生物质锅炉内燃烧与轰燃特性研究

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1、专业学位硕士学位论文生物质锅炉内燃烧与轰燃特性研究作者姓名邬思柯学位类别动力工程(全日制)指导教师楼波副教授李茂东高级工程师所在学院电力学院论文提交日期2015年3月StudyonthecombustionandflashovercharacteristicsofbiomassboilerADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuSikeSupervisor：A.Prof.LouBoS.Eng.LiMaodongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China

2、分类号：TK16学校代号：10561学号：201221011299华南理工大学硕士学位论文生物质锅炉内燃烧与轰燃特性研究作者姓名：邬思柯指导教师姓名、职称：楼波副教授李茂东高级工程师申请学位级别：工程硕士学科专业名称：动力工程研究方向：高效低污染燃烧论文提交日期：2015年3月24日论文答辩日期：2015年3月21日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：梁德清委员：刘金平陆继东楼波甘云华华南理工大学学位论文原创性声明木人郑屯卢明：所M交的论文足木人在导师的指牙卜独立进行研宄所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文+包含任何

3、其他个人或集体己经发及或撰写的成果作品。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己17!:文中以明确方式丨小明。本人完仝意识到本声明的法_Ju果山木人承扑I.。作荇签名：知总扣3曰期：別5年3月外H学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全/解学校有关fc留、使用学位论文的规定，6丨」：研宂牛.在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内界，可以允许采用影印、缩印或其它M制手段保存、汇编7位论义。本人电f文档的内容和纸质论文的

4、内容相•致。木$位论文属于:•□保密，在_____年解密后适用本授权书。不保虎，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有.jL:享协议的1Y1•位浏览；N意将本人学位沦文提交屮国学术期

5、:(](光盘版）电/杂志社全文山版和编入CNKI《屮国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(清在以上相应方框内打“V”）作疗签名：知働丨

6、期：20/5.3.W指V•教师7爸:名：丨丨期.2十摘要随着社会经济的发展，人们对能源的需求逐年增加，传统的化石能源面临着严峻的资源枯竭、环境污染等问题。生物质能作为一种可再生、低污染、产量大的能源，逐渐受到人们的重视，并且正得到广泛运用，因

7、此，对生物质能利用的研究显得非常有意义。目前，由于对生物质特性及生物质能利用设备的研究不够，在生物质能利用过程中如沿用传统燃煤技术，会造成效率较低或是轰燃等问题。因此，结合生物质本身的特性，研究其燃烧过程规律，以及探究其轰燃现象机理极其重要。采用元素分析、工业分析、热值分析及热重分析等手段研究南方地区5种典型生物质燃料的特性。结果表明此5种生物质燃料中C、N、S元素平均为46.82%、0.42%、0.124%，明显低于对比煤种相应元素的含量，且挥发分含量较高、固定碳含量少，热值普遍低于对比煤。生物质燃烧主要可分为三个阶段，分别是水分析出段、挥发分析出燃烧段以及固定碳燃烧

8、段，动力学分析结果显示生物质1燃烧反应活化能为110kJ/mol，低于对比煤种的176kJ/mol，利用切线法分析着火点，生物质1的着火点温度为540K，煤为710K，表明生物质比煤更易燃烧。热重实验中，气氛中氧气比例越高，生物质燃料与氧气反应更快、更完全；升温速率越大时，挥发分逸出的速率越大；比较热重实验条件下原料、40目、80目3种粒径大小对燃烧的影响,发现差别不大。利用FLIC及Fluent软件对广东地区某生物质层燃锅炉进行数值模拟研究，获得燃料固相温度沿床长分布、炉膛空间烟气温度分布以及烟气主要成分变化规律。该生物质层燃锅炉燃烧主要分三个阶段：水分析出段(0-0

9、.5m)、挥发分逸出燃烧段(0.3-1.7m)及固定碳燃烧段(0.6-2.2m)。对比热重分析与数值模拟的失重曲线，发现变化趋势相同，但两者依然存在区别。Fluent计算获得气相的燃烧参数，包括气相温度分布、炉膛空间烟气流速、烟气中各种组分的浓度分布以及速度矢量图等，可观察到床层上方的炉膛空间存在着燃烧反应，反应物为挥发分中的可燃性成分，生成物为CO2及H2O。结合生物质燃料特性，应用突变理论研究生物质锅炉发生轰燃现象的区域。通过建立能量守恒方程和势函数，从势函数及微商曲线求得轰燃临界点的热烟气层温度为686.71℃，与实际情况及前人所做