本文關(guān)鍵詞：生物質(zhì)鏈條蒸汽鍋爐爐膛的設(shè)計與研究

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【摘要】：在我國面臨著能源與環(huán)境雙重危機日益加重的背景下,生物質(zhì)能的開發(fā)利用對節(jié)能減排、改善空氣質(zhì)量、提高資源利用率以及緩解能源危機都有著重大意義。秸稈、木屑等農(nóng)林廢棄物加工成型后,替代煤炭作為中小型工業(yè)鍋爐的燃料,是我國現(xiàn)階段生物質(zhì)資源利用的重要途徑之一。我國目前生產(chǎn)應(yīng)用的大部分生物質(zhì)鍋爐,都是在原有燃煤鍋爐基礎(chǔ)上直接改燃用生物質(zhì)燃料,爐膛結(jié)構(gòu)沒有經(jīng)過合理的設(shè)計,導(dǎo)致爐內(nèi)積灰結(jié)渣問題嚴重、熱效率低。本文針對傳統(tǒng)生物質(zhì)鍋爐爐膛的缺陷,結(jié)合生物質(zhì)層燃理論研究基礎(chǔ),提出一種生物質(zhì)鏈條鍋爐新型爐膛結(jié)構(gòu)。以額定蒸發(fā)量1t/h、額定蒸汽壓力0.7MPa的鏈條蒸汽鍋爐為例,介紹爐膛新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計與試驗研究,主要內(nèi)容與結(jié)論如下:1)設(shè)計的新型爐膛結(jié)構(gòu)其技術(shù)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在爐拱結(jié)構(gòu)、二次風(fēng)系統(tǒng)與防積灰裝置的設(shè)計上。采用多拱結(jié)構(gòu),將爐膛分為3個燃燒室,延長煙氣行程;二次風(fēng)在燃料層上方形成近似圓形氣流擾動,提高燃盡程度;布置聲波吹灰裝置,有效減輕受熱面與煙管的積灰結(jié)渣。2)該爐膛結(jié)構(gòu)應(yīng)用在1t/h的鏈條蒸汽鍋爐上,經(jīng)過對爐膛的設(shè)計計算,爐膛容積為4.5m~3,爐膛周界面積為10.06m~2,總有效輻射受熱面積為7.48 m~2,爐膛系統(tǒng)黑度為0.50,火焰黑度為0.275。3)在設(shè)計的新型爐膛內(nèi)燃用玉米桿、甘蔗渣、雜木末三種生物質(zhì)成型燃料,進行熱性能參數(shù)試驗,工況條件為100%額定負荷,其燃燒效率分別為97.57%、96.67%和97.91%;爐膛出口煙溫分別為817℃、799℃和835℃;污染物生成、結(jié)渣傾向等熱性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有的傳統(tǒng)“L”型生物質(zhì)鍋爐。4)選取玉米桿成型燃料,80%額定負荷,燃料層厚度30cm,進行對比試驗。8個試驗工況中,新型爐膛的最佳工況在αpy=1.50時,此時爐膛燃燒效率為97.04%,爐膛出口煙氣溫度為809℃,爐膛出口煙氣含氧量為5.2%。5)在設(shè)計的新型爐膛內(nèi)進行了溫度分布規(guī)律試驗研究。結(jié)果表明:溫度分布沿高度方向上,第一、二燃燒室均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,0.4m高度處達到峰值;第一燃燒室在0.6~0.8m高度范圍內(nèi)出現(xiàn)回升;溫度分布沿爐膛橫向截面方向上,第一燃燒室在0.4m、1.2m和1.6m高度處分布均勻。6)在設(shè)計的新型爐膛內(nèi)進行了氣體濃度分布規(guī)律試驗研究。結(jié)果表明:氣體濃度分布沿高度方向上,O2濃度先減小后增大,0.4m高度時最低,1.2m高度后穩(wěn)定在9.00%左右;CO_2濃度先升高后降低,0.4m高度時最高,1.2m高度后穩(wěn)定在8.20%左右;CO濃度呈現(xiàn)先增加后減小再趨于恒定的趨勢,在0.4m到0.8m高度范圍內(nèi)向CO_2轉(zhuǎn)化,濃度下降;沿爐膛深度方向上,壁面處氣體濃度低;爐膛中心區(qū)域CO_2與CO濃度高,O_2濃度低。
【關(guān)鍵詞】：生物質(zhì)層燃 爐拱的設(shè)計 二次風(fēng)的設(shè)計 熱性能對比 溫度場 氣體濃度場
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK229
【目錄】：

• 致謝4-7
• 摘要7-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 國外生物質(zhì)鍋爐發(fā)展與爐膛研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國內(nèi)生物質(zhì)鍋爐發(fā)展與爐膛研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 研究內(nèi)容12
• 1.4 研究作用與意義12-14
• 2 生物質(zhì)的層燃特性分析14-21
• 2.1 生物質(zhì)層燃機理14-16
• 2.1.1 層燃的一般過程14
• 2.1.2 層燃的熱質(zhì)交換14-16
• 2.1.3 層燃的主要化學(xué)反應(yīng)16
• 2.2 鏈條爐排上的層燃過程16-18
• 2.3 鏈條爐排上燃料層的氣體分布18-19
• 2.4 鏈條爐排上生物質(zhì)燃燒的穩(wěn)定19
• 2.5 生物質(zhì)燃料性質(zhì)對層燃的影響19-20
• 2.6 本章小結(jié)20-21
• 3 生物質(zhì)鏈條鍋爐爐膛結(jié)構(gòu)的設(shè)計21-36
• 3.1 傳統(tǒng)爐膛結(jié)構(gòu)概述21-22
• 3.2 新型爐膛結(jié)構(gòu)的設(shè)計22-31
• 3.2.1 設(shè)計原則22
• 3.2.2 新型爐膛結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點22-26
• 3.2.3 爐膛幾何特性研究26-28
• 3.2.4 爐膛傳熱特性研究28-31
• 3.3 1t/h鏈條蒸汽鍋爐爐膛的設(shè)計計算31-35
• 3.3.1 鍋爐整體結(jié)構(gòu)與設(shè)計參數(shù)31-32
• 3.3.2 鏈條爐排的設(shè)計計算32-33
• 3.3.3 爐膛的設(shè)計計算33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 4 爐膛熱性能對比試驗36-47
• 4.1 試驗?zāi)康呐c意義36
• 4.2 試驗儀器36
• 4.3 試驗燃料36-37
• 4.4 試驗方法37
• 4.5 試驗結(jié)果與分析37-46
• 4.5.1 熱性能參數(shù)對比試驗37-39
• 4.5.2 燃燒效率對比試驗39-43
• 4.5.3 爐膛出口煙溫對比試驗43-45
• 4.5.4 爐膛出口處煙氣含氧量對比試驗45-46
• 4.6 本章小結(jié)46-47
• 5 新型爐膛溫度場與氣體濃度場分布規(guī)律測試試驗47-53
• 5.1 試驗?zāi)康呐c意義47
• 5.2 試驗儀器47
• 5.3 試驗方法47-48
• 5.4 試驗結(jié)果與分析48-51
• 5.4.1 爐膛溫度場測試試驗48-49
• 5.4.2 爐膛氣體濃度場測試試驗49-51
• 5.5 本章小結(jié)51-53
• 6 結(jié)論與展望53-55
• 6.1 結(jié)論53
• 6.2 展望53-55
• 參考文獻55-59
• 附：攻讀碩士研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它59-60
• ABSTRACT60-61

【參考文獻】

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本文編號：709360