生物质可燃粗气净化装置流场分析与试验研究开题报告

1. 研究目的与意义

生物质气化技术作为一种可再生能源利用技术虽然得到了快速发展，且产业化规模日益扩大，但仍存在气化设备技术不成熟、焦油难以处理和综合效益不明显等制约其进一步发展的根本性问题，尤其是生物质可燃气中的焦油与杂质颗粒的净化与堵塞气化过程设备问题已严重阻碍了生物质气化技术的商业化推广和运行。

基于强化换热方式对生物质可燃粗气中的焦油与杂质颗粒进行冷凝成核、黏附累积形成焦渣层、并最终分离脱除的三步清洁净化技术可有效去除生物质气化焦油与粉尘颗粒，但生物质可燃气净化过程是复杂的气、固、液三相流输送与分离过程，因此通过数值模拟与仿真技术对净化装置的流场进行分析模型，建立净化参数与净化效果之间的关系模型，并通过验证试验验证，对实现高效清洁净化具有重要意义。

2. 国内外研究现状分析

国内外在生物质可燃粗气净化上有两个研究方向，一个是在气化过程中减少焦油与杂志颗粒的产生，另一个是研究净化装置对粗气进行净化，而在净化装置的选择上普遍采用旋风分离器。

目前的研究主要集中在一定入口气速下温度和压力对分离器效率的影响，并且取得了一系列较精确的研究结果，给出了包含温度与压力综合影响在内的切向速度计算公式和影响中心区域轴向速度的阻力系数的计算公式。

3. 研究的基本内容与计划

1）利用有限元仿真软件fluent gambit（前处理），对生物质燃气干式净化装置进行三维建模，并进行网格划分，并分析网格划分对计算结果的影响；

2）进行气化试验，采集仿真所需气流流速、温度基本输入数据。采用不同的湍流模型，通过后处理软件分析气体流动速度对净化装置内气体流态、出入口压力的影响规律；

3）通过分析，揭示进气口结构与气体流态、气体流速与净化装置出入口压力、净化效率之间的关系，优化进气口结构。

4. 研究创新点

基于现有的研究结果，通过对净化装置内流场进行分析，以获取相关参数并据此代入仿真软件中进行建模，模拟不同条件和状态下分离器中流场的预测状态，较直观地展示进化装置内的流场运动状态和规律，以指导实际实验的进行。

通过仿真技术将试验范围缩小到一定范围来降低实际试验操作的复杂程度，减少装置更换、参数设定等重复劳动，提升实验效率、降低研究成本。