大功率秸秆燃气燃烧机设计及其控制研究

【摘要】： 生物质能作为可转化为液体燃料的可再生资源,且其储量巨大,它仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源总量的第四位,所以,生物质直接液化制取燃油将成为本世纪最有发展潜力的技术之一。在生物燃油制取的过程中,以生物质为原料提供其反应所需能量,是生物质能利用的重要组成部分,对真正实现生物燃油利用的环保性和可再生性有着重要意义。 本文是以省攻关项目“年产2000吨生物燃油闪速裂解制油新装置(GC05A311)”科研项目为基础,全面、系统地收集、查阅了国内外有关秸秆气化技术和燃气燃烧机相关理论研究的文献资料,并对其进行了对比、分析和综合,通过对气体燃料燃烧过程及其射流理论的学习和研究,结合本中心先前的研究成果和经验,设计了一台2.6MW大功率秸秆燃气燃烧机,该燃烧机可为年产2万吨生物质燃油反应装置提供所需热能,同时也为整个生产线的建立提供技术保障。本文重点阐述了秸秆燃气燃烧机的具体设计过程和计算方法,包括:对生物质闪速裂解液化生产生物燃油设备工作过程中的能量传递进行了定量分析,计算得出燃烧机的运行功率;对国内现有的秸秆气化技术及装置进行了系统的对比分析,进而对生物燃油生产线中秸秆燃气的气化供气部分进行了选型设计;比较详细的列出了燃气燃烧过程和射流理论的计算过程和公式推导;通过大量而充分的前期工作,最终确定秸秆燃气燃烧机的结构形式和工作过程,创造性的提出采用周边燃气与中心燃气先后喷射混合供气的预混形式,更加有效的提高了秸秆燃气燃烧机的燃烧稳定性和高效性;计算得出了燃烧机的主要部件的尺寸参数,同时也对其他各部分的设计做了简单介绍;对工业生产中秸秆燃气燃烧机的控制过程方法进行了系统的分析研究,根据秸秆燃气的特性,确定了燃烧机的具体控制过程方案。 本论文所研制的秸秆燃气燃烧机具有功率大、燃烧稳定性好、不脱火、不回火、无黄焰、燃烧效率高等优点,而且设备空间紧凑,易组合成大型集成装置,形成规模化生产,而且结构相对简单,制造维护比较容易。同时为以后同类的设计与试验提供科学的依据和参考,为今后的应用推广奠定坚实的基础。 【关键词】：生物质 秸秆燃气 燃气燃烧机 射流理论
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TK6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 研究的背景和意义9-10
• 1.1.1 开发生物质能源的迫切性9
• 1.1.2 生物质能的利用现状及发展9-10
• 1.1.3 生物质裂解液化制生物燃油技术概况10
• 1.2 国内外生物质气化技术概况10-13
• 1.2.1 国内的技术现状10-12
• 1.2.2 国外的研究进展12-13
• 1.3 燃气燃烧机的技术现状13-14
• 1.3.1 燃气燃烧机的分类13
• 1.3.2 国内燃气燃烧机生产模式13-14
• 1.3.3 国内生物质燃气燃烧机现状14
• 1.4 研究目标和内容14-16
• 1.4.1 研究目标及意义14
• 1.4.2 主要研究内容14-16
• 2 秸秆气化机组选取及其特性研究16-25
• 2.1 斜板槽式生物质闪速裂解液化装置概述16-17
• 2.1.1 生物质闪速热解液化原理16
• 2.1.2 斜板槽式生物质闪速热解液化装置的工作过程16-17
• 2.2 燃烧机功率的确定17-20
• 2.2.1 反应器处理性能17
• 2.2.2 燃烧机所需功率计算17-20
• 2.3 秸秆燃气气化机组的选取20-24
• 2.3.1 秸秆气化机组的工作过程20-21
• 2.3.2 秸秆气化机组的选定21-22
• 2.3.3 BLJQ-X型系列秸秆气化机组结构22-23
• 2.3.4 燃气气化机组产气性能参数23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 气体燃料的燃烧25-33
• 3.1 燃烧所需空气量的计算25-26
• 3.1.1 燃烧所需理论空气量25-26
• 3.1.2 实际空气需要量26
• 3.2 燃烧产物的计算26-28
• 3.2.1 燃气燃烧时理论烟气量的计算27
• 3.2.2 实际烟气量计算27-28
• 3.3 燃烧温度的确定28-29
• 3.4 气体燃料燃烧的过程和特点29-31
• 3.4.1 气体燃料的燃烧过程29-30
• 3.4.2 燃烧类型及特点30-31
• 3.5 燃烧过程的强化与完善31-32
• 3.5.1 燃烧设备运行强度的表示31
• 3.5.2 燃烧过程强化的途径31-32
• 3.6 本章小结32-33
• 4 燃气燃烧的气流混合理论33-40
• 4.1 研究射流理论的内容和意义33-34
• 4.2 单股射流的流动规律34-35
• 4.3 多股射流与受限气流的流动规律35-39
• 4.3.1 由喷嘴或厚壁孔口喷出的射流35-36
• 4.3.2 由薄壁孔口喷出的射流36-37
• 4.3.3 孔口前气体所需压力37-39
• 4.4 本章小结39-40
• 5 秸秆燃气燃烧机的设计与计算研究40-61
• 5.1 秸秆燃气的特性研究40-42
• 5.1.1 秸秆燃气的成分40
• 5.1.2 秸秆燃气的分子量40-41
• 5.1.3 秸秆燃气的密度和相对密度41
• 5.1.4 秸秆燃气的热值41-42
• 5.2 秸秆燃气燃烧特性42-45
• 5.2.1 燃气华白指数42-43
• 5.2.2 秸秆燃气的着火温度43
• 5.2.3 秸秆燃气的火焰传播速度43-44
• 5.2.4 火浓度极限及燃烧理论空气量44
• 5.2.5 秸秆燃气与常用燃气特性对比44-45
• 5.3 秸秆燃气燃烧机结构形式的确定45-48
• 5.3.1 燃烧机的技术要求45
• 5.3.2 燃烧形式的确定45-46
• 5.3.3 确定燃烧机供气方式46-47
• 5.3.4 秸秆燃气燃烧机的结构及原理47-48
• 5.4 燃烧机各尺寸参数的计算48-58
• 5.4.1 空气系统的计算48-52
• 5.4.2 燃气系统计算52-58
• 5.5 点火方式的选择58
• 5.6 风机的选型58-59
• 5.7 燃烧机总体结构建模59-60
• 5.8 本章小结60-61
• 6 秸秆燃气燃烧机控制的研究61-65
• 6.1 秸秆燃气燃烧机的控制功能61-63
• 6.2 控制系统实现过程63-64
• 6.3 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-68
• 附录68-69
• 攻读学位期间发表的学术论文69-70
• 致谢70-71

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