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生物质气化燃烧锅炉应用基础研究

作　者: 张洋
导　师: 苏俊林
学　校: 吉林大学
专　业: 热能工程
关键词: 生物质成型燃料 气化燃烧 性能模拟计算
分类号: TK6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


生物质可再生能源是当今世界替代化石燃料的主要途径之一,对于生物质成型燃料的开发与利用倍受关注,并成为研究的热点。本文以东北地区玉米秸秆为主要原料,利用自行设计的生物质颗粒成型机械制备成型颗粒,通过大量实验研究不同成型因素对热压成型效果的影响。并利用成型燃料的热重分析实验,得出其TG—DTG曲线,进一步分析了生物质成型燃料燃烧过程。此外,开展了生物质成型燃料结渣特性的实验研究,发现玉米秸秆成型燃料存在较为严重的结渣现象,同时进一步分析了结渣特性的影响因素。结合生物质成型燃料气化机理和燃烧特性的研究,本研究工作还设计出适合燃烧生物质成型燃料的生物质气化燃烧锅炉,制造了实验用锅炉装备,并对该锅炉进行热工及排放特性实验研究,通过实验找到炉膛出口过量空气系数对锅炉燃烧特性及排放特性的影响,为生物质成型燃料锅炉的结构定型提供指导意见。生物质成型燃料的气化燃烧换热一体化锅炉基本结构定为三室结构,即固相燃烧室、气相燃烧室及燃尽除尘室,为了使锅炉结构更合理、更高效环保,在生物质成型燃料锅炉实验研究的基础上,利用燃烧热分析数值计算平台,对典型生物质气化燃烧锅炉进行性能模拟计算,分析各种因素对锅炉运行情况、安全可靠性、经济效益和环保指标的影响,并依此制定生物质气化燃烧锅炉的最佳设计方案,为新型生物质气化燃烧换热一体化锅炉的完善设计提供技术保证。

全文目录


内容提要  4-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 生物质及生物质能的利用  10-13
  1.3 研究发展生物质能源的重大意义  13-14
    1.3.1 燃料热工特性好，价格优势明显  13
    1.3.2 治理有机废弃物污染，保护生态环境  13-14
    1.3.3 缓解我国能源短缺，保证国家能源安全  14
    1.3.4 拓宽农业服务领域，增加农民收入  14
  1.4 生物质燃料锅炉的国外发展情况  14-15
  1.5 生物质燃料锅炉的国内发展情况  15-17
  1.6 面临的问题  17
  1.7 研究内容  17-19
第二章 基础实验研究  19-39
  2.1 生物质燃料的特性  19-23
    2.1.1 实验设备  19-22
    2.1.2 实验原料来源及基本特性  22
    2.1.3 成型燃料元素分析和工业分析结果  22-23
  2.2 玉米秸秆致密成型规律实验研究  23-29
    2.2.1 实验装置  23-25
    2.2.2 实验方法  25
    2.2.3 实验结果及分析  25-29
  2.3 热重实验及研究  29-36
    2.3.1 实验原料  29
    2.3.2 热重实验台  29-31
    2.3.3 实验结果和分析  31-36
  2.4 结渣特性实验研究  36-38
    2.4.1 实验装置  36
    2.4.2 实验结果及分析  36-38
  2.5 本章小结  38-39
第三章 热工及排放特性实验研究  39-49
  3.1 生物质气化燃烧锅炉样机试制  39-41
    3.1.1 气化反应实验  39-40
    3.1.2 气化反应预混燃烧器及实验装置  40
    3.1.3 立式和卧式生物质气化燃烧锅炉  40-41
  3.2 热工及排放性能实验研究  41-45
    3.2.1 实验设备  41-42
    3.2.2 实验仪器  42-43
    3.2.3 实验结果及分析  43-45
  3.3 生物质气化燃烧锅炉样机定型  45-46
  3.4 本章小结  46-49
第四章 生物质气化燃烧锅炉性能模拟计算及设计  49-81
  4.1 典型生物质气化燃烧锅炉实际结构  49-50
  4.2 研究内容及方案  50
  4.3 研究方法  50-52
  4.4 性能模拟计算数学模型  52-66
    4.4.1 原始设计数据  52
    4.4.2 燃料燃烧计算  52-53
    4.4.3 过量空气系数  53
    4.4.4 热平衡计算  53-56
    4.4.5 炉膛热力计算  56-60
    4.4.6 对流受热面的传热计算  60-63
    4.4.7 烟风阻力计算  63-66
  4.5 性能模拟计算及结果  66-77
    4.5.1 过量空气系数对锅炉影响的计算及结果  66-72
    4.5.2 炉膛几何特性对锅炉影响的计算及结果  72-74
    4.5.3 横向相对节距对锅炉影响的计算及结果  74-75
    4.5.4 q_4对锅炉影响的计算及结果  75-77
  4.6 生物质气化燃烧锅炉设计方案及数据对比  77-78
  4.7 本章小结  78-81
第五章 生物质气化燃烧锅炉应用及测试  81-85
  5.1 样机特点及应用  81-82
  5.2 热工及环保实验测试结果  82-83
    5.2.1 热工性能实验  82-83
    5.2.2 环保检测结果  83
  5.3 实际应用锅炉中结构改进  83-84
  5.4 本章小结  84-85
第六章 全文总结及展望  85-89
  6.1 全文总结  85-87
  6.2 今后工作展望  87-89
参考文献  89-94
致谢  94-95
摘要  95-98
ABSTRACT  98-102

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 生物能及其利用
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