生物质三组分混合热解耦合作用研究

利用热重分析仪,研究不同比例混合的生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)的热解过程,并将计算热失重曲线与实验热失重曲线进行对比研究,探讨热解过程中三组分之间的相互作用。结果表明:纤维素对半纤维素的热解无明显作用,而足量的纤维素能减少木质素的固体残渣产率;半纤维素能增大纤维素的主要热解温度区间,使纤维素的失重峰向高温侧移动和降低纤维素的失重速率,但对木质素无明显作用;木质素能降低纤维素的失重速率,且较多的木质素能增大半纤维素的失重速率。生物质混合样品的动力学分析结果进一步验证了三组分之间的相互作用。     

基于Matlab的生物油雾化特性的实验研究

采用高速摄影仪以及Matlab软件对生物油雾化特性进行实验研究,考察蠕动泵转速和生物油温度对雾化角度和液滴索特平均直径(SMD)的影响,并研究喷射距离对液滴SMD的影响。研究结果表明:当生物油温度为35℃时,随着蠕动泵转速的增大,雾化角度先增大后减小,其最大值为47.10°;而生物油温度对于雾化角度的影响较小。液滴SMD随着喷射距离的增加先增大后减小再缓慢增大。在生物油温度为35℃、蠕动泵转速为300 r/min的条件下雾化液滴的冷凝效果最好。     

生物油雾化特性的数值研究

基于两相界面追踪方法 VOF(volume of fluid)研究生物油在离心式喷嘴内的雾化特性,考察喷射流量对流量系数、雾化锥角和液膜厚度的影响,并与生物油/甲醇混合燃料的雾化特性进行对比。结果表明:喷射流量对雾化锥角及液膜厚度有较大影响,对流量系数影响较小。喷射流量从0.03 kg/s增至0.12 kg/s,流量系数增大3.4%,雾化锥角增大30.6%,而液膜厚度减小22.3%;雾化锥角随甲醇含量的增大呈线性递增,而液膜厚度随甲醇含量的增大呈线性递减;利用数值结果拟合得到生物油液膜厚度的经验公式,拟合值和数值计算值吻合较好。     

生物质热解分级冷凝制备多品级生物油

为了分品级充分利用生物油,根据其组分之间物理化学性质的差异,通过控制冷凝温度,在不同冷凝段对沸点相近的物质进行收集,建立一套生物质热解分级冷凝中试装置。采用螺旋式热解反应器,冷凝器设计为4级,其中第1级冷凝器采用喷雾方式进行直接冷却,其余各级均采用列管式换热器进行间接冷却。试验结果表明:4级冷凝器的出口温度分别设置为220、105、70、20℃时,不同喷淋介质对1、2级冷凝器生物油收率的影响不大,使用甲醇喷淋时,第4级冷凝器生物油收率较高;而Bio-3喷淋时,第3级冷凝器生物油收率较高,且第2级生物油和第4级生物油的热值升高、粘度增大,同时N元素和S元素含量也会增大。GC/MS分析表明,第2级生物油的主要成分为苯酚、间甲酚、4-乙基苯酚、4-甲基愈创木酚等酚类产物,其作为化工原料价值较高;第3级生物油具有最高含量的水和乙酸,同时含有少量酚类,可能用作木醋液;第4级生物油的成分主要为苯、甲苯、苯酚、4-乙基苯酚等高热值组分,同时其热值较高、水分较低、粘度稍大,经过甲醇稀释等降粘处理后可用作液体燃料。     

生物油蒸馏残渣热解特性研究

采用TGA Q500热分析仪和傅里叶变换红外光谱仪联用技术,对生物油蒸馏残渣在不同升温速率下的热解动力学特性进行分析研究。结果表明:生物油蒸馏残渣热解可分为小分子物质挥发析出、大分子物质裂解和焦炭产生3个阶段,热解产物主要为水、烷烯烃、CO_2和芳香类物质。在不同升温速率10、20、30℃/min下,热解主要阶段反应级数均为2级,活化能分别为74.19、72.52和69.05 kJ/mol。随着升温速率的增大,热重曲线整体向高温区移动,热解主要阶段活化能逐渐减小。     

锅炉烟道内流特征及结构优化的数值研究

火电机组烟道的阻力特性直接影响其流量分配，对引风机的安全经济运行产生较大影响。以某600 MW机组的局部烟道为对象，采用数值模拟方法计算了其内部流场，并基于原结构的计算结果提出了3种导流板的优化方案。结果表明：方案一和方案二可分别降低内侧和外侧烟道的全压损失；方案三可显著改善竖井及内外侧烟道的速度分布，全压损失约降低51.7%，内、外侧烟道流量分配均衡，优化了烟道的阻力特性。