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4t/h生物质成型燃料机烧炉炉膛及炉排的设计与研究

作　者: 郑凯轩
导　师: 刘圣勇
学　校: 河南农业大学
专　业: 农业生物环境与能源工程
关键词: 生物质成型燃料 机烧炉 炉膛和炉排 炉拱 设计研究 性能试验
分类号: TK6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


能源问题是人类实现可持续发展必须面对的首要问题。随着全球工业化的进程，传统化石能源的消耗量日益增加，造成了日渐严重的能源枯竭和环境恶化等问题。寻找能代替化石燃料的可再生能源已成为当今社会人类普遍关注的新课题。生物质能作为一种可再生能源，蕴藏量巨大，它具有分布广、可再生、污染小等诸多优点。生物质成型燃料燃烧是生物质能转化利用的一个主要方向，生物质成型燃料因优点颇多而被人们广泛使用。目前我国关于生物质成型燃料的生产技术已日渐成熟，而对其燃烧设备却研究甚少，由于生物质成型燃料燃烧特性与煤不同，传统的燃煤锅炉改烧生物质成型燃料存在燃烧效率低、气体污染物排放量大等问题。因此设计研究一种适合生物质成型燃料专用的燃烧设备具有重大意义。本文在对生物质成型燃料燃烧特性进行理论分析的基础上，开展生物质成型燃料的设计与研究，设计加工了机烧炉的炉膛及炉排，并选用玉米秸秆成型燃料在四种工况下对该燃烧设备进行了燃烧性能试验与分析。得出的结论主要有：1)生物质成型燃料挥发分高而灰分和含碳量低，含硫量极少，可实现清洁燃烧，再加上其资源量大、单位体积能量高、储存运输方便等优点，已成为未来能源利用的重要发展方向之一。2)生物质成型燃料机烧炉的炉膛炉排等各项参数均与工业燃煤锅炉不同，根据生物质其燃烧特性设计出生物质成型燃料的专用燃烧设备，其炉排有效面积为5.6m2，炉排面积热强度为701kW/m2；炉膛有效容积13m3，炉膛容积热强度为302kW/m3。3)通过动量合成法计算出炉拱的设计参数为：前拱高度1.8m，前拱倾角30°，前拱遮盖炉排长度0.7m；后拱高度1.2m，后拱倾角8°，后拱遮盖炉排长度1.9m。4)该燃烧设备炉膛出口烟气中CO、NOx、SO2及烟尘排放量均符合国家有关锅炉大气物的排放标准，达到了环境的清洁化的要求。5)该燃烧设备在最佳工况（αlc"=1.4）下，气体未完全燃烧损失可低至0.32%，固体未完全燃烧损失可低至1.28%，燃烧效率达98.40%，各项性能参数指标均已达到设计的要求。

全文目录


致谢  4-7
摘要  7-8
1 概述  8-13
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 研究现状  9-10
    1.2.1 国外生物质成型燃料燃烧设备研究现状  9
    1.2.2 国内生物质成型燃料燃烧设备研究现状  9-10
  1.3 研究的必要性  10-11
  1.4 研究内容和技术路线  11-13
    1.4.1 研究内容  11
    1.4.2 技术路线  11-13
2 生物质成型燃料燃烧特性理论分析  13-17
  2.1 生物质燃烧的特性  13
  2.2 生物质成型燃料燃烧的优点  13
  2.3 生物质成型燃料的燃烧过程  13-14
  2.4 影响生物质成型燃料燃烧速度的因素  14-16
  2.5 生物质成型燃料的燃烧特性  16
  2.6 小结  16-17
3 4t/h 生物质成型燃料机烧炉炉膛及炉排的设计  17-37
  3.1 机烧炉设计指导思想  17
  3.2 生物质成型燃料机烧炉的燃烧计算  17-22
    3.2.1 燃料的选取  17-18
    3.2.2 机烧炉主要设计参数  18-19
    3.2.3 烟气量与烟气焓的计算  19-21
    3.2.4 锅炉热效率、燃料消耗量和保热系数计算  21-22
  3.3 机烧炉炉排的设计  22-26
    3.3.1 炉排的选型  22-25
    3.3.2 炉排的设计原则  25
    3.3.3 炉排的设计计算  25-26
  3.4 机烧炉炉膛的设计  26
    3.4.1 炉膛的设计原则  26
    3.4.2 炉膛设计计算  26
  3.5 机烧炉炉拱的设计  26-32
    3.5.1 炉拱概述  27
    3.5.2 炉拱的设计原则  27
    3.5.3 炉拱的设计方法  27-32
  3.6 机烧炉上料除渣设备的设计  32-35
    3.6.1 锅炉上料设备概述  32-33
    3.6.2 锅炉除渣设备概述  33-34
    3.6.3 机烧炉上料和除渣设备的选型  34-35
  3.7 小结  35-37
4 生物质成型燃料机烧炉炉膛及炉排燃烧性能的评价试验  37-46
  4.1 试验目的  37
  4.2 试验方法  37
  4.3 试验仪器及试验原料  37-38
    4.3.1 试验仪器  37-38
    4.3.2 试验原料  38
  4.4 试验内容及测试结果  38-39
  4.5 试验结果分析  39-45
    4.5.1 炉膛出口过剩空气系数与燃烧设备热负荷的关系  39-41
    4.5.2 炉膛出口过剩空气系数与生成烟气的关系  41-43
    4.5.3 炉膛出口过剩空气系数与燃烧效率的关系  43-45
  4.6 小结  45-46
5 结论与建议  46-47
  5.1 结论  46
  5.2 建议  46-47
参考文献  47-50
ABSTRACT  50-51

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 生物能及其利用
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