大功率秸秆燃气燃烧机设计及其控制研究

论文摘要

生物质能作为可转化为液体燃料的可再生资源,且其储量巨大,它仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源总量的第四位,所以,生物质直接液化制取燃油将成为本世纪最有发展潜力的技术之一。在生物燃油制取的过程中,以生物质为原料提供其反应所需能量,是生物质能利用的重要组成部分,对真正实现生物燃油利用的环保性和可再生性有着重要意义。本文是以省攻关项目“年产2000吨生物燃油闪速裂解制油新装置(GC05A311)”科研项目为基础,全面、系统地收集、查阅了国内外有关秸秆气化技术和燃气燃烧机相关理论研究的文献资料,并对其进行了对比、分析和综合,通过对气体燃料燃烧过程及其射流理论的学习和研究,结合本中心先前的研究成果和经验,设计了一台2.6MW大功率秸秆燃气燃烧机,该燃烧机可为年产2万吨生物质燃油反应装置提供所需热能,同时也为整个生产线的建立提供技术保障。本文重点阐述了秸秆燃气燃烧机的具体设计过程和计算方法,包括:对生物质闪速裂解液化生产生物燃油设备工作过程中的能量传递进行了定量分析,计算得出燃烧机的运行功率;对国内现有的秸秆气化技术及装置进行了系统的对比分析,进而对生物燃油生产线中秸秆燃气的气化供气部分进行了选型设计;比较详细的列出了燃气燃烧过程和射流理论的计算过程和公式推导;通过大量而充分的前期工作,最终确定秸秆燃气燃烧机的结构形式和工作过程,创造性的提出采用周边燃气与中心燃气先后喷射混合供气的预混形式,更加有效的提高了秸秆燃气燃烧机的燃烧稳定性和高效性;计算得出了燃烧机的主要部件的尺寸参数,同时也对其他各部分的设计做了简单介绍;对工业生产中秸秆燃气燃烧机的控制过程方法进行了系统的分析研究,根据秸秆燃气的特性,确定了燃烧机的具体控制过程方案。本论文所研制的秸秆燃气燃烧机具有功率大、燃烧稳定性好、不脱火、不回火、无黄焰、燃烧效率高等优点,而且设备空间紧凑,易组合成大型集成装置,形成规模化生产,而且结构相对简单,制造维护比较容易。同时为以后同类的设计与试验提供科学的依据和参考,为今后的应用推广奠定坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.1.1 开发生物质能源的迫切性
• 1.1.2 生物质能的利用现状及发展
• 1.1.3 生物质裂解液化制生物燃油技术概况
• 1.2 国内外生物质气化技术概况
• 1.2.1 国内的技术现状
• 1.2.2 国外的研究进展
• 1.3 燃气燃烧机的技术现状
• 1.3.1 燃气燃烧机的分类
• 1.3.2 国内燃气燃烧机生产模式
• 1.3.3 国内生物质燃气燃烧机现状
• 1.4 研究目标和内容
• 1.4.1 研究目标及意义
• 1.4.2 主要研究内容
• 2 秸秆气化机组选取及其特性研究
• 2.1 斜板槽式生物质闪速裂解液化装置概述
• 2.1.1 生物质闪速热解液化原理
• 2.1.2 斜板槽式生物质闪速热解液化装置的工作过程
• 2.2 燃烧机功率的确定
• 2.2.1 反应器处理性能
• 2.2.2 燃烧机所需功率计算
• 2.3 秸秆燃气气化机组的选取
• 2.3.1 秸秆气化机组的工作过程
• 2.3.2 秸秆气化机组的选定
• 2.3.3 BLJQ-X型系列秸秆气化机组结构
• 2.3.4 燃气气化机组产气性能参数
• 2.4 本章小结
• 3 气体燃料的燃烧
• 3.1 燃烧所需空气量的计算
• 3.1.1 燃烧所需理论空气量
• 3.1.2 实际空气需要量
• 3.2 燃烧产物的计算
• 3.2.1 燃气燃烧时理论烟气量的计算
• 3.2.2 实际烟气量计算
• 3.3 燃烧温度的确定
• 3.4 气体燃料燃烧的过程和特点
• 3.4.1 气体燃料的燃烧过程
• 3.4.2 燃烧类型及特点
• 3.5 燃烧过程的强化与完善
• 3.5.1 燃烧设备运行强度的表示
• 3.5.2 燃烧过程强化的途径
• 3.6 本章小结
• 4 燃气燃烧的气流混合理论
• 4.1 研究射流理论的内容和意义
• 4.2 单股射流的流动规律
• 4.3 多股射流与受限气流的流动规律
• 4.3.1 由喷嘴或厚壁孔口喷出的射流
• 4.3.2 由薄壁孔口喷出的射流
• 4.3.3 孔口前气体所需压力
• 4.4 本章小结
• 5 秸秆燃气燃烧机的设计与计算研究
• 5.1 秸秆燃气的特性研究
• 5.1.1 秸秆燃气的成分
• 5.1.2 秸秆燃气的分子量
• 5.1.3 秸秆燃气的密度和相对密度
• 5.1.4 秸秆燃气的热值
• 5.2 秸秆燃气燃烧特性
• 5.2.1 燃气华白指数
• 5.2.2 秸秆燃气的着火温度
• 5.2.3 秸秆燃气的火焰传播速度
• 5.2.4 火浓度极限及燃烧理论空气量
• 5.2.5 秸秆燃气与常用燃气特性对比
• 5.3 秸秆燃气燃烧机结构形式的确定
• 5.3.1 燃烧机的技术要求
• 5.3.2 燃烧形式的确定
• 5.3.3 确定燃烧机供气方式
• 5.3.4 秸秆燃气燃烧机的结构及原理
• 5.4 燃烧机各尺寸参数的计算
• 5.4.1 空气系统的计算
• 5.4.2 燃气系统计算
• 5.5 点火方式的选择
• 5.6 风机的选型
• 5.7 燃烧机总体结构建模
• 5.8 本章小结
• 6 秸秆燃气燃烧机控制的研究
• 6.1 秸秆燃气燃烧机的控制功能
• 6.2 控制系统实现过程
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