《生物質流化床氣化爐內介尺度結構和氣化性能的研究》是依託浙江大學，由庫曉珂擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：生物質流化床氣化爐內介尺度結構和氣化性能的研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：庫曉珂
- 項目類別：重大研究計畫
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
流化床內介尺度結構（顆粒聚團）的研究多年來一直是過程工業界的熱點和難點。本項目以可再生的生物質新能源為研究對象，以實驗測量和項目組開發的用於多相反應系統的歐拉-拉格朗日CFD代碼為研究手段，探索生物質流化床氣化過程中介尺度結構的形成機理及其隨時間的演化規律。與以往的研究相比，本項目有如下的特色和創新之處：1、將研究高溫反應器內的介尺度結構，其高溫、有反應的特性與實際的能源過程工業更貼近，而以往的研究大多集中於冷態、恆溫和無反應情況下的顆粒系統；2、考慮顆粒的粒徑尺寸分布（多分散性），而不再局限於以往的均一粒徑顆粒系統；3、考慮燃料顆粒的連續進料過程和進料位置的影響，系統內的顆粒數目是動態變化的，不再局限於數目不變的孤立顆粒系統。同時，還將揭示顆粒聚團對生物質燃料的運動、傳遞和反應特性的影響規律，並分析顆粒聚團和生物質流化床氣化性能的耦合關係，以期給出最佳化的操作參數範圍，服務於生產實際。
結題摘要
本項目以可再生的生物質新能源為研究對象，以實驗測量和歐拉-拉格朗日CFD代碼為研究手段，研究了不同屬性生物質燃料（如原始和烘焙生物質、不同水分和揮發分含量生物質）、顆粒尺寸和形狀、生物質連續進料和進料位置等對生物質流化床熱解/氣化過程中顆粒運動、聚團和氣化性能的影響，發現顆粒易於在進料位置處聚集，烘焙生物質的氣化特性比原始燃料更依賴於生物質進料位置；探索了不同操作條件（如氣化溫度、氣化劑種類、過量空氣比、蒸汽添加等）的影響；開發了介於顆粒尺度和顆粒內部微孔尺度的亞顆粒模型，詳細揭示了生物質顆粒熱化學轉化時顆粒內外的傳質傳熱和結構演化，發現增加比表面積、來流速度、顆粒長寬比將降低顆粒內部溫度梯度；歸納了生物質等重顆粒在渦流場中的5種顆粒聚團模式，標定了不同聚團形態間過渡的臨界參數值；實驗測量了木質和海藻類生物質的反應動力學參數，並在流化床反應器中，實驗研究了生物質顆粒大小、顆粒群質量和顆粒形狀（用球形度定義）對其流化特性和床壓降的影響規律。系列成果發表於CES、I&ECR、CNF、E&F、IJMF等化工、能源和多相流領域的一流期刊，加深了對生物質流化床氣化過程中顆粒分布和氣化特性的理解和認識，並為最佳化過程控制提供了指導意見。
