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生物质(秸秆)成型燃料燃烧设备研制及试验研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 13:18:22
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生物质(秸秆)成型燃料燃烧设备研制及试验研究【摘要】:本研究是在国家科技部“十五”科技攻关项目“生物质成型关键技术及配套设备研究”(编号:2001BA403804)及河南省科技攻关

【摘要】: 本研究是在国家科技部“十五”科技攻关项目“生物质成型关键技术及配套设备研究”(编号:2001BA403804)及河南省科技攻关项目“秸秆生物质成型关键技术及配套设备产业化技术研究”(编号:0124110304)的支持与结合下而开展的系列研究。本文通过对“生物质成型燃料燃烧设备设计”、“生物质成型燃料燃烧设备热性能试验”、“生物质成型燃料燃烧设备空气流动场试验”、“生物质成型燃料燃烧设备温度场试验”、“生物质成型燃料燃烧设备炉膛内气体浓度场试验”、“生物质成型燃料燃烧设备结渣特性试验”、“生物质成型燃料燃烧设备主要设计参数确定试验”及“生物质成型燃料燃烧设备技术经济评价”等方面的系统研究,获得了生物质成型燃料燃烧设备各项性能指标及燃烧空气流动场、温度场、浓度场、结渣性能、主要设计参数变化规律。为生物质成型燃料燃烧设备设计、运行及技术改造奠定了理论基础,同时为生物质成型燃料燃烧设备开发提供了实际指导。主要研究成果有以下几个方面: 1.根据生物质成型燃料的燃烧特性、层燃锅炉热性能及热力特性参数为设计依据,设计出双层炉排生物质成型燃料专用燃烧设备;根据燃烧设备的加工工艺制造出生物质成型燃料专用燃烧设备;按照燃烧设备安装方法及调试方法对该燃烧设备进行了安装与调试。从而为生物质成型燃料燃烧设备热性能、空气动力场、结渣特性、主要设计参数确定等试验奠定了基础。 2.根据BG/T15137—1994工业锅炉节能监测方法,在最小风门、较小风门、较大风门、最大风门4种工况下,分别对生物质成型燃料燃烧设备热效率、热水流量、热水参数等热性能参数进行了试验,得出了相应结果,评价了设计方法的正确性与可靠性;根据GB5468—91锅炉烟尘测试方法及 河南农业大学博士学位论文 GWPB3一1 999锅炉大气污染物排放标准,对燃烧设备的环保指标进行了试 验,得出了燃烧设备排烟中CO、NOx、502、烟尘含量等环保指标,对国 家工业锅炉大气污染物排放标准进行对比;根据该燃烧设备在试制中加工 工艺特点、价格高低、操作难易、安全程度等,与同容量燃煤锅炉作了对 比。从该燃烧设备的热性能试验,环保指标等其他性能试验,对该燃烧设 备综合性能进行了评价,肯定了双层炉排燃烧设备燃用生物质成型燃料的 优势,同时也指出了该燃烧设备的不足之处,在本文中特别指出双层炉排 生物质成型燃料燃烧设备运行参数与设计选用参数之间存在一定差别,给 设计所带来的计算误差,向人们提出了要尽快完善生物质成型燃料燃烧设 备主要设计参数,特别是秸秆成型燃料燃烧设备的主要设计参数,为提高 生物质成型燃料专用燃烧设备的设计精度指出了方向。 3.根据有限元分割原理,通过试验与观察相结合方法测出了该燃烧设备 空转情况炉膛立面空气流线及流速分布,为冷态、热态炉膛立面空气流场 研究提供一定指导;测出了冷态状态燃烧设备炉排上下空气流速大小及分 布,找到了流速分布规律,为热态炉排上下空气流速分布规律分析打下了 基础;根据4种燃烧工况测出热态单双炉排燃烧方式炉排上下流速大小,找 出了相应分布规律,分析评价了单双炉排燃烧方式炉排上下流速分布特点 与差别,肯定了双层炉排燃烧方式空气流动场分布合理性,同时为生物质 成型燃料燃烧设备有一个合理的流场分布指出了方向;通过试验得到了单 双炉排燃烧方式冷热态空气流动场分布规律,找到了冷热状态存在区别与 联系,为生物质成型燃料燃烧设备空气流动场的简化试验及模拟试验提供 了一定的数据积累。 4.根据有限元分割原理布置测点,采用红外测温仪及多点热电偶温度计 相结合,测出了单双炉排燃烧方式生物质成型燃料燃烧设备在4种工况炉 膛各点温度,找到了2种燃烧方式炉膛内温度随炉膛高度方向、深度方向、 河南农业大学博士学位论文 宽度方向变化规律;分析评价了单双炉排燃烧方式温度场分布特点,肯定 了双层炉排燃烧方式温度场分布合理性,从温度场分布角度找到了最佳工 况。从而为生物质成型燃料燃烧设备燃烧方式确定,运行状态的调整,炉 膛设计及技术改进提供了可靠的科学依据,同时对炉膛内局部温度分布不 均匀原因也进行了分析,从而为炉膛的优化设计提供了理论指导。 5.