生物質與煤混燒灰相互作用的模擬研究.pdf

1、我國面臨著能源危機和環(huán)境污染雙重挑戰(zhàn)，因此開發(fā)新能源部分替代煤是我國能源改革優(yōu)化的重要方向。我國屬于農業(yè)大國，生物質能源作為一種豐富清潔的可再生能源可代替部分煤，同時由于燃煤排放至大氣中的細顆粒物過多，導致我國現(xiàn)階段作為嚴重的霧霾等問題，細顆粒的排放對人類的生存環(huán)境造成巨大的威脅，因此研究生物質與煤混燒灰的細顆粒物在電除塵器內部的相互作用從而實現(xiàn)尾部細顆粒的減排是燃煤電站開發(fā)新能源過程中必不可少的，這對于探求可代替煤的最佳生物質能源是十

2、分重要的。
　　本文選取的燃料分別為常見的生物質燃料玉米秸稈與無煙煤兩種燃料，首先將玉米秸稈破碎后分別按照0、10%、15%、20%、100%的比例與無煙煤混摻后，經燃燒形成一系列混燒灰。首先通過實驗對這一系列混燒灰的理化特性（真密度、粒徑分布）等進行了實驗研究，為后續(xù)混燒灰在電除塵器內部的相互作用情況做準備。實驗結果表明隨著生物質玉米秸稈與無煙煤混燒比例的增加，混燒灰的真密度呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。同時由于玉米秸稈與無煙煤的混合燃燒

3、，使得其粒徑分布較純無煙煤灰或純玉米秸稈灰發(fā)生了一定變化，但變化不是很明顯，其粒徑分布的峰值相同或接近。
　　其次，本文主要對電除塵器內部三種團聚機理（熱團聚、湍流團聚、電團聚）進行了模擬研究，首先根據顆粒粒徑確定了不同團聚機理下的團聚核函數(shù)。由三種團聚核函數(shù)可知，熱團聚效果與發(fā)生團聚的兩顆粒粒徑的差值相關，差值越大，熱團聚核函數(shù)愈大，并且熱團聚作用對亞微米級顆粒的團聚效果優(yōu)于微米級顆粒。湍流團聚效果與顆粒粒徑相關，顆粒粒徑越大，

4、團聚效果愈佳，湍流團聚對微米級顆粒聚并作用優(yōu)于亞微米級顆粒。電團聚效果愈顆粒粒徑相關，顆粒粒徑越大，其所帶荷電量越多，電團聚效果越明顯，電團聚對于微米級顆粒以及亞微米級顆粒的團聚效果均很明顯。
　　最后在確定了團聚核函數(shù)后，利用Fluent軟件對生物質與煤混燒灰在電除塵器內部的相互作用情況進行了模擬研究。首先通過自帶的自定義函數(shù)功能（UDF）將不同的團聚核函數(shù)程序導入軟件中，接著利用顆粒群平衡模型（PBM）與歐拉-歐拉雙流體模型耦

5、合，采用Sectional分區(qū)算法進行求解。研究結果表明：當流場流速為1.0m/s，顆粒體積分數(shù)為1.4%時熱團聚效果最佳，并且在玉米秸稈與無煙煤混摻比為10%時熱團聚效果最好；當流場流速為1.5m/s，顆粒體積分數(shù)為1.4%時湍流團聚效果最佳；當流場流速為1.0m/s，顆粒體積分數(shù)為1.4%時電團聚效果最佳，并且在玉米秸稈與無煙煤混摻比為10%時電團聚效果最佳。電除塵器中顆粒團聚主要以電團聚為主，熱團聚和湍流團聚為輔，三者共同為微米級