生物质气化过程动力学数值模拟开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

生物质气化技术是清洁高效利用生物质能的有效途径之一。

下吸式固定床气化技术在农村集中供气及小型生物质发电中得到了广泛的应用。

为在下吸式气化过程中获得优良的能量转换效率,研究人员对下吸式固定床气化技术进行了一系列的研究。

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2. 国内外研究现状分析

国内外许多学者对于生物质气化过程建立了数学模型,进行一定量的研究和总结,并且详细分析了使用ASPEN PLUS法、热动力学平衡法、化学动力学法等方法进行的数值模拟。

(1)国内研究现状朱茂葵等利用Fluent4.0模拟了以干拇指颗粒作为生物质燃料,以空气-水蒸气作为气化剂的户用高热值燃气生物质气化炉,通过对水蒸气入口距离气化炉内炉栅位置高度h、空气入口流量V0与水蒸气入口流量VS三个参数对CO、H2和CH4的体积浓度和燃气热值的影响。

高杨,肖军等以秸秆为生物质原料,基于ASPEN PLUS建立了生物质气化模型,对生物质气化过程中的制氢环节进行模拟分析,研究气化温度、原料与蒸气量比和催化剂对氢气的影响。

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3. 研究的基本内容与计划

生物质气化是清洁高效利用生物质能的有效途径之一,层式下吸式气化装置在农村集中供气及小型生物质发电中得到广泛应用。

随着能够将松散的原料压缩为成型颗粒的生物质固化技术的发展,使生物质气化的大规模应用成为可能。

然而,目前对气化炉的设计在很多方面还依赖于经验数据,大量复杂的气化反应本质和规律并没有被完全揭露,借助数值模拟方法,对其在层式下吸式气化炉中的热解气化进行理论分析和应用研究,对揭示气化反应的本质,改进气化炉结构,优化气化工艺,提高气化效率具有重大意义。

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4. 研究创新点

本课题是以Matlab软件作为主要运用的工具来对生物质气化过程热解区和还原区热动力学进行数值模拟研究。

用数字仿真模拟化来研究生物质气化过程为主,以实验作为辅助作用。

在模拟阶段,主要是用Matlab编辑一段程序,主要依据生物质气化过程的热动力学公式进行编辑,选择恰当合理的输入参数,在不断调整参数和进行模拟的过程中,能够找到比较优良的参数,进而能够对层式下吸式气化炉的实验部分进行一定的优化,使气化炉的气化效率有明显的提高,甚至可以对层式下吸式气化炉的设计进行优化升级,从而使气化炉的气化过程进行得比较完全,效率提高。

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