沼气与常规燃气掺混供应技术研究

【摘要】：我国沼气产业发展至今,农村能源结构的改善初见成效,并带来了一定的社会效益与经济效益。但沼气的推广利用仍未能达到规模化及产业化,是因为我国各地区气候及资源分布的差异,造成产沼原料短缺、发酵效果不佳,最终导致沼气供需失衡、工程运行停滞。为此,本文建议除了采取增温发酵等措施,一种新型且实际可行的解决方法更值得推广,即在优先利用沼气及满足燃气互换性的前提下,将安全可靠并易于获取的常规燃气作为补充气源与沼气掺混供应,既能充分利用可再生能源,又能保障用户用气的连续性和稳定性。本文的互换性及安全性研究为掺混供应技术提供制定混气方案和控制混气比例的理论基础;设计和验证的混气装置为掺混供应技术提供实现混气的工具;灶具燃烧工况的测定为掺混供应技术提供应用的终端平台。主要内容如下:①为保证沼气持续稳定的供应,故选取空气与天然气掺混补足6T天然气供应这一技术方案。并运用华白数、燃烧势、A.G.A指数和韦弗指数进行互换性判定,辅以爆炸极限的安全性验算。最终得出在任何沼气供气比下,只要空气和天然气按照47:53~51:49的比例范围混合均匀,混合气就能与6T天然气安全互换。②利用计算的混空比上限和经验数据完成引射混合器各部位结构尺寸的设计,并通过ANSYS软件对引射混合器的运行工况进行数值模拟。结果显示理论计算与数值计算得出的速度场和压力场分布情况相一致,引射比基本达到设定值。③搭建引射混合器运行特性实验平台,采用双气源供气并配备引射混合器加工成品。首先研究引射比的影响因素,实验表明:引射比随引射压力与出口压力两者差值的增大而上升,其中引射比受引射混合器出口压力的影响更大;为满足互换性计算得出的混空比及足够的灶前压力,引射混合器的进口压力至少应达到0.25MPa。然后比较实验数据与模拟数据,得出两者相对误差在10%以内,说明设计的引射混合器可以实现空气与天然气的有效掺混。④通过灶具燃烧工况的稳定性实验,得出不同燃气成分的灶具稳定工作曲线图,验证了符合互换性要求的混合气可以在6T天然气灶具上稳定燃烧。 【关键词】：沼气 掺混供应 互换性判定 引射混合器 燃烧稳定性
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU996
【目录】：

• 摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 研究背景8-10
• 1.1.1 生物质能引领能源世纪转型8-9
• 1.1.2 沼气利用推广的新方式9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 国外研究现状10-12
• 1.2.2 国内研究现状12-15
• 1.3 研究目的15
• 1.4 研究内容15-18
• 2 沼气与常规燃气掺混供应的技术方案18-36
• 2.1 沼气与常规燃气掺混供应的备选方案18
• 2.2 沼气与常规燃气掺混供应的互换性理论计算18-29
• 2.2.1 燃气互换性18
• 2.2.2 互换性判定方法18-23
• 2.2.3 互换性判定分析23-29
• 2.3 沼气与常规燃气掺混供应的安全性理论计算29-30
• 2.4 沼气与常规燃气掺混供应方案的选择30-34
• 2.5 本章小结34-36
• 3 沼气与常规燃气掺混供应的混气装置36-46
• 3.1 混气装置的选择36
• 3.2 引射混合器的设计36-40
• 3.3 引射混合器的数值模拟40-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 沼气与常规燃气掺混供应的实验研究46-74
• 4.1 引射混合器运行特性实验46-54
• 4.2 灶具燃烧工况的稳定性实验54-71
• 4.2.1 实验原理54-55
• 4.2.2 实验设计55-71
• 4.3 本章小结71-74
• 5 结论与展望74-76
• 5.1 结论74-75
• 5.2 展望75-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-82
• 附录82-89
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文82
• B. 理论计算图表82-86
• C. 实验数据86-89

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