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我国的各类能源生产十分不平衡,化石能源在能源生产总量中依旧占主体地位。但是化石能源所面临的能源短缺问题以及使用化石能源所产生的环境污染问题日趋严重。生物质能源作为一种新型的清洁可再生能源其储量巨大,应用前景广阔。而生物质微波气化技术作为一种生物质热化学转换技术,其可以高效地将较难直接利用的生物质能源转化为具有较高品质的天然气,氢气等气体燃料。?作为能量的评价指标能够综合考虑能量的大小和品质,因此研究生物质微波气化过程?特性对于提高生物质能源的利用率有重要意义。
本文针对生物质微波气化过程,建立生物质微波气化数值模型,对生物质微波气化过程进行数值模拟,并对生物质微波气化过程进行?特性和?损失分析,最后探究不同进气速度、当量比以及初始床层温度对气化特性、?特性以及?损失的影响。
局部化学?以及局部物理?主要分布于固相体积分数较大的密相区域,其分布与固相体积分数分布相一致。局部动能?主要分布于速度较大区域,但是相对于局部化学?以及局部物理?其值较小,可忽略不计。传热局部?损失主要分布于具有较高温度梯度的入口区域;化学反应局部?损失主要分布在固相体积分数较大区域以及在距离入口较近区域;传质局部?损失主要分布与组分浓度梯度较大的入口区域以及气泡周围;流动局部?损失主要分布于速度梯度较大区域。在入口区域的化学反应局部?损失比例和传热局部?损失比例相差不大,在40%-60%之间;在固相区域化学反应局部?损失比例较大;而在气相区域传热局部?损失比例较大。
适当增加进气速度可以有效增加产气中可燃气的体积分数、产气热值、产气率以及气化效率。同时能够增加温度并且增大热解反应以及碳的燃烧反应的反应速率从而降低局部化学?,提高气相局部物理?,进而提高产气的出口物理?以及出口化学?。但是增大进气速度会使得化学反应局部?损失以及传热局部?损失增大,进而增大总体?损失。
增大当量比会降低产气中可燃气体积分数和热值,但会使得产气率有所提高,进而使得气化效率升高。同时增大当量比会使得局部化学?以及气相局部化学?降低,最终导致产气的出口物理?和出口化学?降低,在当量比为0.1-0.3时,出口?降低较为明显。当量比小于0.1时化学反应局部?损失较大,增大当量比对其影响不大。当量比为0.1-0.3时,增大当量比使得局部化学反应?损失明显减小。当量比大于0.3时,增大当量比会略微增大局部化学反应?损失。当量比小于0.3时,增大当量比会减小总体?损失,当量比大于0.3时,增大当量比对总体?损失无明显影响。
提高初始床层温度可以有效提高气化温度,从而增大气化反应速率,进而提高生物质可燃气的体积分数,提高产气的热值、产气率以及气化效率;同时使得反应器内局部化学?降低从而大幅提高产气出口?,初始床层温度从500℃提高到700℃时,出口物理?和出口化学?分别提高了103.45%、60.83%。提高初始床层温度还会增大传热局部?损失和化学反应局部?损失,进而使得总体?损失增大。
本文针对生物质微波气化过程,建立生物质微波气化数值模型,对生物质微波气化过程进行数值模拟,并对生物质微波气化过程进行?特性和?损失分析,最后探究不同进气速度、当量比以及初始床层温度对气化特性、?特性以及?损失的影响。
局部化学?以及局部物理?主要分布于固相体积分数较大的密相区域,其分布与固相体积分数分布相一致。局部动能?主要分布于速度较大区域,但是相对于局部化学?以及局部物理?其值较小,可忽略不计。传热局部?损失主要分布于具有较高温度梯度的入口区域;化学反应局部?损失主要分布在固相体积分数较大区域以及在距离入口较近区域;传质局部?损失主要分布与组分浓度梯度较大的入口区域以及气泡周围;流动局部?损失主要分布于速度梯度较大区域。在入口区域的化学反应局部?损失比例和传热局部?损失比例相差不大,在40%-60%之间;在固相区域化学反应局部?损失比例较大;而在气相区域传热局部?损失比例较大。
适当增加进气速度可以有效增加产气中可燃气的体积分数、产气热值、产气率以及气化效率。同时能够增加温度并且增大热解反应以及碳的燃烧反应的反应速率从而降低局部化学?,提高气相局部物理?,进而提高产气的出口物理?以及出口化学?。但是增大进气速度会使得化学反应局部?损失以及传热局部?损失增大,进而增大总体?损失。
增大当量比会降低产气中可燃气体积分数和热值,但会使得产气率有所提高,进而使得气化效率升高。同时增大当量比会使得局部化学?以及气相局部化学?降低,最终导致产气的出口物理?和出口化学?降低,在当量比为0.1-0.3时,出口?降低较为明显。当量比小于0.1时化学反应局部?损失较大,增大当量比对其影响不大。当量比为0.1-0.3时,增大当量比使得局部化学反应?损失明显减小。当量比大于0.3时,增大当量比会略微增大局部化学反应?损失。当量比小于0.3时,增大当量比会减小总体?损失,当量比大于0.3时,增大当量比对总体?损失无明显影响。
提高初始床层温度可以有效提高气化温度,从而增大气化反应速率,进而提高生物质可燃气的体积分数,提高产气的热值、产气率以及气化效率;同时使得反应器内局部化学?降低从而大幅提高产气出口?,初始床层温度从500℃提高到700℃时,出口物理?和出口化学?分别提高了103.45%、60.83%。提高初始床层温度还会增大传热局部?损失和化学反应局部?损失,进而使得总体?损失增大。