粉状生物质燃烧器的研究

论文摘要

20世纪,能量消耗急剧增加,而且在世界范围内存在巨大的不平衡;21世纪,在这个新世纪里,一方面,能量的需求并没有减弱的迹象(特别在一些发展中国家),另一方面,由于传统的不可再生能源,如石油、煤和天然气等量的限制,以及在使用过程中对环境产生的不可恢复性破坏,这都使得开发新型的环保能源成为今天的研究热点。生物质能以资源分布广、环境污染小、可持续利用等优点成为世界各国研究的重点。直接燃烧是最早也是最简单从生物质中获取能量的方法,但燃烧效率比较低,能源和资源的浪费很大。本文突破传统的生物质利用方式,借鉴煤粉燃烧技术,运用一种新思维,提出将生物质粉碎成细粉体后由风机吹入燃烧器燃烧利用,获取足够的能量,对于能源的可持续发展和环境保护具有重要意义。本文运用仪器检测等手段对普遍的生物质(玉米秸秆粉)进行了物理化学以及燃烧特性等的分析,总结了目前适合生物质预处理(粉碎、干燥)的各种方法及其优缺点,并在此基础上,将理论和实践结合设计了适合粉体燃料的生物质燃烧器。花费了大量心血,通过多组实验比较分析,初步探索出了粉体高效燃烧的最佳工艺条件(粒径、含水率和过量空气系数),并运用多种分析仪器测试了燃烧过程中所排出的烟气以及燃烧残余物中的灰分和飞灰含量等,通过分析,认为粉体生物质的燃烧率比较高,燃烧后的硫化物、氮氧化物以及林格曼黑度均远低于国家排放标准,是一种高效清洁的燃料,且燃烧后所产生的灰分可以作为良好的农家肥料;缺点是燃烧后的粉尘含量比较大,远远高于国家排放标准,要进行粉体燃烧的进一步利用,后期必须进行除尘处理。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• 1 绪论
• 1.1 国内外生物质能开发与利用战略计划
• 1.1.1 国外战略计划
• 1.1.2 国内战略计划
• 1.1.3 开发生物质能的战略意义
• 1.2 国内外生物质能开发与利用技术
• 1.2.1 直接燃烧技术
• 1.2.2 物化转化技术
• 1.2.3 生化转化技术
• 1.2.4 植物油技术
• 1.3 课题的提出及研究的主要内容
• 1.3.1 课题的提出
• 1.3.2 课题研究的主要内容
• 1.4 本章小结
• 2 粉状燃烧模式及特性分析
• 2.1 粉状生物质的化学性质
• 2.1.1 生物质的组成
• 2.1.2 生物质的元素分析与工业分析
• 2.1.3 生物质燃料的热值
• 2.1.4 生物质的灰熔点
• 2.2 粉状生物质的物理性质
• 2.2.1 粉状生物质的密度
• 2.2.2 粉状生物质的流动性
• 2.3 影响粉体气流着火和燃烧的因素
• 2.3.1 挥发分与灰分
• 2.3.2 粒径
• 2.3.3 燃烧器温度
• 2.3.4 空气量
• 2.3.5 一次风与二次风的配合
• 2.3.6 燃烧时间
• 2.3.7 外表面粗糙度
• 2.4 粉状生物质的燃烧模式
• 2.4.1 生物质成型燃料的燃烧模式
• 2.4.2 粉状生物质的燃烧模式
• 2.5 粉状生物燃料的燃烧特性
• 2.6 本章小结
• 3 生物质燃料的预处理
• 3.1 粉状生物质的干燥
• 3.1.1 物料的常见的几种干燥技术
• 3.1.2 粉状生物质的干燥技术
• 3.1.3 粉状玉米秸秆的干燥
• 3.2 生物质粉体的制备
• 3.2.1 物料粉碎方法
• 3.2.2 制备生物质粉体的方法
• 3.2.3 生物质粉碎的成本估算
• 3.3 本章小结
• 4 粉状生物质燃烧器的设计
• 4.1 设计原则
• 4.2 设计原理
• 4.3 设计计算
• 4.3.1 进料系统的设计
• 4.3.1.1 常见的粉体进料设备
• 4.3.1.2 粉状生物质的进料方法
• 4.3.1.3 螺旋进料器设计
• 4.3.2 风机的选择
• 4.3.2.1 风压
• 4.3.2.2 空气量的计算
• 4.3.3 燃烧器容积计算
• 4.3.4 燃烧器内壳和保温层
• 4.4 本章小结
• 5 燃烧实验
• 5.1 原料准备
• 5.2 实验目的
• 5.3 实验步骤
• 5.4 实验结果与分析
• 5.4.1 进风量、粒径、含水率与温度
• 5.4.2 时间与温度
• 5.4.3 飞灰
• 5.4.4 烟气成分分析
• 5.4.5 灰分成分分析
• 5.5 燃烧热损失与燃烧效率
• 5.6 燃烧实图
• 5.7 本章小结
• 6 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• ABSTRACT