流態(tài)化生物質(zhì)燃燒冷熱態(tài)實驗研究.pdf

1、能源是人類社會發(fā)展的基礎(chǔ)，能源結(jié)構(gòu)的重大變革導(dǎo)致了人類社會的巨大進(jìn)步，國民生產(chǎn)總值的增長始終與能源消費同步增長。石油將在21世紀(jì)枯竭，新的能源結(jié)構(gòu)將在新的世紀(jì)中形成，多種能源并存的能源體系將成為新世紀(jì)能源結(jié)構(gòu)的特征，生物質(zhì)能源將成為21世紀(jì)的重要能源之一。生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)，作為一種生物質(zhì)能的利用方式，具有工藝環(huán)節(jié)少，經(jīng)濟(jì)效益突出的優(yōu)點，是我國利用生物質(zhì)能的一條有效途徑。循環(huán)流化床燃燒方式具有燃料適應(yīng)性廣，燃燒溫度低，燃燒效率高，負(fù)荷調(diào)

2、節(jié)性能好等獨特的優(yōu)點，適于燃燒生物質(zhì)燃料，特別是高堿的秸稈類生物質(zhì)燃料。由于生物質(zhì)形狀和物理性質(zhì)的特殊性，和常規(guī)化石燃料相比，生物質(zhì)在循環(huán)流化床內(nèi)的流動特異性強(qiáng)，會顯著影響爐膛內(nèi)的燃燒情況，通過冷態(tài)實驗對循環(huán)流化床內(nèi)生物質(zhì)與床料的流化特性，混合分離特性以及顆粒濃度分布特性的深入研究，將對指導(dǎo)工程實踐有很大的意義。在爐內(nèi)冷態(tài)研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行熱態(tài)實驗可以進(jìn)一步了解生物質(zhì)在爐內(nèi)的燃燒特性，從而優(yōu)化循環(huán)流化床燃燒生物質(zhì)燃料的燃燒組織，提高燃燒效

3、率。 為了對生物質(zhì)在流化床內(nèi)的流化特性，混合分離特性以及顆粒濃度分布特性加深認(rèn)識，在自行搭建的冷態(tài)循環(huán)流化床試驗臺上，考察了不同因素對床內(nèi)流化特性的影響，包括：生物質(zhì)顆粒與床料的配比，生物質(zhì)顆粒與床料顆粒的粒徑和形狀以及起流化過程中時間的影響等。通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，在相同的工況下，當(dāng)床內(nèi)出現(xiàn)氣泡，生物質(zhì)顆粒有向上運動的趨勢時，除稻殼以外，氣泡的向上運動可以改變床內(nèi)生物質(zhì)質(zhì)量份額的分布。實驗顯示當(dāng)生物質(zhì)顆粒與床料顆粒的大小相差很大時

4、，兩種顆粒的質(zhì)量比對床內(nèi)的臨界流化特性影響顯著，而當(dāng)兩種顆粒大小相近時，影響較小。不同形狀的顆粒與河砂混合時，具有可容納河砂顆粒結(jié)構(gòu)的稻殼對床層的臨界流化特性影響較大。從顆粒分布看，在鼓泡狀態(tài)下運行時，生物質(zhì)與河砂的混合物呈現(xiàn)出明顯的分層現(xiàn)象，生物質(zhì)在爐膛高度上分布不均勻，幾乎都集中在上部。在循環(huán)流化床狀態(tài)下運行時，生物質(zhì)顆粒在爐膛高度上分布相對均勻，但是混合物顆粒濃度整體上還是沿床高方向減小，生物質(zhì)顆粒濃度在床內(nèi)隨高度的上升也呈現(xiàn)出逐

5、漸減小的趨勢。 在熱態(tài)小型燃生物質(zhì)循環(huán)流化床試驗臺上對稻草和麥草兩種生物質(zhì)進(jìn)行燃燒試驗，對沿爐膛高度的溫度分布進(jìn)行分析，結(jié)合冷態(tài)實驗結(jié)果探索了熱態(tài)條件下循環(huán)流化床爐膛內(nèi)的燃燒份額分布。在分區(qū)傳熱平衡思想的基礎(chǔ)上，引入?yún)^(qū)域有效吸熱比的概念，對熱態(tài)試驗臺沿爐膛高度方向的燃燒份額分布進(jìn)行建模，定量求解了沿爐膛方向的燃燒份額分布。通過研究發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)循環(huán)流化床燃燒過程中爐內(nèi)溫度分布存在不均勻性，高溫區(qū)出現(xiàn)在爐膛中上部，而密相區(qū)溫度比高溫區(qū)

6、低50℃左右。爐內(nèi)密相區(qū)的燃燒份額很小，燃燒大部分發(fā)生在稀相區(qū)，使稀相區(qū)溫度升高。 論文還對實際工程中燃生物質(zhì)的循環(huán)流化床鍋爐的運行進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集分析，考察了不同負(fù)荷下爐膛的溫度分布。研究發(fā)現(xiàn)爐膛內(nèi)的溫度在密相區(qū)出口以后隨高度增加而逐漸升高，最高溫度出現(xiàn)在爐膛出口位置。利用熱態(tài)試驗中采用的研究思想，對不同負(fù)荷下爐內(nèi)的生物質(zhì)燃燒份額分布進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)實際工業(yè)規(guī)模爐膛中的燃燒份額分布與熱態(tài)試驗類似，燃燒大部分發(fā)生在稀相區(qū)，而在密相