生物质链条蒸汽锅炉炉膛的设计与研究

发布时间：2017-08-20 23:02

  本文关键词：生物质链条蒸汽锅炉炉膛的设计与研究

  更多相关文章： 生物质层燃 炉拱的设计 二次风的设计 热性能对比 温度场 气体浓度场

【摘要】：在我国面临着能源与环境双重危机日益加重的背景下,生物质能的开发利用对节能减排、改善空气质量、提高资源利用率以及缓解能源危机都有着重大意义。秸秆、木屑等农林废弃物加工成型后,替代煤炭作为中小型工业锅炉的燃料,是我国现阶段生物质资源利用的重要途径之一。我国目前生产应用的大部分生物质锅炉,都是在原有燃煤锅炉基础上直接改燃用生物质燃料,炉膛结构没有经过合理的设计,导致炉内积灰结渣问题严重、热效率低。本文针对传统生物质锅炉炉膛的缺陷,结合生物质层燃理论研究基础,提出一种生物质链条锅炉新型炉膛结构。以额定蒸发量1t/h、额定蒸汽压力0.7MPa的链条蒸汽锅炉为例,介绍炉膛新型结构的设计与试验研究,主要内容与结论如下:1)设计的新型炉膛结构其技术创新主要体现在炉拱结构、二次风系统与防积灰装置的设计上。采用多拱结构,将炉膛分为3个燃烧室,延长烟气行程;二次风在燃料层上方形成近似圆形气流扰动,提高燃尽程度;布置声波吹灰装置,有效减轻受热面与烟管的积灰结渣。2)该炉膛结构应用在1t/h的链条蒸汽锅炉上,经过对炉膛的设计计算,炉膛容积为4.5m~3,炉膛周界面积为10.06m~2,总有效辐射受热面积为7.48 m~2,炉膛系统黑度为0.50,火焰黑度为0.275。3)在设计的新型炉膛内燃用玉米杆、甘蔗渣、杂木末三种生物质成型燃料,进行热性能参数试验,工况条件为100%额定负荷,其燃烧效率分别为97.57%、96.67%和97.91%;炉膛出口烟温分别为817℃、799℃和835℃;污染物生成、结渣倾向等热性能明显优于现有的传统“L”型生物质锅炉。4)选取玉米杆成型燃料,80%额定负荷,燃料层厚度30cm,进行对比试验。8个试验工况中,新型炉膛的最佳工况在αpy=1.50时,此时炉膛燃烧效率为97.04%,炉膛出口烟气温度为809℃,炉膛出口烟气含氧量为5.2%。5)在设计的新型炉膛内进行了温度分布规律试验研究。结果表明:温度分布沿高度方向上,第一、二燃烧室均呈现先增大后减小的趋势,0.4m高度处达到峰值;第一燃烧室在0.6~0.8m高度范围内出现回升;温度分布沿炉膛横向截面方向上,第一燃烧室在0.4m、1.2m和1.6m高度处分布均匀。6)在设计的新型炉膛内进行了气体浓度分布规律试验研究。结果表明:气体浓度分布沿高度方向上,O2浓度先减小后增大,0.4m高度时最低,1.2m高度后稳定在9.00%左右;CO_2浓度先升高后降低,0.4m高度时最高,1.2m高度后稳定在8.20%左右;CO浓度呈现先增加后减小再趋于恒定的趋势,在0.4m到0.8m高度范围内向CO_2转化,浓度下降;沿炉膛深度方向上,壁面处气体浓度低;炉膛中心区域CO_2与CO浓度高,O_2浓度低。
【关键词】：生物质层燃 炉拱的设计 二次风的设计 热性能对比 温度场 气体浓度场
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK229
【目录】：

• 致谢4-7
• 摘要7-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究现状9-12
• 1.2.1 国外生物质锅炉发展与炉膛研究现状9-10
• 1.2.2 国内生物质锅炉发展与炉膛研究现状10-12
• 1.3 研究内容12
• 1.4 研究作用与意义12-14
• 2 生物质的层燃特性分析14-21
• 2.1 生物质层燃机理14-16
• 2.1.1 层燃的一般过程14
• 2.1.2 层燃的热质交换14-16
• 2.1.3 层燃的主要化学反应16
• 2.2 链条炉排上的层燃过程16-18
• 2.3 链条炉排上燃料层的气体分布18-19
• 2.4 链条炉排上生物质燃烧的稳定19
• 2.5 生物质燃料性质对层燃的影响19-20
• 2.6 本章小结20-21
• 3 生物质链条锅炉炉膛结构的设计21-36
• 3.1 传统炉膛结构概述21-22
• 3.2 新型炉膛结构的设计22-31
• 3.2.1 设计原则22
• 3.2.2 新型炉膛结构与技术特点22-26
• 3.2.3 炉膛几何特性研究26-28
• 3.2.4 炉膛传热特性研究28-31
• 3.3 1t/h链条蒸汽锅炉炉膛的设计计算31-35
• 3.3.1 锅炉整体结构与设计参数31-32
• 3.3.2 链条炉排的设计计算32-33
• 3.3.3 炉膛的设计计算33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 炉膛热性能对比试验36-47
• 4.1 试验目的与意义36
• 4.2 试验仪器36
• 4.3 试验燃料36-37
• 4.4 试验方法37
• 4.5 试验结果与分析37-46
• 4.5.1 热性能参数对比试验37-39
• 4.5.2 燃烧效率对比试验39-43
• 4.5.3 炉膛出口烟温对比试验43-45
• 4.5.4 炉膛出口处烟气含氧量对比试验45-46
• 4.6 本章小结46-47
• 5 新型炉膛温度场与气体浓度场分布规律测试试验47-53
• 5.1 试验目的与意义47
• 5.2 试验仪器47
• 5.3 试验方法47-48
• 5.4 试验结果与分析48-51
• 5.4.1 炉膛温度场测试试验48-49
• 5.4.2 炉膛气体浓度场测试试验49-51
• 5.5 本章小结51-53
• 6 结论与展望53-55
• 6.1 结论53
• 6.2 展望53-55
• 参考文献55-59
• 附：攻读硕士研究生期间发表的学术论文及其它59-60
• ABSTRACT60-61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄幼平;;风力和太阳能光伏发电现状及发展趋势[J];科技展望;2015年36期

2 宫鹏;;保护星球健康:人类应对全球环境变化行动的终极目标[J];科学通报;2015年30期

3 张映红;路保平;;世界能源趋势预测及能源技术革命特征分析[J];天然气工业;2015年10期

4 屠欣鑫;孙振波;邢璐;;国内工业锅炉节能发展现状[J];价值工程;2015年28期

5 林博群;沈炯;李益国;刘西陲;吴啸;;面向锅炉燃烧优化的炉膛动态建模[J];东南大学学报(自然科学版);2015年05期

6 张波;杨艳丽;徐小宁;;中国能源发展及其对经济与环境的影响[J];能源与环境;2015年03期

7 高文永;李景明;;中国农业生物质能产业发展现状与效应评价研究[J];中国沼气;2015年01期

8 万玉婷;江楠;简志良;黎海;;中小型工业锅炉系统节能改造难度分析及对策[J];工业安全与环保;2015年02期

9 沈雅梅;;国际能源形势新变化和中国的机遇与挑战[J];当代世界;2015年02期

10 蔡建军;王清成;王婷;;生物质燃料综合应用技术研究进展[J];上海节能;2014年12期

，

本文编号：709360