隨著燃燒溫度的上升,NO排放濃度和SO_2排放濃度均增加;隨著質(zhì)量摻混比增大,生物質(zhì)的減排作用減弱;隨著過量空氣系數(shù)增加,NO排放濃度迅速增加,SO_2排放濃度先增加后降低;隨著流化速度的增加,NO排放濃度和SO_2排放濃度均逐漸增加,且增加的趨勢變緩;隨著二次風(fēng)率增加,NO排放濃度先降低后增加,SO_2排放濃度逐漸降低,最佳二次風(fēng)率為20%左右;添加脫硫劑可以有效控制SO_2的排放,Ca/S比越大,脫硫效果越好,最佳鈣硫比為2.5~3。建立了耦合流動、傳熱傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的二維CFD綜合模型。數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好,驗證了計算模型的準(zhǔn)確性。分析了模擬所得流場、溫度場和燃燒特性。模擬結(jié)果顯示:流化床內(nèi)處于穩(wěn)定流化狀態(tài),揮發(fā)分主要在稀相區(qū)燃燒,煤與木屑混燒時流化床內(nèi)最高溫度比純煤燃燒高;流化床內(nèi)組分濃度場分布合理,O_2濃度隨著流化床高度上升而降低,CO_2濃度在進料口附近達到最大值;由于焦炭燃燒及揮發(fā)分中氮和硫的氧化,在進料口附近NO和SO_2濃度較高;隨著過量空氣系數(shù)增加,NO濃度增加,SO_2排放濃度無明顯變化。
【圖文】：

13圖 2-1 實驗裝置圖1.電機 2.減速器 3.料斗 4.爐膛主體 5.二次風(fēng)管 6.旋風(fēng)分離器 7、10.排料閥 8.煙氣分析儀 9.尾氣處理系統(tǒng) 11.空氣預(yù)熱器 12.轉(zhuǎn)子流量計 13.截止閥 14.空氣壓縮機 15.溫控系統(tǒng)

圖 2-2 流化床反應(yīng)器實物圖部分包括內(nèi)部的管段和外部的加熱保溫系統(tǒng)。流化、漸擴過渡段和擴大段三部分組成。其材料為厚度用圓柱形布置，總高 880mm，其中直通管高 730m擴大段高 120mm，，內(nèi)徑 50mm。進料口距主體管段
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X701;TK16

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本文編號：2676683