多联产中不同成分粗煤气的基本燃烧特性的研究

论文摘要

随着经济的持续发展，中国能源和环境问题越来越突出。面对能源平均利用率很低、环境污染严重的现状，各种形式的洁净煤发电技术研究在我国得到了很大的发展，其中以燃气轮机为核心的联合循环发电系统最为推崇。气化煤气与热解煤气共制合成气的多联产系统将气化煤气富碳、焦炉煤气（热解煤气）富氢的特点相结合，采用气化煤气与焦炉煤气共整技术，使气化煤气中的CO2和焦炉煤气中的CH4转化成合成气。在此联产系统中粗煤气的成分和参数随工况的变化而变化。为了保证发电系统稳定地输出电力产品，必须根据运行情况调配进入燃气轮机燃料的总热值，同时必须保证燃料气能够稳定、充分、低污染燃烧。因此有必要对粗煤气的基本燃烧特性进行研究。本文研究了气体燃料燃烧的特点，并从火焰结构、影响火焰传播速度的因素等方面对扩散燃烧和预混燃烧两种形式进行对比。在此基础之上，通过对链锁反应的分析，解释了粗煤气的主要成分氢气、一氧化碳、甲烷的燃烧反应机理。并确定了本实验研究的煤气组份、压力、温度等参数。作者根据粗煤气的组份对燃烧室和燃烧器进行了设计计算，并根据计算结果对测量分析仪器进行了合理选型，由此完成了能够适合粗煤气基本燃烧特性研究的扩散燃烧实验系统的设计。作者自主设计的笼屉式燃烧室具有结构简单、易于制造、拆卸方便等特点，可轻松地实现燃烧室高度与内径比的自由转变，从而大大提高了燃烧系统的灵活性与稳定性。实验中在不同过量空气系数下，进行粗煤气燃烧特性的研究。实验结果表明，过量空气系数变化对粗煤气的燃烧温度分布和产物影响较大，采用合理的过量空系数有利于提高粗煤气燃烧的温度，促进粗煤气的燃烧完全。最后，作者根据在实验中发现的问题和不足，分别从气源、实验台主体和测量系统方面对实验系统提出了改进建议并对下一步粗煤气基本燃烧特性的研究进行展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 中国的能源与环境现状
• 1.2 联合循环研究现状
• 1.3 课题背景
• 1.4 本文的研究工作
• 1.5 本章小结
• 第二章 气体燃烧的基本理论
• 2.1 气体燃料燃烧的形式
• 2.1.1 扩散燃烧
• 2.1.2 预混燃烧
• 2.2 气体燃烧反应机理
• 2.2.1 氢的氧化反应
• 2.2.2 一氧化碳的氧化反应
• 2.2.3 甲烷的氧化反应
• 2.3 气体燃烧过程的热力计算
• 2.3.1 过量空气系数的计算
• 2.3.2 烟气容积的计算
• 2.3.3 燃烧温度的计算
• 2.4 本章小结
• 第三章 粗煤气的种类及组份性质
• 3.1 煤气的种类
• 3.1.1 炼焦炉煤气
• 3.1.2 发生炉煤气
• 3.1.3 高炉煤气
• 3.1.4 液化煤气
• 3.1.5 地下气化煤气
• 3.1.6 本文研究的粗煤气
• 3.2 煤气各组成成分的性质
• 3.3 煤气的特点及粗煤气利用研究进展
• 3.3.1 煤气的特点
• 3.3.2 粗煤气利用研究进展
• 3.4 本章小结
• 第四章 实验系统的设计及实验程序
• 4.1 实验系统的设计思想
• 4.2 实验系统
• 4.3 实验系统的设计计算
• 4.3.1 燃烧室设计计算
• 4.3.2 燃烧器的计算
• 4.3.3 管路设计选型
• 4.4 测量仪器的选型
• 4.4.1 热电偶的选型
• 4.4.2 温度记录仪选型
• 4.4.3 烟气分析仪选型
• 4.4.4 流量计的选型
• 4.5 实验程序及注意事项
• 4.5.1 实验程序
• 4.5.2 实验注意事项
• 4.6 本章小结
• 第五章 粗煤气燃烧特性实验
• 5.1 测点布置及实验工况
• 5.1.1 测点布置
• 5.1.2 实验工况
• 5.2 过量空气系数对粗煤气燃烧特性的影响
• 5.2.1 过量空气系数对粗煤气燃烧温度的影响
• 5.2.2 过量空气系数对粗煤气燃烧产物的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 实验改进建议及工作展望
• 6.2.1 实验暴露问题及改进建议
• 6.2.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录