根据有限元分割原理布置测点,采用降温方法,用K五江9106等仪器分 别测出单双炉排燃烧方式4种不同工况下,该燃烧设备炉膛内COZ、02、 CO气体浓度,并找到了随炉膛高度方向及深度方向变化规律;从燃烧原理 分析评价了2种燃烧方式炉膛内COZ、02、CO气体浓度场分布特点及相应 燃料层内干燥、干馏、氧化、还原、灰渣层厚度,肯定了双层炉排燃烧方 式炉膛中C02、02、CO气体浓度场分布合理性,从燃烧理论找出了最佳浓 度场分布状态及燃料层内各反应层厚度。浓度场试验为生物质成型燃料燃 烧设备双层炉排燃烧方式确定,炉膛合理设计及添加燃料的最佳厚度,维 持炉内高效、稳定燃烧运行提供一定的科学指导,同时对炉膛内浓度不合 理分布现象及位置进行分析。 6.根据GB/T1572一2001燃料结渣性测定方法,GB/T1572一2001燃 【关键词】:生物质成型燃料 燃烧设备 空气动力场特性 结渣特性 主要设计参数
【学位授予单位】:河南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TK17
【目录】:
  • 摘要10-14
  • 第一章 绪论14-19
  • 1 国外生物质成型燃料燃烧设备发展现状14-16
  • 2 我国生物质成型燃料燃烧设备发展现状16-19
  • 第二章 生物质成型燃料燃烧设备的设计19-35
  • 1 生物质成型燃料燃烧特性19-21
  • 1.1 生物质燃料特性19-20
  • 1.2 原生物质燃烧特性20
  • 1.3 生物质成型燃料燃烧特性20-21
  • 2 燃烧设备设计指导思想21-22
  • 3 燃烧设备主要设计参数22-23
  • 4 生物质成型燃料燃烧设备设计23-34
  • 4.1 燃烧设备结构总体设计23-24
  • 4.2 燃烧设备热效率、燃料消耗量和保热系数计算24-26
  • 4.2.1 烟气量与烟气焓的计算24-25
  • 4.2.2 燃烧设备热效率、燃料消耗量和保热系数计算25-26
  • 4.3 炉膛及炉排的设计26-29
  • 4.4 辐射受热面的设计29-30
  • 4.5 对流受热面的设计30-32
  • 4.6 燃烧设备引风机选型32-34
  • 5 本章小结34-35
  • 第三章 生物质成型燃料燃烧设备热性能试验与分析35-54
  • 1 试验目的35
  • 2 试验方法及使用仪器35-38
  • 2.1 试验方法35-38
  • 2.1.1 燃烧设备正平衡试验法36-37
  • 2.1.2 燃烧设备反平衡试验法37-38
  • 2.2 试验所用仪表38
  • 3 试验结果与分析38-51
  • 3.1 过剩空气系数与生成CO的关系42-44
  • 3.2 过剩空气系数与生成三原子气体RO_2的关系44-45
  • 3.3 过剩空气系数与生成NO_x的关系45-46
  • 3.4 过剩空气系数a_(py)与烟尘YC的关系46-47
  • 3.5 过剩空气系数与主要热损失的关系47-51
  • 3.5.1 过剩空气系数与固体不完全燃烧热损失的关系47-48
  • 3.5.2 过剩空气系数与气体不完全燃烧热损失的关系48-49
  • 3.5.3 过剩空气系数与排烟热损失的关系49-50
  • 3.5.4 过剩空气系数与散热损失的关系50
  • 3.5.5 过剩空气系数与总热损失的关系50-51
  • 4 本章小结51-52
  • 5 问题与建议52-54
  • 第四章 燃烧设备空气流动场试验与分析54-70
  • 1 试验目的与类别54
  • 2 试验方法54-56
  • 2.1 试验仪器54
  • 2.2 测试方法与步骤54-56
  • 2.2.1 测试方法54-56
  • 2.2.2 测试步骤56
  • 3 试验结果与分析56-69
  • 3.1 双层炉排燃烧方式试验结果与分析56-65
  • 3.1.1 冷态空转时对上炉膛立面风速及风向变化的分析56-59
  • 3.1.2 对冷态空转上炉排风速的分析59-61
  • 3.1.3 对冷态加料后上炉排风速的分析61-63
  • 3.1.4 热态4种不同工况上炉排风速的分析63-65
  • 3.2 对单层炉排燃烧的数据分析65-69
  • 3.2.1 冷态时参数分析65-67
  • 3.2.2 热态时参数分析67-69
  • 4 本章小结69-70
  • 第五章 燃烧设备炉膛温度场试验与分析70-84
  • 1 试验目的与意义70
  • 2 试验方法与仪器70-71
  • 2.1 试验仪器70
  • 2.2 试验方法70-71
  • 3 试验结果与分析71-83
  • 3.1 双层炉排与单层炉排燃烧垂直方向温度分布71-75
