生物质气化套管采暖热环境数值模拟

为保障我国北方的生物质气化站在冬季可以安全运行,提出一种利用轴流风机与套管将生物质气化反应的余热送入净化间进行采暖的方法.采用计算流体力学(CFD)方法对采暖后的生物质气化站净化间热环境进行模拟,并使用Fluent进行计算,得出在沈阳市冬季温度最低(243.15 K)的情况下可将净化间的温度提升至254 K以上;若对净化间围护采取保温措施,则可使温度继续提高,使净化间内温度达到278 K以上,进而满足防冻要求.从而证明套管采暖方案的可行性,并为我国北方生物质气化站防冻改造提供参考.     

生物质气化风机套管采暖系统非稳态模拟

针对装设防火墙导致我国北方生物质气化站存在湿式净化装置冬季防冻的问题,提出了一种基于风机套管的余热回收系统.采用商用CFD软件Fluent以及k-ε模型对采暖效果进行非稳态数值模拟,结果表明,当进气口空气流速分别为9 m/s(供暖90 min后),13 m/s(供暖40 min后)满足防冻要求,证明了技术的可行性;同时模拟了进气口空气流速分别为5,9,13 m/s在不同时刻的采暖效果,得出增大风机风量可提高采暖效果、缩短达到防冻要求所需时间以及使得净化间内温度分布更加均匀,但风机风量不可无限增加,需要考虑规范对风速的限制以及能耗的增加.     

热管式生物质气化炉反应过程的理论分析

将高温热管技术应用于生物质气化过程,发明了一种新型气化装置--热管式生物质固定床气化炉HPBGF(Heat Pipe Biomass Gasification Furnace),以实现无空气生物质高温热解气化工艺.用化学计量关系研究以水蒸气为气化剂的生物质(秸秆)气化反应机理,根据气化产物推导出气化过程中理论上的总反应方程式.通过C-H-O物系平衡分析,确定温度在气化过程的重要性,得出高温热管的引入对气化产物组成的影响,为进一步研究奠定基础.     

基于人体舒适度的建筑能耗研究

目前建筑能耗模拟的计算方法需要的参数过多,且使用的是典型年气象数据,数据的代表性较差.从气象角度出发,选取北京、上海、广州、哈尔滨及昆明作为我国5大气候区的典型城市,利用温度、湿度、日照时数、风速等气象数据,构建了室内人体舒适度的计算方程.结果表明:室内人体舒适度与建筑能耗呈显著线性相关关系.可基于气象因素,采用人体舒适度指数估测建筑物的空调采暖能耗,为建筑能耗估测提供了新途径,为建筑物的优化设计、自然节能和改造等工作提供参考.     

两段式生物质气流床气化制费托燃料的技术经济性分析

该文建立了两段式生物质气流床气化炉系统的计算模型,分析了气化温度、压力和气化剂对于气化炉特性的影响规律,介绍了生物质气化及费托合成系统的各个组成部分,并对系统进行了经济性分析。结果表明:两段式生物质气流床气化炉的气化特性优于固定床和流化床气化炉;气化温度是影响生物质气化炉气化特性的主要影响因素,当气化温度从900℃升高到1 600℃时,冷气化效率降低了19%;气化压力和气化剂的影响则相对较小;较为理想的气化条件为1 300℃、6.5 MPa、O2气化;两段式生物质气流床气化系统比流化床气化系统的生产成本更低。     

生物质与煤共气化制取氢气的试验

采用单一流化床二步气化方法,在流化床中用纯水蒸汽做气化剂进行生物质与煤共气化制取氢气的工艺试验.研究了反应温度、生物质与煤的质量比值、水蒸气和生物质的质量比值m(S)/m(B)等参数对产氢量的影响,同时考察不同工作条件下的焦油质量浓度.通过对气体成分和产率的试验分析计算出氢气的实际产量和最大产量.试验结果表明,反应温度和水蒸气量是提高氢气实际产量以及潜在产量的重要参数.当反应温度区间在950～1 000 ℃,m(S)/m(B)为0.9,生物质与煤的质量比值为4/1时,每千克无灰干基生物质和煤的实际产氢量为68.25 g,潜在产氢量最大值可达138.01 g.     

