生物質(zhì)與煤混燃的數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、化石能源為代表的傳統(tǒng)能源的短缺和日益凸顯的環(huán)境污染問題使得生物質(zhì)能利用與開發(fā)受到關(guān)注。我國越來越重視工業(yè)生產(chǎn)和燃煤帶來的空氣污染問題，并已經(jīng)開始著力開展生物質(zhì)混燃發(fā)電新技術(shù)研究，此方面研究已經(jīng)取得了部分成果。當(dāng)前計算機數(shù)值計算研究逐漸被科研機構(gòu)以及工業(yè)企業(yè)所重視，利用其簡易、快捷而且直觀的特點模擬發(fā)電實驗的燃燒過程，在計算機上微調(diào)任一變量模擬實際燃燒所能達(dá)到的效果，指導(dǎo)方案設(shè)計，從而實現(xiàn)人力、物力以及財力的極大節(jié)約。本文主要工作是針對生

2、物質(zhì)與煤混燃這一燃燒過程，選取實際燃燒試驗臺的具體尺寸構(gòu)建模型進行數(shù)值計算，研究其燃燒特性，重點探究兩種參混比例的燃燒對爐內(nèi)流場的影響。
　　數(shù)值模擬過程中選取了一些重要的運行參數(shù)，將它們作為燃燒模型或是邊界控制條件，用來使模擬更加真實的爐膛燃燒進程。這些參數(shù)包括燃燒爐的尺寸、一、二次風(fēng)入口風(fēng)速、流量、湍流度、燃料供給量、參混比等。數(shù)值模擬所使用的軟件是專業(yè)計算流體動力學(xué)軟件Fluent，調(diào)用實際實驗的燃料參數(shù)，形成燃燒試驗的真實

3、反映。模擬結(jié)果顯示：改變生物質(zhì)的參混比例對整體混燃效果影響較明顯；生物質(zhì)燃料的加入可以改善著火情況；燃燒狀態(tài)和二次風(fēng)、燃料的配比有明顯的相關(guān)性；流場無法到達(dá)處易形成爐內(nèi)的低溫區(qū)域，未反應(yīng)完全的混合燃料容易在此區(qū)域結(jié)焦結(jié)渣。冷態(tài)實驗的模擬表明爐內(nèi)冷風(fēng)吹掃時存在部分的流場“死角”區(qū)域，這些區(qū)域部分可以通過改變壁面二次風(fēng)的配比來改善，其余部分則需要根據(jù)模擬流場適當(dāng)?shù)男薷臓t膛的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，如設(shè)計成流線型壁面結(jié)構(gòu)或在爐膛內(nèi)部設(shè)置耐高溫的導(dǎo)流模塊，從

4、而起到優(yōu)化燃燒效果的作用。
　　驗證試驗結(jié)果表明：參混生物質(zhì)燃料比例較低或零參混時，燃料熱值大，燃燒穩(wěn)定，爐內(nèi)最高溫度較高，有較高的負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，高溫段范圍窄，火焰寬度小，火焰擴散角度??；參混生物質(zhì)燃料比例提高時（小于20％），燃燒器火焰長，寬度大，火焰擴散角大，高溫段變長，最高溫度降低，著火時間提前。
　　數(shù)值模擬和熱、冷態(tài)實驗結(jié)果基本吻合，證明數(shù)值模擬方法正確，模型選擇較合理，試驗方法正確，結(jié)論可信。為今后的混燃模擬的深