生物質(zhì)秸稈的燃燒特性儀器實(shí)驗(yàn)與NOx生成特性數(shù)值模擬

【摘要】： 世界面臨著能源供應(yīng)緊張和生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力,生物質(zhì)能作為一種可再生的清潔能源,逐漸受到重視,而且發(fā)揮著越來越重要的作用。農(nóng)作物秸稈是我國(guó)農(nóng)村常見的農(nóng)業(yè)廢棄物,具有分布廣、資源量大等特點(diǎn)。開展秸桿的燃燒研究,為秸稈直燃發(fā)電技術(shù)奠定基礎(chǔ),對(duì)于改善我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、降低環(huán)境污染具有十分重要的意義。 本文首先進(jìn)行了不同秸稈燃料的粉末燃燒實(shí)驗(yàn),采用著火溫度、火焰穩(wěn)定性指數(shù)及燃燒特性指數(shù)來判定燃料的燃燒性能;分析升溫速率、自身化學(xué)組分對(duì)燃料燃燒失重過程的影響;通過熱分析數(shù)學(xué)方法求解了秸稈燃料燃燒動(dòng)力學(xué)特性。 接著進(jìn)行了秸稈碎段的燃燒實(shí)驗(yàn),研究了粒徑、表面構(gòu)成對(duì)油菜秸稈碎段燃燒過程的影響,以及水稻秸稈不同部位的燃燒特性。結(jié)果表明,油菜秸稈碎段隨著碎段粒徑、自然表面的增大,燃燒性能降低;水稻秸稈不同部位碎段的燃燒性能相差較大。 最后利用Aspen Plus軟件平臺(tái)建立了生物質(zhì)燃燒模型,對(duì)燃燒中NOx的生成進(jìn)行了模擬計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與已有文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好地相符。在此基礎(chǔ)上,研究了燃燒溫度和過量空氣系數(shù)對(duì)生物質(zhì)燃燒NOx生成的影響規(guī)律。結(jié)果表明,生物質(zhì)燃燒過程中NOx的生成量隨溫度和過量空氣系數(shù)的增長(zhǎng)而快速增長(zhǎng);應(yīng)用Aspen Plus模擬生物質(zhì)燃燒具有一定的可行性,而且其模型設(shè)置較為靈活,能夠?qū)Χ喾N生物質(zhì)的燃燒進(jìn)行熱力學(xué)分析,可為生物質(zhì)清潔燃燒技術(shù)提供有益參考。 【關(guān)鍵詞】：生物質(zhì)秸稈 燃燒特性 NO_x Aspen Plus 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TK6
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 生物質(zhì)資源概述10-14
• 1.1.1 我國(guó)可開發(fā)的生物質(zhì)資源11-12
• 1.1.2 生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用技術(shù)12-13
• 1.1.3 國(guó)內(nèi)外農(nóng)作物秸稈的能源利用現(xiàn)狀13-14
• 1.2 生物質(zhì)燃燒技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用14-19
• 1.2.1 生物質(zhì)燃燒技術(shù)14
• 1.2.2 混合燃燒技術(shù)14-17
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)懸浮燃燒技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀17-19
• 1.3 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展19-21
• 1.4 本論文的研究?jī)?nèi)容、研究目標(biāo)及意義21-22
• 1.4.1 本論文的研究?jī)?nèi)容21
• 1.4.2 本論文的研究目標(biāo)及意義21-22
• 第二章 秸稈燃燒相關(guān)基礎(chǔ)理論22-28
• 2.1 秸稈的化學(xué)組成22
• 2.2 秸稈燃燒過程及影響因素22-25
• 2.2.1 失水干燥過程22-23
• 2.2.2 揮發(fā)分析出燃燒過程23-24
• 2.2.3 焦炭燃燒過程24-25
• 2.3 秸稈燃燒NOx的生成25-28
• 2.3.1 生物質(zhì)燃燒NOx的排放與危害25-26
• 2.3.2 生物質(zhì)燃燒NOx的生成機(jī)理26-28
• 第三章 秸稈粉末燃燒特性儀器實(shí)驗(yàn)28-47
• 3.1 燃燒特性實(shí)驗(yàn)原理28-29
• 3.1.1 熱分析原理28
• 3.1.2 燃燒特性研究的熱天平分析方法28-29
• 3.2 秸稈的燃燒化學(xué)特性分析29-32
• 3.2.1 秸稈的工業(yè)分析29-30
• 3.2.2 秸稈的元素分析30-31
• 3.2.3 秸稈的熱值分析31-32
• 3.3 秸稈粉末的燃燒熱重實(shí)驗(yàn)32-40
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)儀器與方法32-34
• 3.3.2 秸稈的熱重曲線34-36
• 3.3.3 熱重曲線特征值點(diǎn)的確定36-37
• 3.3.4 熱重分析燃燒特性的表征37-38
• 3.3.5 生物質(zhì)燃料燃燒特性分析38-40
• 3.4 秸稈燃燒動(dòng)力學(xué)分析40-44
• 3.4.1 動(dòng)力學(xué)基本表達(dá)式40-41
• 3.4.2 Coats-Redfern法41-43
• 3.4.3 動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析43-44
• 3.5 秸稈粉與煤粉低混燃比下的燃燒熱重實(shí)驗(yàn)44-46
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)儀器與方法44-45
• 3.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析45
• 3.5.3 混燃曲線燃燒特性分析45-46
• 3.6 本章小節(jié)46-47
• 第四章 秸稈碎段顆粒的燃燒特性儀器實(shí)驗(yàn)47-60
• 4.1 油菜秸稈不同粒徑碎段的燃燒熱重實(shí)驗(yàn)47-50
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與方法47-48
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析48-50
• 4.2 油菜秸稈不同結(jié)構(gòu)碎段的燃燒熱重實(shí)驗(yàn)50-55
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及方法50-51
• 4.2.2 不同表面構(gòu)成對(duì)失水、脫揮發(fā)分過程的影響51-53
• 4.2.3 不同表面構(gòu)成對(duì)焦炭燃燒過程的影響53-55
• 4.3 水稻秸稈不同部位碎段的燃燒熱重實(shí)驗(yàn)55-58
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)儀器與方法56
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第五章 基于ASPEN PLUS的秸稈燃燒NOx生成模擬60-69
• 5.1 ASPEN PLUS簡(jiǎn)介60-61
• 5.2 模型的基本原理61-62
• 5.2.1 化學(xué)反應(yīng)平衡61
• 5.2.2 相平衡61-62
• 5.3 建立模型62-65
• 5.3.1 模擬對(duì)象62
• 5.3.2 模型建立62-65
• 5.4 結(jié)果分析65-68
• 5.4.1 模型的可靠性驗(yàn)證65-67
• 5.4.2 溫度對(duì)NOx生成的影響67-68
• 5.4.3 過量空氣系數(shù)對(duì)NOx的影響68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第六章 結(jié)論與展望69-72
• 6.1 全文總結(jié)69-70
• 6.2 工作展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-77
• 在讀學(xué)位期間發(fā)表的論文77

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