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层燃炉中生物质燃烧性能的研究

作　者: 曾帅
导　师: 陈梅倩
学　校: 北京交通大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 生物质层燃炉燃烧特性辐射传热炉膛改造数值模拟
分类号: TK16
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

生物质作为可再生能源具有分布广阔、可再生性和洁净性等突出的优点,同时在我国层燃炉数量多,效率低,出力小和环境污染严重,关于生物质燃烧性能的研究对于缓解能源压力和环境保护有着重要的意义。本文以一台10t/h层燃炉为研究对象,对生物质在层燃炉中燃烧性能进行研究。通过实验得到了所选三种生物质的工业分析结果、热值以及动力学性能等,结果表明：生物质的挥发分含量高,达到70%以上,热值较低,活化能较小,说明生物质的点火性能好。通过数值模拟得到了它们的温度分布、速度分布、压力分布以及辐射热负荷分布等,结果显示：果木枝条的温度和热流密度均大于小麦秸秆和花生壳,小麦秸秆的压力大于果木枝条和花生壳,三种生物质的燃烧比较完全,温度分布均匀。花生壳产生的CO2量大于小麦秸秆和果木枝条,三种生物质CO2浓度分布相似。分析过量空气系数对生物质燃烧特性的影响,计算结果表明：α=1.4时,燃烧温度最高,热流密度最大,但燃烧压力较小,燃烧均匀,炉膛充满度高。α=1.2时,燃烧不完全,燃烧温度较低,经济型最差。α=1.4时,辐射传热系数为135～245W/m2·K,α=1.2时,辐射传热系数最小,为120～230 W/m2·K。α=1.4时玻尔兹曼特征数最大,为0.7～1.7,α=1.3时,特征数为0.6～1.6,α=1.2时,特征数最小,保持在0.5～1.5。通过数值模拟,比较了生物质和煤在层燃炉燃烧不同的特性,结果表明：煤的燃烧温度高于生物质,但生物质燃烧更为完全,炉膛充满度高,燃烧产生的CO2较少。对炉膛炉拱结构进行改造,并对生物质在新炉膛中燃烧特性进行研究,发现增大后拱倾角可以加强气流的扰动作用,提高前拱附近的烟气温度,同时可以提高整个炉膛的温度,增大锅炉效率。本文的研究可以为生物质燃烧利用以及工业锅炉的燃烧优化提供一定的理论依据,并对层燃炉的改造和设计具有指导意义。

层燃炉中生物质燃烧性能的研究

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