基于FLUENT軟件的生物質(zhì)氣化數(shù)值模擬研究.pdf

1、在當今能源危機、氣候惡化和環(huán)境污染問題日益嚴重的情況下，生物質(zhì)能作為一種環(huán)保和可再生的能源已被廣泛關(guān)注和研究。在眾多的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)中，生物質(zhì)氣化作為具有應用前景的一項技術(shù)，日益受到人們的關(guān)注。因此開展生物質(zhì)氣化模擬研究對生物質(zhì)氣化技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)應用具有重要的理論意義。
　　本文首先采用熱重方法對稻秸半焦氣化進行了動力學性能研究，探討了添加劑、壓力、氣化介質(zhì)等因素對稻秸半焦氣化失重率(TG)、失重速率(DTG)以及動力學參數(shù)的影

2、響，研究結(jié)果表明：催化劑CaFeNiAl可以有效的促進較難揮發(fā)析出的重質(zhì)烴和焦油重整，從反應動力學角度來看，CaFeNiAl可以降低稻秸半焦的表觀活化能，因此CaFeNiAl可以促進氣化過程的進行，提高碳轉(zhuǎn)化率；壓力提高對稻秸半焦H2O催化氣化有明顯的促進作用。對稻秸半焦CO2催化氣化有也一定的促進作用，但是隨著壓力的增加變化不明顯。
　　其次基于Fluent軟件，以顆粒動力學為理論基礎(chǔ)，采用雙歐拉氣固流體動力學模型，對生物質(zhì)氣化

3、過程進行了冷態(tài)數(shù)值模擬。分析了射流隨時間的變化過程、氣固兩相在反應器內(nèi)的速度分布以及顆粒相體積份額沿床高的分布等，冷態(tài)模擬結(jié)果顯示反應器內(nèi)具有較好的氣固流動狀態(tài)。
　　最后在雙歐拉氣固流體動力學模型的基礎(chǔ)上，編寫udf導入氣固反應子模型，同時結(jié)合氣相均相反應模型，建立了流化床內(nèi)生物質(zhì)氣化反應器模型，對生物質(zhì)氣化過程進行了熱態(tài)數(shù)值模擬，計算結(jié)果和實驗結(jié)果基本吻合，驗證了模型的可用性。通過模擬計算，探討了催化劑和壓力對生物質(zhì)氣化過程的

4、影響。模擬結(jié)果表明：隨著氣化反應溫度的提高，床內(nèi)溫度分布趨于均勻，床層上部氣體濃度變化減小，催化劑CaFeNiAl不僅能夠促進氣化過程的進行，提高碳轉(zhuǎn)化率，而且還有利于產(chǎn)生更多的H2，常壓下，適宜的氣化溫度為850℃，此時氣體總產(chǎn)率為1.17Nm3/kg-biomass，碳轉(zhuǎn)化率達到92.4％，最佳催化效果在850℃以上，提高幅度最大在13.23％。隨著壓力升高，沿著床層高度方向，氣體濃度變化梯度減小，橫向上趨于均勻；加壓對氣體產(chǎn)物中C