学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

生物质涡旋燃烧飞灰颗粒特性研究

作　者: 曾磊赟
导　师: 佘春江
学　校: 浙江大学
专　业: 工程热物理
关键词: 生物质涡旋燃烧颗粒物飞灰碱金属亚微米颗粒
分类号: TK6
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 16次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

悬浮燃烧是木质粉状生物质燃料燃烧常用的形式,具有燃烧强度大、可控性强的特点。涡旋燃烧作为悬浮燃烧的一个新方向,其燃烧组织中颗粒的旋转流动能有效利用炉膛高度,以较紧凑的结构实现高效燃烧。通过对生物质燃烧灰颗粒特性的文献调研发现,目前对固定床和流化床燃烧模式下的成灰机理已有较全面的认识。本文针对涡旋燃烧这一较新的燃烧组织模式,分析飞灰颗粒的粒径分布特征、形貌化学特性等,探究生物质涡旋燃烧组织模式下的灰颗粒特性。首先通过在涡旋燃烧试验台进行多种生物质的燃烧实验,包括新木屑、稻草、麦秆、玉米杆和废木屑,分析不同生物质的亚微米颗粒物排放和飞灰颗粒物的形貌化学特性。实验表明生物质涡旋燃烧生成的亚微米颗粒(PM1)占飞灰颗粒的主体,形貌上以结晶状聚团颗粒为主,主要化合物组分为KCl、K2SO4或NaCl。而相比草本燃料,木质燃料生成的亚微米颗粒和总飞灰颗粒的浓度更低,燃料特性的影响表现得最为显著。飞灰颗粒质量粒径分布呈双峰分布,木质燃料PM1排放浓度为200-400mg/Nm3,而草本燃料PM1浓度为400-1200mg/Nm3,但木质燃料亚微米颗粒占总飞灰颗粒的质量比却更高。更高的燃烧温度和一二次风配比将促进亚微米颗粒的生成,而适当的燃烧剩余氧量将降低PM1排放浓度。其次通过在燃烧气氛中添加一定浓度的SO2,各级颗粒中的S/C1摩尔比也增大；增大烟气中SO2浓度会促进亚微米颗粒中K2SO4的形成并增大PM1的排放浓度,同时更多的C1以气相HCl的形式排出。在废木屑燃料中添加混合质量比为5%的三种烟煤添加剂后,亚微米颗粒的质量浓度增加,而PM1中K2SO4的浓度受煤基添加剂中S含量的影响；混入高硫煤将导致更高浓度的亚微米颗粒排放,同时导致PM1中更高的K/Na和S/C1摩尔比。研究表明,木质燃料成灰时高温下气相K2SO4等率先成核后,KCl在K2SO4等成核颗粒表面上发生异相冷凝长大；而草本燃料在相对较低的温度下,气相K2SO4与KCl可能同时发生饱和成核后,KCl均相冷凝长大。涡旋燃烧组织模式适合处理低灰分及碱金属浓度的木质燃料,而在处理高灰分高碱金属浓度的草本燃料时,必须保持相对较低的一次燃烧区域温度以避免结渣。与其他燃烧组织模式相比,大颗粒PM2.5-10中含有较高浓度的盐相元素(K、S、C1、Na等),大量亚微米颗粒在高温下极易发生聚团凝并而形成更大粒径的颗粒是生物质涡旋燃烧的典型特征。

全文目录

致谢  4-6
摘要  6-7
Abstract  7-9
目次  9-15
1 绪论  15-21
  1.1 引言  15
  1.2 生物质能  15-16
  1.3 生物质燃烧技术  16
    1.3.1 层燃技术  16
    1.3.2 流化床燃烧技术  16
    1.3.3 悬浮燃烧技术  16
  1.4 生物质燃烧污染物排放  16-17
    1.4.1 完全燃烧生成的污染物  16-17
    1.4.2 不完全燃烧生成的污染物  17
  1.5 生物质燃烧成灰过程和机理  17-19
  1.6 本文选题背景和主要内容  19-21
    1.6.1 选题背景  19
    1.6.2 本文主要内容  19-21
2 生物质燃烧灰颗粒特性研究综述  21-31
  2.1 燃烧气溶胶颗粒简介  21
  2.2 颗粒生长机理  21-22
  2.3 颗粒物形成和转化机理  22-24
    2.3.1 炭黑颗粒  23
    2.3.2 有机颗粒体  23
    2.3.3 微米颗粒  23-24
    2.3.4 超微米颗粒  24
  2.4 生物质燃料中碱金属的释放  24-26
  2.5 不同燃烧模式下成灰特性  26-29
    2.5.1 固定床燃烧成灰特性  26-27
    2.5.2 流化床燃烧成灰特性  27-29
  2.6 灰颗粒沉积和腐蚀  29-30
  2.7 本章小结  30-31
3 生物质涡旋燃烧试验  31-52
  3.1 试验系统概述  31-33
  3.2 测试方法  33
  3.3 生物质燃料特性分析  33-35
  3.4 纯生物质燃烧实验  35-46
    3.4.1 新木屑燃烧实验  35-38
    3.4.2 稻草燃烧实验  38-40
    3.4.3 麦秆和玉米杆燃烧实验  40-43
    3.4.4 废木屑燃烧实验  43-46
  3.5 添加SO_2实验  46-48
  3.6 废木屑混煤实验  48-50
  3.7 本章小结  50-52
4 涡旋燃烧飞灰颗粒特性分析  52-71
  4.1 引言  52
  4.2 颗粒粒径分布(PSD)  52-54
  4.3 颗粒物形貌辨识特性  54-57
    4.3.1 亚微米颗粒(PM_1)  54-55
    4.3.2 微细颗粒(PM_(1-2.5))  55
    4.3.3 大颗粒(PM_(2.5-10))  55-56
    4.3.4 粗灰颗粒(PM_(>10))  56-57
  4.4 颗粒特性影响分析  57-65
    4.4.1 燃烧温度  57-61
    4.4.2 一二次风配比  61-62
    4.4.3 燃烧过量空气系数  62-64
    4.4.4 烟气S/Cl摩尔比  64-65
  4.5 化学热力学平衡模拟  65-68
    4.5.1 热力学平衡计算简介  65-66
    4.5.2 热力学平衡计算结果分析  66-68
  4.6 飞灰颗粒形成探讨  68-69
  4.7 本章小结  69-71
5 全文总结与工作展望  71-74
  5.1 主要研究总结  71-72
  5.2 本文主要创新点  72
  5.3 未来工作展望  72-74
参考文献  74-78
作者筒介  78

生物质涡旋燃烧飞灰颗粒特性研究

内容摘要

全文目录

相似论文