大功率生物燃气制供气装置选型及燃烧装置设计理论

论文摘要

随着世界经济持续快速发展和人口数量迅速增长，人类对能源的需求必然不断地增加，然而目前人类赖以生存的石化能源却正在迅速地减少。据预测，地球上蕴藏的可以开发利用的煤和石化能源将分别在200年、40年以内耗竭，而天然气也只能维持60年左右。与此同时，由于石化能源的过度开发利用带来环境污染和全球气候变暖的问题也日益突出。由于生物质能具有分布广、可再生、成本低、低污染等诸多优点，因此，成为石化能源的最好替代品之一。世界各国正在通过各种转化技术将生物质能有效地开发和利用。本课题是在国家863课题“集成式生物质多重闪速热解液化生产生物燃油新技术”的基础上提出的，全面系统地收集了国内外生物质气化技术的研究资料，并深入地进行了学习和研究。在此基础上，选择一套生物质制气供气装置，并研究和设计用这种秸杆煤气为燃料的大功率秸杆煤气燃烧机，来代替原来的柴油作为生物质热解液化制取生物燃油技术中干燥生物质和热载体加热装置的能源，以期为我国“十一五”生物燃油规模化生产提供新动力，对降低生物燃油规模化生产能耗和生产成本，具有重要的实践研究价值和经济意义。本文主要研究内容如下：进行生物质制气供气装置选型的能量计算，选择一套合适的生物质制气供气装置；学习和掌握气体燃烧及射流理论并研究和分析火焰传播及火焰稳定性的影响因素；对生物质燃气的燃烧特性进行理论研究；重点介绍大气式生物质燃气燃烧器的工作原理及设计方法，包括：引射器基本方程式的推导计算；喷嘴直径的计算及安装；引射器喉部直径的计算；燃烧器头部火孔直径的计算等。针对燃烧过程中易出现的脱火现象采取了防止措施，并采用电子脉冲自动点火方式进行点火。本文所研制的大功率生物质燃气燃烧器具有通用性好；着火率高；燃烧稳定性好，不脱火，不回火，无黄焰；燃烧效率高等优点。技术指标达到要求，生物质燃气适应范围是4.6～6.6MJ/m~3；额定功率为900kW；燃烧效率达90％以上；着火率为100％。该生物质燃气燃烧器的开发为生物质燃气由农村简单炊事向大规模工业化应用奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 开发可再生能源的迫切性
• 1.1.2 开发生物质能的重大意义
• 1.2 国内外生物质气化技术的研究现状
• 1.2.1 国内生物质气化技术的研究现状
• 1.2.2 国外生物质气化技术的研究现状
• 1.3 生物质燃气燃烧装置介绍
• 1.4 本论文研究目标及主要研究内容
• 1.4.1 研究目标及意义
• 1.4.2 主要研究内容
• 2 生物质燃气制气供气装置选型
• 2.1 转锥式生物质闪速热解液化装置总体介绍
• 2.1.1 转锥式生物质闪速热解液化装置的工作原理
• 2.1.2 转锥式生物质闪速热解液化装置的工艺流程
• 2.1.3 转锥式生物质闪速热解液化装置各组成部分简介
• 2.2 生物质燃气制气供气装置选型计算
• 2.2.1 选型思路
• 2.2.2 选型计算过程
• 2.2.3 生物质燃气制气供气装置选型
• 2.2.4 工艺流程图
• 2.3 本章小结
• 3 气体燃烧及射流理论
• 3.1 气体燃料的燃烧
• 3.1.1 气体燃料的燃烧过程
• 3.1.2 燃烧类型及特点
• 3.2 引射理论分析
• 3.2.1 顺向平行射流
• 3.2.2 自由射流的引射
• 3.2.3 大气式燃烧器引射特点
• 3.3 本章小结
• 4 火焰传播及火焰稳定性分析
• 4.1 火焰传播理论
• 4.1.1 火焰传播概念和传播速度
• 4.1.2 层流火焰传播
• 4.1.3 湍流火焰传播
• 4.1.4 混合气体火焰传播速度的计算
• 4.2 火焰的稳定性
• 4.2.1 火焰稳定存在的基本条件
• 4.3 大气式燃烧器火焰的稳定性
• 4.3.1 脱火
• 4.3.2 回火
• 4.3.3 黄火
• 4.4 本章小结
• 5 大功率生物质燃气燃烧器的设计与理论计算
• 5.1 燃气燃烧器分类与技术要求
• 5.2 燃气燃烧器运行工况分析
• 5.2.1 燃烧器热负荷
• 5.2.2 一次空气系数
• 5.2.3 燃烧特性
• 5.2.4 最佳火孔出口流速
• 5.3 生物质燃气的基本特性研究
• 5.4 生物质燃气燃烧器的结构及工作原理
• 5.4.1 确定燃烧方式
• 5.4.2 生物质燃气燃烧器的工作原理
• 5.4.3 生物质燃气燃烧器的构造
• 5.5 生物质燃气燃烧器的具体结构设计及理论计算
• 5.5.1 研究设计原则
• 5.5.2 设计依据的主要技术参数
• 5.5.3 燃烧器的具体设计及计算
• 5.5.4 点火系统的确定
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