能源环境工程专业优秀论文 秸秆燃烧特性研究.doc

能源环境工程专业优秀论文 秸秆燃烧特性研究 关键词：秸秆 燃烧特性 热解 燃烧效率 摘要：生物质能是绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量，是一种取之不尽、用之不竭的能源。随着化石能源的枯竭，生物质能在世界能源消费总量中所占的比重将不断的增加。 我国是农业大国，秸秆资源非常丰富，合理的利用好这些秸秆资源是一件利国利民的大事。秸秆的利用方式多种多样，其中，直接燃烧是最原始、也最实用的利用方式。在工业应用上，直接燃烧要解决的主要问题是开发高效的燃烧锅炉。在现有的锅炉中，流化床锅炉具有燃烧效率高、燃料适应性广的优点，适合秸秆燃烧发电。但秸秆质地较轻、挥发份含量高，而流化床锅炉尤其是循环流化床锅炉炉内空床气速较高，秸秆能否在流化床中稳定燃烧有待试验验证；如能稳定燃烧，其燃烧份额分布和燃烧效率等问题也需进一步研究。针对这些问题，本文对流化床秸秆燃烧的可行性和燃烧特性进行了研究。 首先，为了对秸秆的热解和燃烧特性有初步了解，本文使用热重分析仪在10℃/min、20℃/min升温速率下对棉秆、玉米芯和玉米秆的热解过程进行了研究。研究表明，秸秆的热解过程大致可以分为4个阶段：干燥阶段、升温保持阶段、挥发份析出阶段、炭化阶段。秸秆中挥发份含量很高，其析出主要集中在挥发份析出阶段，即180℃～380℃之间，且升温速率的提高有利于秸秆挥发份的析出。在20℃/min升温速率下，对上述三种物质的燃烧过程进行了研究。秸秆的燃烧过程也大致可以分为4个阶段：干燥阶段、升温保持阶段、挥发份燃烧阶段、焦碳燃烧阶段；且容易热解的秸秆也更容易燃烧。与此同时，用红外吸收光谱对上述物质热解和燃烧过程中产生的热解/燃烧产物做了定性分析。分析表明，秸秆挥发份的着火温度大致在300℃，焦碳的着火温度在400℃，CO的着火温度较高，在550℃左右，但只有在650℃以上才有较高的反应速率。 其次，针对秸秆中碱金属含量较高的特点，在0.2MW流化床试验台上，对不同床料的抗烧结性能和鼓泡流化床纯烧棉秆的可行性进行了试验，同时对纯烧秸秆、煤与秸秆混烧时炉内的温度分布、尾部烟气浓度和燃烧效率进行试验研究。试验证实：1)试验中所用的中性床料基本不发生烧结，适合作为流化床的床料；2)鼓泡流化床纯烧棉秆(2cm～15cm长度范围)时密相去区温度能够稳定在850℃～870℃；3)棉秆在流化床中能够达到很高的燃烧效率，飞灰中碳含量很低，大约4％左右，燃烧效率大于99％。在0.5MW循环流化床试验台上，对循环流化床纯烧秸秆的可行性及相应的燃烧特性做了研究，并对纯烧秸秆时炉内沿高度方向上温度场分布、燃烧份额、燃烧效率和炉内沿高度方向上烟气浓度进行试验研究。通过以上试验证实：1)在4.5m/s的一次风风速下，纯烧棉秆时密相区床层温度可以稳定在820℃～870℃之间，因此在适当的循环物料量和循环物料温度的情况下，循环流化床纯烧棉秆具有可行性；2)试验条件下密相区和稀相区的燃烧份额大约各占50％，稀相区和密相区能同时实现合理的温度分布。 最后，与试验相对应，本文利用FLUENT软件对床料和秸秆混合流化状况进行了研究，对秸秆的燃烧过程进行了模拟，从而在理论上对秸秆在流化床中的燃烧特性有更多的了解，为实际试验提供了一定的指导。 正文内容 生物质能是绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量，是一种取之不尽、用之不竭的能源。随着化石能源的枯竭，生物质能在世界能源消费总量中所占的比重将不断的增加。 我国是农业大国，秸秆资源非常丰富，合理的利用好这些秸秆资源是一件利国利民的大事。秸秆的利用方式多种多样，其中，直接燃烧是最原始、也最实用的利用方式。在工业应用上，直接燃烧要解决的主要问题是开发高效的燃烧锅炉。在现有的锅炉中，流化床锅炉具有燃烧效率高、燃料适应性广的优点，适合秸秆燃烧发电。但秸秆质地较轻、挥发份含量高，而流化床锅炉尤其是循环流化床锅炉炉内空床气速较高，秸秆能否在流化床中稳定燃烧有待试验验证；如能稳定燃烧，其燃烧份额分布和燃烧效率等问题也需进一步研究。针对这些问题，本文对流化床秸秆燃烧的可行性和燃烧特性进行了研究。 首先，为了对秸秆的热解和燃烧特性有初步了解，本文使用热重分析仪在10℃/min、20℃/min升温速率下对棉秆、玉米芯和玉米秆的热解过程进行了研究。研究表明，秸秆的热解过程大致可以分为4个阶段：干燥阶段、升温保持阶段、挥发份析出阶段、炭化阶段。秸秆中挥发份含量很高，其析出主要集中在挥发份析出阶段，即180℃～380℃之间，且升温速率的提高有利于秸秆挥发份的析出。在20℃/min升温速率下，对上述三种物质的燃烧过程进行了研究。秸秆的燃烧过程也大致可以分为4个阶段：干燥阶段、升温保持阶段、挥发份燃烧阶段、焦碳燃烧阶段；