高效洁净燃烧实验台的设计和实验方案研究

论文摘要

高温空气燃烧技术(High Temperature Air Combustion,简称HTAC)是九十年代初国际上兴起的一项新型燃烧技术,它要求助燃空气温度在800至1000℃以上,助燃空气中的含氧低于10%,从而实现节约燃料、提高热利用率、降低NOX排放和减小设备尺寸等特点。目前国内主要是应用高温蓄热体加热助燃空气和燃气,实现余热回收；尽管热利用率有所提高,但是未能良好组织燃烧,因而NOX的排放较高,污染严重。为了对高温空气燃烧技术进一步研究,掌握其核心技术(包括烧嘴、蓄热体、换向阀和换向自动控制系统),在高温空气燃烧技术的基础上,本文对高效洁净燃烧技术的特性进行了理论分析,设计了蓄热和换热两用燃烧系统,填补了国内研究的空白。为了进一步掌握高效洁净燃烧的特性,为我国研发高效洁净燃烧技术提供科学依据,首先提出了实验的方案,其中有实验台的热平衡测试,炉膛参数的测量,蓄热式换热器和换热器的性能实验方案,蓄热换向周期实验方案等。根据实验台的要求,作者设计了一套高效洁净燃烧实验系统,并以城市煤气为燃料,采用蓄热、换热两用实验炉,炉子内的温度达到了1250℃,开展了实验炉的设计研究。实验炉设计范围包括：蓄热换热两用实验炉本体、自动控制系统、电气传动、内能源介质供应系统、自动化仪表、工业电视系统、供配电设施及除尘、环保、消防、安全设施等。可以在一个实验炉上同时对蓄热和换热技术进行研究,提出了一整套可行的方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 工业炉行业
• 1.2.1 工业炉概述
• 1.2.2 节能现状及分析
• 1.2.3 环保现状及分析
• 1.3 高温空气燃烧技术的研究现状
• 1.3.1 高温空气燃烧技术的实验研究
• 1.3.2 高温空气燃烧装置设计及研究现状
• 1.4 高温空气燃烧技术的应用
• 1.4.1 国内在工业炉上的应用
• 1.4.2 国外在工业炉上的应用
• 1.5 本文的工作
• 第2章 洁净燃烧实验台的设计要求
• 2.1 实验要求
• 2.2 实验项目内容
• 2.3 实验设计的范围
• 2.4 功能描述
• 2.4.1 用于热能工程专业本科生、研究生的实验课教学
• 2.4.2 用于科研和火焰炉理论研究
• 2.5 能源介质
• 2.5.1 供电
• 2.5.2 燃料
• 2.5.3 冷却水来源
• 2.5.4 氮气来源
• 2.6 节能措施
• 2.7 环境保护和"三废"处理
• 2.8 操作安全及防护措施
• 2.8.1 防火防爆措施
• 2.8.2 电气安全措施
• 第3章 洁净燃烧实验台的实验方案
• 3.1 实验台的热平衡测试
• 3.1.1 燃料计算
• 3.1.2 实验参数的测量
• 3.1.3 热平衡计算
• 3.2 实验台的炉膛参数的测量
• 3.3 蓄热式换热器性能实验方案
• 3.3.1 蓄热室的选择依据
• 3.3.2 蓄热室的计算
• 3.3.3 蓄热式换热器性能实验方法
• 3.4 换热器性能实验方案
• 3.4.1 换热器的已知数据
• 3.4.2 换热器的设计方案
• 3.4.3 换热器的设计计算
• 3.4.4 换热器性能的实验方法
• 3.5 蓄热燃烧换向周期实验方案
• X浓度实验方案'>3.6 低NO_X浓度实验方案
• 3.7 各种燃烧器的实验方案
• 第4章 洁净燃烧实验台的设计
• 4.1 实验台的基本参数和设计
• 4.1.1 实验台的基本参数
• 4.1.2 实验台的基本设计
• 4.2 工艺设备
• 4.2.1 炉膛
• 4.2.2 炉门
• 4.2.3 换热燃烧系统
• 4.2.4 蓄热式燃烧系统
• 4.2.5 加热物料
• 4.2.6 煤气和空气管道的布置
• 4.3 自动控制系统
• 4.3.1 监测系统
• 4.3.2 控制系统
• 4.4 工业电视系统
• 4.5 供配电设施
• 4.5.1 设计范围
• 4.5.2 电源
• 4.5.3 电源功率和计算负荷
• 4.5.4 主要设备选型
• 4.6 给排水设施
• 4.6.1 设计范围
• 4.6.2 工艺设备用水系统
• 4.6.3 生活给排水系统
• 4.7 燃气设施
• 4.7.1 燃气供应
• 4.7.2 化学消防设施
• 4.8 实验台安装车间的设计
• 4.8.1 安装车间的地点
• 4.8.2 安装车间的安装条件
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间作者发表的论文情况