驰放气燃烧特性的实验研究

论文摘要

我国能源系统以煤炭为主，煤炭的燃烧存在高污染、低效率的问题，煤炭的洁净利用技术显得尤为重要，以煤气化为核心的多联产技术是目前国内外学者普遍认可和主要研究的一种洁净煤利用技术。本文基于气化煤气与焦炉煤气共制合成气的多联产系统，采用理论与实验相结合的方式，就其系统中驰放气的燃燃烧特性进行了研究（温度场和浓度场），总结驰放气的燃烧特性规律，为该多联产系统，高效、低污染燃烧的燃气轮机的研制设计提供指导。本文从理论上分析了燃气扩散燃烧的火焰结构、高度，燃烧室温度场分布，烟气分析测点布置和取样的合理性以及气体扩散燃烧的稳定性，并系统分析了火焰传播速度和理论燃烧温度的影响因素，为实验台的设计以及实验方案的拟订提供了理论指导。驰放气作为化工合成的尾气，随合成不同的化工产品以及工艺变化各异，但从总体上呈现出一个特点：其成分包括CO，H2，CO2，CH4、N2、Ar，其中H2含量较高，CO、CO2含量较低，CH4适中。弛放气的性质是由其中单一气体的性质以及组分的比例来决定的。本文综合了国内外的研究结果，探讨了弛放气的物理化学性质。基于燃气燃烧理论知识以及本课题所研究的驰放气的特点，拟定实验方案，并通过设计计算，建立了比较完善灵活的驰放气燃烧实验系统。整个实验系统主要由燃烧室系统，燃气系统、空气系统、测量系统以及排烟系统组成。本设计力求整个实验系统的灵活性和多用性，将燃烧分为5段设计，每段高200mm，直径200mm。分段设计可以根据需要改变具体某个实验使用的燃烧室长度，不同燃气的初始参数以及后续催化燃烧实验（催化剂放在不同位置）的要求，拆装运输方便。在实验系统上完成了不同过量空气系数下，驰放气燃烧后沿炉膛不同高度、径向的温度分布以及烟气成分的分析，对弛放气的燃烧作了初步探索性的研究。实验结果表明，过量空气系数对弛放气的燃烧温度分布和产物影响较大，合理的过量空系数有利于提高驰放气燃烧室的温度和燃料的充分利用。由于驰放气燃烧温度以及燃烧产物的影响因素很多，所以，驰放气燃烧特性的研究，还需要更多的探索。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 驰放气的利用概况
• 1.3 本课题研究的意义和任务
• 1.4 主要研究内容及方法
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究方法
• 第二章 气体燃料的燃烧理论分析
• 2.1 燃气燃烧分类
• 2.2 气体扩散燃烧
• 2.2.1 层流静止扩散燃烧
• 2.2.2 紊流扩散火焰
• 2.2.3 火焰高度
• 2.2.4 扩散火焰的特点
• 2.2.5 火焰外形
• 2.2.6 火焰横向物质浓度分布
• 2.2.7 扩散火焰横向温度
• 2.3 燃气燃烧的火焰传播速度
• 2.3.1 火焰传播速度理论
• 2.3.2 影响层流预混火焰传播速度的因素
• 2.4 燃气燃烧温度
• 2.4.1 燃料种类和发热量
• 2.4.2 过量空气系数
• 2.4.3 空气（或燃气）的预热温度
• 2.4.4 富氧程度
• 2.4.5 热分解
• 2.5 燃烧产物气体成分的测定与验证
• 2.6 着火浓度极限
• 2.7 脱火现象及解决办法
• 2.8 本章小结
• 第三章 驰放气成分及性质
• 3.1 驰放气的成分
• 3.1.1 合成氨厂中驰放气的组成
• 3.1.3 联产甲醇和二甲醚过程中不同工况下驰放气的组成
• 3.1.4 驰放气的性质
• 3.2 驰放气燃烧特性研究现状
• 3.2.1 甲烷、一氧化碳和氢气的燃烧特性比较
• 3.2.2 混合燃烧特性
• 3.2.3 惰性气体对燃烧过程的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 实验系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 实验系统设计计算
• 4.2.1 系统设计要求
• 4.2.2 空气量计算
• 4.2.3 鼓风机风道设计
• 4.2.4 烟气量计算
• 4.2.5 燃烧室设计
• 4.2.6 燃烧器设计
• 4.2.7 热电偶的选型及安装
• 4.3 实验系统构造
• 4.3.1 燃烧室系统
• 4.3.2 空气系统
• 4.3.3 燃气系统
• 4.3.4 排烟系统
• 4.3.6 测量系统
• 4.3.7 实验仪器的校准及误差分析
• 4.3.8 系统综合介绍
• 4.4 实验程序
• 4.4.1 实验注意事项
• 4.4.2 实验步骤
• 4.5 本章小结
• 第五章 驰放气燃烧特性的研究
• 5.1 实验工况的设计
• 5.2 测点的布置
• 5.3 过量空气系数对驰放气燃烧特性的影响
• 5.3.1 过量空气系数对驰放气燃烧温度的影响
• 5.3.2 过量空气系数对驰放气燃烧产物的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论及工作展望
• 6.1 结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文