湍流热环境中毫米级木质生物质颗粒燃烧特性
郭慧娜1
吴玉新1
冯乐乐2
刘杰2
1.清华大学能源与动力工程系,北京 1000842.中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州 221116
摘要：燃煤机组耦合生物质甚至全燃生物质是高效低成本降碳的可行技术.生物质燃料破碎能耗高导致入炉粒径相对较大,部分大粒径颗粒在炉内高温湍流环境中的燃尽问题值得重视.采用四风扇对冲高温湍流实验装置,构造近均匀各向同性湍流流场.以两种粒径的木质生物质颗粒(dp,0=2.5、6.0 mm)为研究对象,通过改变炉温(Tgas=500、700、900 ℃)和湍流脉动速度(urms=0～1.8 m/s),研究湍流脉动速度urms对毫米级生物质颗粒燃烧特性的影响.试验通过颗粒表面-中心温度测量系统记录了颗粒温度,通过彩色图像测量系统捕捉燃烧全过程,确定不同工况下生物质颗粒的燃烧时间、着火模式、火焰形态及粒径变化.结果表明,生物质颗粒通常倾向于发生均相着火,仅在Tgas=500℃时增大urms使着火模式由均相着火转变为异相着火.urms增至1.8 m/s,着火前颗粒升温速率提高了近30％,挥发分燃烧阶段颗粒表面温度升高约300℃.urms增加引起挥发分火焰锋面褶皱变形,均相燃烧强度增加,tvol略微缩短;生物质焦炭的孔隙发展更加迅速,大量氧气扩散进颗粒内发生反应,使焦炭燃尽时间大幅缩短40％以上,焦炭燃烧温度亦随之增加.颗粒湍流雷诺数Rep,t越大,受湍流脉动影响越显著.升高炉温,增大urms对颗粒温度的影响将减弱,对缩短燃烧时间的影响越强烈.
关键词：均匀各向同性湍流生物质能源单颗粒燃烧湍流热环境
分类号：TK6(生物能及其利用)
资助基金：国家自然科学基金(51761125011)
论文发表日期：2024-06-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 36-46 )
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