生物质能与煤共燃对污染物排放影响的数值模拟

【摘要】： 生物质能与煤共燃发电是近年发展起来的一项再生能源利用的新技术。作为世界上第四大能源,对生物质能与煤共燃这种既可充分利用资源又可控制污染物排放的新型燃烧方式的研究具有重大的现实意义。 本课题以400t/h四角切圆锅炉为研究对象,利用FLUENT软件对生物质(小麦秸秆,玉米秸秆和木屑)在各掺混比例下与煤共燃时炉内的温度场,各组分浓度场及NOx浓度分布等进行数值模拟。模拟和计算结果显示,生物质与煤共燃可有效降低CO_2、SO_2、NOX、飞灰量等污染物的排放,但同时也会导致炉内温度下降,另外一种温室效应气体——H_2O排放量增加,锅炉燃烧效率降低等问题。综合分析比较得出,生物质的掺混比例不宜超过10%,且所研究的三种生物之中,木屑的综合掺混效果最佳。 【关键词】：生物质 共燃 污染物排放 数值模拟
【学位授予单位】：华北电力大学（河北）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK6
【目录】：

• 中文摘要4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 引言8-12
• 1.1 研究背景及意义8-10
• 1.2 课题的提出及主要研究内容10-12
• 第二章 生物质与煤混燃研究综述12-24
• 2.1 生物质与煤的样品分析12-13
• 2.1.1 工业分析12
• 2.1.2 元素分析12-13
• 2.1.3 灰成分分析13
• 2.1.4 发热量比较13
• 2.2 燃烧性能分析13-21
• 2.2.1 热重分析13-16
• 2.2.1.1 着火温度14
• 2.2.1.2 着火性能14-15
• 2.2.1.3 燃烧特性指数15-16
• 2.2.2 锅炉燃烧效率16-18
• 2.2.3 飞灰生成量18-19
• 2.2.4 结渣积灰与腐蚀情况19-21
• 2.3 有关污染物生成21-24
• 2.3.1 CO_2，CH_4 和H_2O 等温室气体的影响21-22
• 2.3.1.1 温室效应及其气体的简要介绍21
• 2.3.1.2 CO_2 和 CH_4 的排况21-22
• 2.3.1.3 水蒸气的排况22
• 2.3.2 SO_2 的排况22
• 2.3.3 NOx 的排况22-24
• 第三章 400t/h 四角切圆锅炉的数值模拟24-47
• 3.1 Fluent 软件的简要介绍24
• 3.2 数学模型和控制方程24-36
• 3.2.1 气相流动24-25
• 3.2.2 燃料的燃烧25-28
• 3.2.2.1 惯性颗粒的加热25-26
• 3.2.2.2 挥发分的析出26-27
• 3.2.2.3 焦炭的燃烧27-28
• 3.2.3 气相燃烧28-29
• 3.2.4 辐射传热29-31
• 3.2.5 NO_x 的模拟31-36
• 3.2.5.1 热力型 NO_x 的形成31-32
• 3.2.5.2 燃料型 NO_x 的形成32-36
• 3.3 模拟情况介绍36-40
• 3.3.1 锅炉参数36-38
• 3.3.2 网格划分38-39
• 3.3.3 数值模拟方法39
• 3.3.4 边界条件39-40
• 3.3.4.1 气相方程边界条件39-40
• 3.3.4.2 颗粒相方程边界条件40
• 3.4 10096燃煤的数值模拟结果40-47
• 3.4.1 速度场分布40-42
• 3.4.2 温度场（单位：K）42-44
• 3.4.3 燃煤时各组分质量浓度分布（O_2, CO_2 和CO）44-45
• 3.4.4 NOx 质量浓度分布45-47
• 第四章 生物质与煤混燃时污染物的计算与模拟结果47-73
• 4.1 混燃后SO_2 的浓度计算47-48
• 4.2 煤与小麦秸秆混燃的数值模拟48-56
• 4.2.1 温度场（单位：K）49-50
• 4.2.2 飞灰含 C 量50-51
• 4.2.3 CO 质量浓度分布51-52
• 4.2.4 CO_2 质量浓度分布52-53
• 4.2.5 O_2 质量浓度分布53
• 4.2.6 NOx 质量浓度分布53-55
• 4.2.7 H_2O 浓度分布55-56
• 4.3 煤与玉米秸秆混燃的数值模拟56-65
• 4.3.1 温度场（单位：K）56-57
• 4.3.2 飞灰含 C 量57-58
• 4.3.3 CO 质量浓度分布58-59
• 4.3.4 CO_2 质量浓度分布59-60
• 4.3.5 O_2 质量浓度分布60-61
• 4.3.6 NO_x 质量浓度分布61-63
• 4.3.7 H_2O 浓度分布63-65
• 4.4 煤与木屑混燃的数值模拟65-73
• 4.4.1 温度场（单位：K）65
• 4.4.2 飞灰含 C 量65-66
• 4.4.3 CO 质量浓度分布66-67
• 4.4.4 CO_2 质量浓度分布67-68
• 4.4.5 O_2 质量浓度分布68-69
• 4.4.6 NOx 质量浓度分布69-71
• 4.4.7 H_2O 浓度分布71-73
• 第五章 结论73-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加科研情况83

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