  • 3.1.1 双层炉排燃烧上炉膛垂直方向温度分布71-72
  • 3.1.2 双层炉排燃烧下炉膛在垂直方向温度分布72-73
  • 3.1.3 单层炉排燃烧炉膛垂直方向温度分布73-75
  • 3.2 双层炉排与单层炉排燃烧在炉膛深度方向温度分布75-78
  • 3.2.1 双层炉排燃烧上炉膛深度方向温度分布75-76
  • 3.2.2 双层炉排燃烧下炉膛深度方向温度分布76-77
  • 3.2.3 单层炉排燃烧炉膛深度方向温度分布77-78
  • 3.3 双层炉排与单层炉排燃烧炉膛宽度方向温度分布78-83
  • 3.3.1 双层炉排燃烧上炉膛温度在炉膛宽度方向分布78-79
  • 3.3.2 双层炉排燃烧下炉膛温度在炉膛宽度方向分布79-80
  • 3.3.3 单层炉排燃烧炉膛宽度方向温度分布80-83
  • 4 本章小结83-84
  • 第六章 燃烧设备炉膛气体浓度场试验与分析84-93
  • 1 试验目的与意义84
  • 2 试验仪器与方法84-86
  • 2.1 试验主要仪器84-85
  • 2.2 试验方法85-86
  • 3 试验结果与分析86-91
  • 3.1 双层炉排燃烧86-89
  • 3.1.1 上炉膛内O_2、CO_2、CO浓度随y轴变化86-87
  • 3.1.2 上炉膛内O_2、CO_2、CO浓度随x轴变化87-88
  • 3.1.3 下炉膛内O_2、CO_2、CO浓度随y′轴变化88
  • 3.1.4 下炉膛内O_2、CO_2、CO浓度随x′轴变化88-89
  • 3.2 单层炉排燃烧89-91
  • 3.2.1 炉膛内O_2、CO_2、CO浓度随y′轴变化89-90
  • 3.2.2 炉膛内O_2、CO_2、CO浓度随x′轴变化90-91
  • 4 本章小节91-93
  • 第七章 燃烧设备结渣特性研究93-107
  • 1 研究目的与意义93-94
  • 2 试验方法与使用仪器94-95
  • 2.1 试验方法94-95
  • 2.2 试验所用仪器95
  • 3 试验的结果与分析95-105
  • 3.1 生物质成型燃料熔融特征温度与灰渣成分95-96
  • 3.2 生物质成型燃料结渣性能评价96-98
  • 3.2.1 根据灰熔点温度进行评价96-97
  • 3.2.2 根据灰成分综合比值进行预判断97-98
  • 3.3 生物质成型燃料沾污性能评价98-100
  • 3.3.1 煤灰成分沾污指数R_f99
  • 3.3.2 根据灰中钠的含量判断沾污性99-100
  • 3.3.3 用灰中碱金属氧化物含量来预测其沾污倾向100
  • 3.4 结渣机理100-102
  • 3.4.1 结渣的形成过程100-101
  • 3.4.2 结渣的原因101-102
  • 3.5 试验结果与分析102-105
  • 3.5.1 结渣与炉膛内过量空气系数的关系102-103
  • 3.5.2 结渣与炉膛温度的关系103
  • 3.5.3 燃料粒径与结渣的关系103-104
  • 3.5.4 燃料层厚度与结渣的关系104-105
  • 3.5.5 运行工况对结渣的影响105
  • 4 本章小结105-107
  • 第八章 燃烧设备主要设计参数的确定107-113
  • 1 确定燃烧设备主要设计参数的目的与意义107
  • 2 燃烧设备主要设计参数提出107-108
  • 3 确定燃烧设备主要设计参数试验的方法108
  • 3.1 试验所用仪器108
  • 3.2 试验方法108
  • 4 试验结果与分析108-112
  • 4.1 双层炉排燃烧试验结果与分析108-109
  • 4.2 单层炉排燃烧试验结果与分析109-112
  • 5 本章小结112-113
  • 第九章 生物质成型燃料燃烧设备技术经济评价113-121
  • 1 评价目的与意义113-114
  • 2 评价方法114-115
  • 2.1 技术评价方法114
  • 2.2 经济性评价方法与指标114-115
  • 3 评价115-120
  • 3.1 技术评价115-116
  • 3.2 经济评价116-120
  • 3.2.1 效益和成本116-117
  • 3.2.2 经济评价117-119
  • 3.2.3 敏感性分析119-120
  • 4 本章小结120-121
  • 第十章 结论与建议121-123
  • 1 结论121-122
  • 2 建议122-123
  • 参考文献123-130
  • 英文摘要130-133
  • 在读博士期间已取得成果和发表论文133


