生物質裂解制油熱載體高速高效加熱裝置設計及理論研究.pdf

1、我國石油資源短缺已是不爭事實，能源安全問題突出，形勢極其嚴峻。預計到2020年全國石油年需求量將達到5.6億噸，對外依存度將上升至65％以上。與此同時，作為農業(yè)大國，我國農業(yè)廢棄生物質資源豐富，但由于缺乏先進、高效、低成本、可商業(yè)化發(fā)展的利用技術，導致每年大概有4億噸秸稈、3億噸林木廢棄物、3億噸沙生灌木等生物質資源被白白浪費。此外，我國目前面臨的環(huán)保問題日益突出與嚴峻。尤其近年全國各地出現(xiàn)的比較嚴重的霧霾天氣，引起人們對環(huán)保問題更加關

2、注。因此，加快研究和探索可將我國大量浪費的農林剩余物經(jīng)濟、快速、高效地轉化成可在一定層面上替代石油的生物燃油技術，是當前我國能源、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展方面亟待解決的重大現(xiàn)實問題，具有重大經(jīng)濟意義、能源安全意義、環(huán)境保護意義和可持續(xù)發(fā)展意義。
　　本文基于上述情況依托國家863課題“斜板槽式低能耗精控加熱型生物質快速裂解制生物燃油及混合乳化新技術”，對生物質快速熱裂解制生物燃油裝備中的關鍵裝置——串聯(lián)復合型熱載體高速高效加熱裝置進行了較

3、為系統(tǒng)的研究，提高生物質裂解制生物燃油熱載體加熱速率、加熱效率和加熱裝置熱能利用率。
　　基于傳熱學的相關理論，研究分析串聯(lián)復合型熱載體高速高效加熱裝置的傳熱過程，分別對加熱裝置的傳熱金屬管、煙氣流動和爐體建立導熱微分方程和傳熱模型，并對該裝置進行理論計算和結構設計，制造一款適用于生物質熱裂解制生物燃油生產裝備的串聯(lián)復合型熱載體高速高效加熱裝置，解決既可對熱載體高速高效加熱，同時又可提升該裝置熱能利用率的技術難題。對該裝置進行熱能

4、利用率試驗，試驗結果表明該加熱裝置的熱能利用率最高可達75.72％，平均熱能利用率可達75.22％，下爐體熱載體出口平均溫度為554.44℃，能夠滿足生物質裂解對熱載體的工藝溫度要求。
　　基于FLUENT流體分析軟件對串聯(lián)復合型熱載體高速高效加熱裝置上、下爐體內溫度場、壓力場、速度場等進行模擬，結合該裝置對熱載體加熱時的多個物理影響因素，進行網(wǎng)格劃分，然后進行了求解模式、物理模型、湍流模型、邊界條件、計算初始條件和迭代參數(shù)的設置

5、。通過氣固耦合分析，分別計算出上、下爐體內溫度場、壓力場、速度場主要分布云圖、上爐體內三個溫度檢測點溫度變化曲線、下爐體內熱載體運動軌跡和溫度變化曲線。仿真試驗結果表明，串聯(lián)復合型熱載體高速高效加熱裝置可將熱載體最高加熱到873K?；谶z傳算法的基本原理，對串聯(lián)復合型熱載體高速高效加熱裝置上爐體受熱面進行優(yōu)化改進，優(yōu)化值可以作為設備改進的參考依據(jù)。
　　本文設計制造以秸稈氣、不凝氣、生物燃油作為燃料的三種不同類型的燃燒器，滿足串聯(lián)