埋管式低温辐射采暖设计的技术分析

根据低温辐射采暖技术的诸多优点,详细阐述了埋管式低温地面辐射采暖系统的布置形式和不同形式采暖方式的特点,分析了辐射采暖板散热量温度的确定,采暖设计的散热量计算与盘管水力计算,对辐射采暖管路的安装敷设列示示意图进行说明,指出发展辐射采暖技术今后有待于改进和解决的问题。     

生物质气化工艺技术应用与进展

介绍了生物质气化的基本原理及有关气化工艺,阐述了生物质气化反应器(气化炉),气化剂、原料粒径、温度、压力等操作条件对生物质气化的影响,论述了生物质气化产品中杂质的脱除方法,提出了我国生物质气化应用亟待解决的问题.     

氧气对生物质气化气及焦油成分影响的实验研究

生物质气化再燃是生物质能利用的较好方式之一.生物质气化再燃技术中,气化气及焦油的不同组成对再燃效果有所影响.自行设计搭建热功率为10 kW的上吸式生物质气化炉,进行典型生物质燃料木屑的气化实验,通过改变气化剂空气的量,研究氧气对生物质气化气及焦油成分的影响.实验结果表明,氧气量增加,气化气中主要组分的体积含量均有所增加,而焦油中占据主要比重的酚类物质相对含量减少.此研究为生物质气化再燃技术的开发提供一定的理论指导.     

加压流化床中影响生物质气化气组成因素的研究

以加压流化床为反应器,锯末为原料,通过测定生物质空气气化产物的组成及其随反应条件变化的规律,确定了生物质结构与生物质气化气组成的关系。在700~850℃的温度范围内,以50℃为增量,考察了温度对气化产品气的影响。结果表明:CO是生物质气化的主要产物,在700~850℃的范围内,CO含量迅速升高,同时H2、CH4和烃类气体(包括CH4、C2H4、C2H2、C2H6、C3H6、C3H8)的含量也有升高,CO2的含量先升高后降低。生物质加压空气气化的实验中,压力从0.5 MPa变化到1.7 MPa,随着压力升高,CO2的体积分数上升,而CO和H2的体积分数下降,CH4和烃类气体的体积分数随压力的升高有上升趋势。生物质空气-水蒸气气化的实验中,水蒸气与生物质质量比mS/mB从1.1变化到2.6,随着mS/mB的升高,CO2,H2的体积分数均有所上升。反应结果表明,升高温度有助于生物质转化为气体;而压力越高越有利于CH4等烃类气体的生成,且随着压力的升高,反应器的处理量增大,反应程度加深;水蒸气的加入,减少了空气的消耗量,并生成了更多的H2及碳氢化合物,改善了产品气的质量。     

难变形金属薄带温轧卷取加热温度计算

设计开发了两侧配备热卷取箱的温轧机组,用于难加工金属薄带成卷轧制生产.采用二维圆柱坐标系,考虑沿带卷的径向和轴向传热,建立薄带卷取温度计算模型.在计算径向导热系数时将带卷沿径向分为薄带层、氧化层和间隙层.利用有限差分法,建立轴向和径向的显式差分方程和隐式差分方程,并采用交替方向隐式法进行求解.边界传热系数以辐射换热为主,并通过引入修正系数来考虑其他因素的影响.进行薄带卷取加热测温实验,回归实测温度与加热时间的关系函数,利用实测温度对传热修正系数进行优化,计算温度和实测温度偏差控制在±2℃以内.     

热管生物质气化炉的模拟与试验

为了提高生物质燃气热值,开发一种新型热管生物质气化炉.结合质量平衡、能量平衡和化学反应动力学,建立热管生物质气化炉的动力学机理模型,最后通过试验进行验证.试验结果、模拟结果和其他类型气化炉相关数据对比分析表明:动力学机理模型与试验结果能较好地吻合;与用空气直接供热气化的气化炉气体组分和热值比较,用热管生物质气化炉得到的气体组分中氢气体积分数较高,约是用空气直接供热气化的10倍,热值是用空气直接供热气化的2～3倍.     

