秸秆固化成型燃料助燃剂研制及燃烧特性试验与模拟研究

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1、北京化工大学博士学位论文秸秆固化成型燃料助燃剂研制及燃烧特性试验与模拟研究姓名：袁海荣申请学位级别：博士专业：环境工程指导教师：李秀金20100605北京化工人学博l：学位论文烟气排放情况(包括烟气中的02、C02、CO、烟气温度、NO、N02、NOx、S02和燃烧效率这9项指标)进行了试验研究，研究结果表明：两种助燃剂烟气排放指标均符合北京市地方排放标准，助燃齐IJEDl5用量为9mL时污染物排放较低，因此，助燃剂EDl5被确定为待推广的助燃剂。2．DCBF燃烧特性试验研究与分析。(1)利用柴炉热性能试验

2、方法对LLA．6型炉具的热性能进行了测试，结果显示其热效率只有20％，没能达到北京市地方标准(热效率≥35％)。(2)利用热电偶温度传感器和精密天平分别对炉具内各位置的温度和燃烧失重量进行测定。根据所测温度和失重量数据对燃烧过程进行动力学分析。利用“多变混合速率扫描法"得出DCBF在LLA．6型炊事炉中燃烧时的燃烧机理：在快速升温阶段和降温阶段DCBF燃烧符合的三维扩散机理，球形对称，3D，D4，减速形口一f曲线，其积分形式表达式为G(口)=1_2a／3一(1-口)2仃；在快速升温与温度恒定之间的拐点处和恒

3、定温度阶段DCBF燃烧机理属于化学反应，F2，减速形a—t曲线，其积分形式表达式G(口)=(卜口)～。(3)利用烟气分析仪对燃烧过程中烟气排放的各种污染物指标进行监测，发现在整个燃烧过程中污染物排放指标均符合北京市地方污染物排放标准。有风条件下的各种污染物排放指标略高于无风条件下的各种污染物排放指标。因此，在无风条件下助燃剂EDl5用量为9mL时效果最佳。3．DCBF燃烧特性的数值模拟。利用Fluent软件和燃烧过程所遵循的基本定律，采用湍流和有限速率等燃烧模型对DCBF燃烧特笥进行数值模拟，结果发现：(1

4、)燃烧炉内C02浓度为18．4％，在炉i：3处的C02浓度为9％左右，排烟管中C02浓度为6．47％；在助燃器内几乎没有任何化学II摘要反应发生，助燃器并没有起到应有的助燃作用，而是起了降低热效率的作用。(2)通过对32种不同改进情况进行模拟，结果表明助燃器通风孔全部关闭时(即没有二次进风)效果最好。助燃器内部温度范围为990～1020K，炉口处最高温度为1020K。没有二次进风时炉口处温度分别比关闭0排、1排、2排、3排和4排通风孔时高l9．86％、29．86％、37．67％、39．59％和39．73％。

5、因此，推荐改造最佳方案为不用助燃器，不带二次进风。由助燃器散热及二次进风带走的热损失q2和q3之和为19．21％。将助燃器及二次进风除掉，将助燃器部分直接改为火焰通道，可将原炉具的热效率20％提高到39．21％，可以使热效率提高近1倍，并可使炉具达到北京市地方标准。综上所述，助燃剂EDl5用量为9mL时引燃DCBF效果最佳，在无风条件下，将LLA．6型炉具助燃器部分改为封闭式的火焰通道，DCBF燃烧效果最佳，热效率可达到39．21％。关键词：秸秆固化成型燃料，助燃剂，燃烧特性，模拟III北京化工人学博-l：

6、学位论文DEVELOPMENToFIGNITIoN．ASSISTINGAGENTSFORDENSIFIEDCORNSTOVERBRIQUETTINGFUELANDEXPEIUMENTALSTUDYANDSIMULATIoNoFCoMBUSTIoNCHARACTERISTICSABSTRACTChinaisoneofthelargestagriculturalcountriesintheworld．Approximately,O．71billiontonsofvariouscropresiduesaregen

7、eratedannually．50％--。60％cropresiduesarenotused，whichareussallyburntinopenfield，leadingtoseriousairpollutionandfiredisaster,CropstalksCallbeusedtomakedensifiedbiomassbriquettingfuel(DBBF)，whichisoneofeffectivewaystousecropstalksandwidelyusedinruralareasinCh

8、ina．However,DBBFisfacingabottle—neckproblemwithigniting．DBBFisakindofdensifiedbiomasswithhighdensity(O．8---1．49／cm3)，whichisverydifficulttobeignited．Farmersnormallyneedtotake20to30minutesforsuccessfullyigniti