生物质气化合成气层流预混火焰数值模拟研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:may523
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随着能源问题的日益严重,可再生能源逐渐被人们重视。生物质是一种可再生能源。其具有分布广泛、成本较低、碳排放中立的优点。目前有很多种生物质利用的方式,生物质热裂解和气化是其中一种,生物质气化后会产生大量的低热值燃气。但由于生物质气化合成气组分多样、份额多变、热值低的缺点,导致生物质气化合成气在许多使用燃气的场合的不能很好的应用。为了使其能应用到生产生活当中,首先是要全面了解研究其火焰特性。本文在此研究背景下,通过使用CHEMKIN软件中的PREMIX模型模拟了生物质气化合成气一维层流预混火焰。并针对生物质气化合成气进行不同工况的模拟研究,得到结论发现该合成气的层流预混火焰传播速度在当量比1.2至1.4附近达到峰值,此时气相反应净热值最高;当量比偏大或偏小都会使传播速度降低;当量比为1时最高火焰温度最高;未燃气体温度Tu越高,火焰传播速度越大,温度分布整体上移,产物区的未燃气体组分增大,Tu对反应净热值峰值数值影响不大,说明未燃气体温度升高对反应有抑制作用;随着压力增高火焰传播速度逐渐减小,火焰最高温度随之升高,产物区的未燃气体组分变小;环境温度及合成气入口速度几乎不影响火焰传播速度。本文将甲烷、氢气、一氧化碳分别与企业提供的合成气掺混组成新的混合气进行研究。随着掺入甲烷气体的比例越高,会使混合气火焰传播速度降低,温度分布整体上移,对气相反应净热值基本没有影响。随着混合气体中掺入的氢气的比例增加,会使火焰传播速度明显上升,反应最高温度也会随之升高,反应净热值基本不受影响。随着掺一氧化碳量升高,火焰传播速度先升高后减小,温度分布整体上移,气相反应净热值下降。本文的最后一章通过相关文献验证了这些规律,与理论分析一致。
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