流场与温度场耦合作用下对传统蒙古包建筑外表面对流换热的影响

为了研究室外空气温度、风速风向和太阳辐射耦合作用对供暖期传统蒙古包建筑外表面对流换热的影响。通过采用风速仪以及遮阳与非遮阳两套系统分别对建筑外表面进行了测试。研究了室外空气温度、风速风向以及太阳辐射对建筑外表面对流换热的影响规律。实验结果表明:遮阳系统可以有效地降低太阳辐射,进而减小建筑外表面的对流换热量;同时可以看出,建筑外表面对流换热系数与当地风速呈现指数关系,对流换热系数随风速的增大而增大。研究可以为内蒙古地区传统蒙古包建筑的能耗分析,以及模拟地区风环境和热环境的边界条件提供依据。     

设置新风系统与开窗换气的空调能耗对比研究

为研究供冷、采暖两季采用开窗和设置新风系统为房间引入新风的能耗差异,以长沙某房间为模型,计算了三种不同形式的外窗在室外有风、无风状态下的开窗换气能耗;并与设置机械新风系统(有、无热回收)提供新风的能耗进行了对比分析。结果表明:在保证室内新风需求量的前提下,采用有热回收新风系统的能耗最低,无热回收新风系统的能耗次之,开窗换气的能耗最高;该结论在室外有风还是无风情况下都成立。通过对三种形式外窗开窗换气能耗的比较,发现推拉窗开窗能耗比悬窗和平开窗能耗要小。因此在长沙地区不适合采用开窗换气的方式为房间提供新风,应设置机械新风系统;若在没有条件安装新风系统的情况下,外窗形式则优先考虑推拉窗。     

相变蓄热型Trombe墙冬季供热性能的测试分析

提出相变蓄热型Trombe墙应用于寒冷地区气候条件下的冬季辅助供热系统,对其供热性能开展了实验测试研究。建立设置相变蓄热型Trombe墙的实验系统,对其冬季室内空气温度、室外气象参数、集热板表面温度、空气通道温度及风速进行了测试。详细分析了通风量和供热量。实验测试结果表明:相变蓄热型Trombe墙具有良好的蓄热和辅助供热特性;通过相变材料的蓄热和放热,可以有效延长空气通道的通风时间,进而实现延续供热。测试条件下,内部上风口和内部下风口可在2 h关闭,在日出后1～2 h开启时,效果较好;在全天候可累计提供日所需供热量的28. 9%,具有较好的供热效果。     

空气源热泵的节能效果及经济可行性分析

研究空气源热泵在我国不同供热分共内使用的节能效果及经济可行性。提出了空气源热泵、锅炉及电加热３种方式的一次能耗及年度使用费用的计算方法，并分别给出了空气源热泵与其它供热方式在经济及能耗上可比的准则关系式。     

生物质微米燃料空气气化实验研究

研究了生物质微米燃料(BMF)在旋风气化炉中的空气气化特性.在没有外热源的工况下,整个气化过程所需的热能由部分微米燃料的不完全燃烧供应.研究空气当量比(ER)、微米燃料粒径对气化特性的影响.当ER=0.32时,H2的含量和气化效率最高,分别为6.32％和38.22％;当ER=0.28时,可燃气的含量最大,达到27.1％.随着BMF粒径减小,气化室温度、可燃气含量、H2的含量、碳转化率、气化效率和燃气热值都显著提高,分别可达953℃、29.7％、8.26％、60.07％、40.56％和4246kJ/m3.     

功率超声致煤层瓦斯升温机理

为了分析功率超声对煤层瓦斯抽放率的影响,基于线性超声学原理,推导了功率超声在煤层瓦斯中传播的吸收致能量损耗公式及热传导诱发的能量损耗公式,并进而推导了功率超声下煤层瓦斯升温计算公式.利用试验资料研究了煤体升温对瓦斯吸附/解吸的影响,在瓦斯吸附量.温度的拟合关系式基础上,建立了功率超声诱发煤层瓦斯升温致瓦斯解吸量的计算公式.研究表明,功率超声致煤层瓦斯升温作用能提高煤层瓦斯的解吸率和抽放率.