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铝熔铸厂用的熔炼或保温炉    Oliver MOOS

宁海电厂二期1000MW机组锅炉低负荷燃烧特性    朱峰;

结渣性煤种锅炉燃烧设备选型    李卫东;周虹光;张经武;许传凯;

“火浪神”系列煤粉燃烧设备    晟华;

新型煤粉燃烧设备研制成功    安月;

生物质成型燃料燃烧设备结渣特性试验研究    刘圣勇;李文雅;苏超杰;朱长河;

铈化合物对无烟煤催化燃烧的影响    公旭中;陈彦广;郭占成;王志;

我国废气净化行业2006年发展报告    

用一吨水泥生产十吨水泥的技术    徐德成;于世明;

蓄热式燃烧技术在轧钢连续加热炉应用的合理性与适用性(下)    吕以清;

玻璃生产中的纯氧燃烧    黄胜训;赵矩平;

一种漩流燃烧设备燃用贫煤时的No_x排放特性    林正春;王军代;茂林;李月华;卢斗;屈昌文;张山鹰;

燃气具烟气中CO_2浓度测试方法及设备    蒋学悟;刘海韬;魏海明;

SLC75-1.6/204型生活垃圾蒸汽锅炉的设计特点    黄荣捷;

SLC75-1.6/204型生活垃圾蒸汽锅炉的研制    黄荣捷;

为了鸡西这片蓝天    薛云峰

中关村领跑中国经济发展潮流    本报记者 晏燕实习生 刘义成 于晓琳

南京划定锅炉“禁燃”绿色地带    陈炳山 吕妍

蓝星玻璃关停搬迁一条生产线    赵雪筠

提高能源利用率降低污染物排放    张科 余德祖

上下求索中的环保命题    杨言

技术创新,老树开新花 服务钢铁,秦冶迈大步    百木牛

富氧燃烧技术推动钢厂节能减排    朱久发

烧不得的特氟龙可以安全回收了    报道员 周谷风

七大领域环保设备发展获鼓励    董筱宇

生物质(秸秆)成型燃料燃烧设备研制及试验研究    刘圣勇

生物质(秸秆)成型燃料燃烧动力学特性及液压秸秆成型机改进设计研究    马孝琴

生物质粉末化气力输送及燃烧实验研究    李琼

混煤燃烧氮氧化物排放特性试验研究    王明

230kW稻草压块热水锅炉研发及冷态流场模拟    张德利

生物质电厂锅炉运行优化研究    付小倩

新型生物质成型燃料热水锅炉的设计与研究    赵迎芳

生物质颗粒燃料燃烧的试验研究    罗小金

可用于层燃炉的RDF固氯特性和燃烧性能的研究    赵鹏

锅炉燃烧新技术的应用研究    王健夫

工业锅炉炉内空气动力场的研究    杨凤焕

生物质成型燃料层燃锅炉结渣特性的研究    李文雅