【摘要】：分散采暖是冬季采暖的重要方式之一,分散采暖使用散煤做燃料且直燃直排的方式造成了嚴(yán)重的空氣污染。針對(duì)分散采暖污染物排放問題,我國(guó)提出了“煤改電”“煤改氣”等清潔采暖方式,但囿于資源、經(jīng)濟(jì)、習(xí)慣等因素,固體燃料采暖仍具有很大的市場(chǎng)�；诖�,清潔采暖爐具成為一個(gè)重要發(fā)展方向,考慮到農(nóng)村燃料多樣化的現(xiàn)實(shí),具有較廣燃料適應(yīng)性的爐有較大市場(chǎng)需求。為此,本研究建立了一種可以燃用高揮發(fā)性燃料和低揮發(fā)性燃料的爐具模型,并采用CFD進(jìn)行了模擬研究。設(shè)計(jì)的爐具模型能在正燒和反燒模式間進(jìn)行切換。本文以秸稈顆粒燃料作為高揮發(fā)性燃料的代表,模擬了爐具在反燒工況下的運(yùn)行性能,結(jié)果表明:在設(shè)計(jì)功率為24kW的爐子上,燃燒室內(nèi)最高溫度1271℃,平均溫度421℃,計(jì)算熱效率達(dá)89%。此外,以福建無煙煤為低揮發(fā)分燃料的代表,模擬了爐具在正燒工況下的運(yùn)行性能,結(jié)果表明:在保持爐具設(shè)計(jì)功率不變情況下,計(jì)算熱效率僅有41%。在同一爐具上模擬正燒和反燒的計(jì)算熱效率結(jié)果差距很大。本文還研究了反燒工況下煙氣再循環(huán)對(duì)顆粒燃料燃燒和爐具NOx排放的影響。10%煙氣再循環(huán)進(jìn)入一次進(jìn)風(fēng)口時(shí),燃燒室內(nèi)最高溫度降低44℃,NO排放量降低27%,但等量煙氣再循環(huán)進(jìn)入二次進(jìn)風(fēng)口時(shí)沒有減排效果。煙氣從一次進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入燃燒室時(shí),燃燒室內(nèi)溫度隨煙氣量的增加而降低,回流比例從0增加到30%,最高溫度降低266℃,煙氣出口平均溫度降低4℃,NO的排放量也隨煙氣再循環(huán)量的增加而降低,回流比例在15%以內(nèi)時(shí),降低速率較快,超過15%后,降低速率減慢,煙氣再循環(huán)對(duì)爐具熱效率的影響較小,僅降低1%。煙氣再循環(huán)可以在基本不影響熱效率的情況下有效降低NOx的排放量.
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU832;X701
【圖文】：

圖２－１生物質(zhì)顆粒燃料逡逑的利用和發(fā)展可分為三個(gè)階段：逡逑第一階段：由于化石燃料稀缺，開始尋找可以代替化石能源的明確生物質(zhì)能源優(yōu)勢(shì)，開始研發(fā)生物質(zhì)能高效利川的方式。逡逑第二階段：由于化石能源緊缺和使用時(shí)帶來的污染，引起各國(guó)視，研制成型燃料在某些領(lǐng)域代替化石燃料。逡逑第三階段：開始逐漸擴(kuò)大工業(yè)化研究規(guī)模，研制并投產(chǎn)生物質(zhì)講，歐美國(guó)家的生物質(zhì)燃燒裝置技術(shù)更為成熟，能夠使叫多種簡(jiǎn)單自動(dòng)化程度高，研制的產(chǎn)品也更趨向于民用采暖領(lǐng)域，美工剩余物為原料的成型燃料加工廠用以滿足消費(fèi)者的需求，一民采暖裝置使用成型燃料。逡逑來越重視民用小型生物質(zhì)燃燒爐具的研制。李亞猛等人研制出方式，多功能的生物質(zhì)顆粒直燃爐灶，其炊事熱效率達(dá)４２．９％，７０．７％，炊事強(qiáng)度為ｌ４．ｌｋＷ，生物質(zhì)顆�？梢猿浞秩紵�，排，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［５７１。矯振偉等設(shè)計(jì)了由象鼻狀前爐拱和階梯狀燒室結(jié)構(gòu)，使燃料的燃燒分在兩個(gè)區(qū)域，即氣體燃燒丨Ｘ：域和丨Ｗ丨

能延緩揮發(fā)分析出速度的特點(diǎn)，爐溫高、燃燒充分，可基本消除黑煙，顆粒物排逡逑放濃度低，適用于煙煤等揮發(fā)分高的燃料，適合采暖。反燒燃燒強(qiáng)度低，火力較逡逑弱，不宜用于炊事。正燒式和反燒式爐具的結(jié)構(gòu)示意圖見圖３－１。逡逑ｂｓ：逡逑ａ）正燒爐邐ｂ）反燒爐逡逑圖３－１正燒爐和反燒爐結(jié)構(gòu)示意圖逡逑３．２燃料廣適性采暖爐模型設(shè)計(jì)逡逑根據(jù)目前分散采暖的市場(chǎng)需求，設(shè)計(jì)一種既可以實(shí)現(xiàn)正燒也可以實(shí)現(xiàn)反燒的逡逑采暖爐，按照可為ｉＯＯｍ２房供暖和提供生活熱水的目標(biāo)，爐子的功率設(shè)計(jì)為逡逑１８ｋＷ，假設(shè)爐具的熱效率可達(dá)７５％，則每秒需通過燃料燃燒提供的熱景為２４ＬＩ。逡逑希望可通過改變?nèi)紵绞绞範(fàn)t具既可適應(yīng)無煙煤等低揮發(fā)分燃料，又ｎ丨適應(yīng)生物逡逑質(zhì)等高揮發(fā)分燃料，該模型的具體設(shè)計(jì)情況如下：逡逑采暖爐通過改變二次進(jìn)風(fēng)口的位置改變?nèi)紵绞�，其二次進(jìn)風(fēng)口分為兩組ａ逡逑和ｂ，二次進(jìn)風(fēng)口邋ａ有６個(gè)，前后側(cè)

適合計(jì)算矩形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的區(qū)域，劃分方法較復(fù)雜，而非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格不具有結(jié)構(gòu)逡逑特性，適應(yīng)性強(qiáng)，適于劃分有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的區(qū)域，劃分方法較簡(jiǎn)單。選擇結(jié)構(gòu)逡逑化網(wǎng)格對(duì)燃燒室區(qū)域進(jìn)行離散化處理，網(wǎng)格總數(shù)４５３１０３，網(wǎng)格結(jié)果見圖３－３。逡逑１８逡逑

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本文編號(hào)：2780826