化学链燃烧数值模拟ppt.ppt

* 温室气体排放增加，气候愈加异常，带来巨大损失； CO2排放量最大，高达75%，25%将永久存在 ； 减排，尤其是CO2排放，刻不容缓！ 现状： 化学链燃烧技术应运而生！ 常规燃煤电厂 化学链燃烧电厂概念图 常规燃煤电厂 化学链燃烧电厂概念图 常规燃煤电厂 常规燃煤电厂 化学链燃烧电厂概念图 常规燃煤电厂 传统CO2减排技术： 吸收技术，碱金属吸收剂干法吸收CO2法，富氧燃烧技术以及CCR技术。 共同特点：设备复杂，能耗大，效率低， 运行成本高。 富氧燃烧技术装置 吸收技术流程图 富氧燃烧技术装置 吸收技术流程图 化学链燃烧(CLC)： 基本原理：新型无火焰燃烧理念，以载氧体(OC)在空气反应器(AR)和燃料反应器(FR)之间循环交替反应来实现燃料的燃烧 。 化学链燃烧原理图 化学链燃烧装置示意图 特点：原则上，气相产物只有CO2和H2O(气)，不同于传统技术，CLC无需复杂设备，只通过简单冷凝，就可将排气中的水蒸汽凝结并分离，既降低了减排成本，捕集的CO2又可应用。 研究对象： 以燃料反应器中的气固流动为研究对象，取三个颗粒，分别为d=1mm的碳颗粒以及d=1mm、d=1.5mm 的两个不同直径硫酸钙颗粒（两侧）。 物理几何模型 工况 ：进气温度T=1173K，速度0.1m/s，方向竖直向上，进口气体组分质量分数YH2=0.02，YCO=0.28，YH2O=0.7。 数学模型： 1.控制方程：连续性方程、动量方程、能量方程 组分输运方程： 动网格守恒方程： 2.化学反应模型： 主要反应: -6.41 4.3×103×exp(-18162/T) -170.96 1.895×103×exp(-17474/T) 135 2.186×106×exp(-20820/T) 反应热 (kJ/mol) 速率常数K 反应速率表达式 反应动力学参数 通过Arrhenius定律和质量作用定律控制反应速率 网格划分及局部加密 网格划分及边界条件： Fluent中采用SIMPLE算法，默认松弛因子，模型进口采用velocity_inlet,出口采用outflow，计算域四壁采用symmetry边界条件。 计算结果： H2生成扩散与消耗: 0.1s 0.3s 0.4s 0.5s 0.7s 0.9s 1.1s 1.3s CO生成扩散与消耗: 0.1s 0.3s 0.4s 0.5s 0.7s 0.9s 1.1s 1.3s 颗粒表面H2、CO组分平均浓度变化: 碳粒表面H2、CO平均浓度变化图 硫酸钙表面CO平均浓度变化图 *