生物质等离子体制备合成气性能模拟研究

化石能源危机及其带来的环境问题促进了替代能源的发展。生物质能源储量巨大,是重要的可再生清洁能源。基于热力学平衡原理,建立等离子体氛围下生物质固定床的气化模型。采用银合欢木作为生物质原料,以空气为气化剂,研究不同热解温度和不同气化剂温度下生物质的气化效率。以空气为气化剂时,热解温度会升高,CO的体积分数增加,而CO_(2)和其他气体的体积分数不断降低。生物质等离子体空气气化制备的最佳热解条件是对映体比率(Enantiomeric Ratio,ER)为0.3,热解温度为1 000℃,气化剂温度为700℃。此条件能提高生物质的气化效率,且所得合成气的成分较为理想。

等离子体固定床气化性能的模拟研究

将等离子体看作一个额外的热源(改变重整区的温度),建立等离子体氛围下生物质固定床气化模型。以研究等离子体的加入对气化效率的影响,采用银合欢木材作为生物质原料,以水蒸气-氧气为气化剂,利用灵敏度分析研究同时改变当量比和热解温度两种气化参数对气化结果产生的影响,结果表明,以水蒸气-氧气为气化剂时,最佳热解条件是当量比=0.2,热解温度=1200℃,S/B=0.6,所得合成气成分较为理想。

水蒸气对微型氢气HCCI自由活塞发动机燃烧和NOx排放特性的研究

为了解决微型均质压燃自由活塞发动机燃烧温度和压力过高、尾气排放氮氧化物浓度高的问题,采用数值模拟的方法,建立微型均质压燃自由活塞发动机的数值模型,并通过与试验结果的对比验证模型的正确性。在此模型基础上,以水蒸气为稀释剂,研究燃料稀释和进气稀释对微型氢气均质压燃自由活塞发动机燃烧和氮氧化物排放特性的影响。研究结果表明:水蒸气的存在会延迟着火时间;在燃料稀释方式下,当稀释率由0增加至0.1时,最高燃烧温度降低145 K,最高压力降低1 MPa,氮氧化物排放浓度降低69%,但同时平均有效指示压力下降了0.11 MPa;而在进气稀释方式下,最高燃烧温度和氮氧化物排放下降的幅度较小,且最高燃烧压力呈现先增加后减少的趋势。因此,在降低燃烧温度、压力和氮氧化物排放方面,燃料稀释的效果较好,但发动机的做功能力会随燃料稀释率的增大而降低。