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基于无焰燃烧技术小型燃油锅炉的改造及实验研究

作　者: 聂陈翰
导　师: 林其钊
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 工程热物理
关键词: 超焓燃烧 无焰燃烧 常温 立式燃油锅炉 改造 实验研究 碳化硅
分类号: TK229.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 101次
引　用: 1次
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内容摘要


节能和环保一直以来是燃烧领域最焦点的问题,是决定我国可持续发展的重要战略因素,也是当前制约我国国民经济发展的重要关键之一。如何把燃烧这种最为普遍的能量转换方式变得更为高效、对环境影响更小,将是我们整个人类社会面临的一个比较长期问题。无焰燃烧技术(Flameless Combustion)是90年代后得以大力推广应用的新型燃烧技术。目前在大型设备上的实用研究比较多,而针对较小燃烧设备上的应用研究相对较少。小型立式燃油锅炉由于其占地面积小,自动化程度高,重量轻和运输安装方便,应用领域灵活等优点而获得广泛使用,在市场中占据较大份额。但是因为油资源的紧缺及不可再生性,油价不断上升,怎样提高锅炉的热效率即减少燃油消耗同时减少有害气体排放显得十分重要。本实验室在燃气锅炉改造中发现:在常温空气情况下,利用强射流和漩流,采用特殊的燃烧室结构,亦可实现无焰燃烧反应。存在烟气中的NOX与CO浓度远低于传统的低NOX分级燃烧,燃烧室温度分布均匀且无局部高温,无可见火焰前沿等特征。这种常温空气无焰燃烧,保持了所有无焰燃烧的优点,但却避免了高温空气预热所带来的麻烦,简化设备,无需复杂的换向设备等,因此可在较小的燃烧装置中应用。本文将常温无焰燃烧技术实现方式应用于小型立式燃油锅炉的改造中,提出相应的改造方案,设计并加工了改造装置,并且搭建了试验平台。在试验平台上,进行了燃油锅炉热效率,温度分布测试,烟气排放测试等试验,研究了在不同燃油消耗量工况下,不同当量比时,炉内燃烧,炉内温度分布,以及对污染物排放的影响。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章 绪论  10-22
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 研究内容  11-12
    1.2.1 立式燃油锅炉的现状及技术特征  11
    1.2.2 无焰燃烧和常温空气无焰燃烧的研究  11-12
    1.2.3 燃油锅炉炉膛改造的可行性分析与实验  12
  1.3 已有研究基础  12-18
    1.3.1 高温空气燃烧及无焰燃烧的发展历程  12-15
    1.3.2 国内外无焰燃烧的研究现状  15-17
    1.3.3 常温空气无焰燃烧的实现  17-18
  1.4 技术开发目标  18-19
  1.5 本课题研究内容及研究方法  19-20
    1.5.1 研究内容  19
    1.5.2 研究方法  19-20
  参考文献  20-22
第2章 立式燃油锅炉现状及分析评价  22-32
  2.1 概述  22
  2.2 立式燃油锅炉  22-25
    2.2.1 立式燃油锅炉分类  22-23
    2.2.2 立式燃油锅炉技术特点  23-25
  2.3 燃油锅炉研究现状  25-30
    2.3.1 概述  25-26
    2.3.2 研究现状  26-30
  2.4 结论  30-31
  参考文献  31-32
第3章 立式燃油锅炉的改造可行性分析  32-51
  3.1 引言  32-33
    3.1.1 待改造锅炉结构分析  32-33
    3.1.2 针对性的改造  33
  3.2 改造方案设计  33-37
  3.3 预期效果分析  37
  3.4 炉内换热强化原理  37-40
    3.4.1 原锅炉炉膛换热分析  38-39
    3.4.2 增加内炉胆后炉膛换热分析  39-40
  3.5 相关热力及结构计算  40-46
    3.5.1 燃料的理论空气量  40
    3.5.2 实际空气量及过量空气系数  40-41
    3.5.3 燃烧产物及计算  41-42
    3.5.4 热平衡计算  42-44
    3.5.5 内炉胆尺寸设计计算  44-46
  3.6 碳化硅材料的应用  46-48
  3.7 结论  48-49
  参考文献  49-51
第4章 立式燃油锅炉改造实验研究  51-64
  4.1 引言  51
  4.2 实验装置与方案  51-57
    4.2.1 实验设备  51-52
    4.2.2 实验台架  52-54
    4.2.3 实验方案  54-57
  4.3 实验结果与分析  57-62
  4.4 小结  62-63
  参考文献  63-64
第5章 总结与展望  64-66
  5.1 本文工作总结  64
  5.2 展望  64-66
致谢  66-67
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  67

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 蒸汽动力工程 > 蒸汽锅炉 > 各种类型锅炉 > 燃油锅炉
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