商用秸稈氣化爐的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究

【摘要】： 秸稈氣化供熱是國家重點(diǎn)推廣開發(fā)的項(xiàng)目,它利用農(nóng)作物秸稈為原料進(jìn)行氣化轉(zhuǎn)化成為可燃?xì)怏w,從而替代了液化氣、煤氣等能源,是國家為保護(hù)生態(tài)環(huán)境、充分利用農(nóng)作物秸稈資源和實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略所采取的一項(xiàng)重大舉措。 本文首先對生物質(zhì)利用意義、利用方式以及國內(nèi)外生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了歸納總結(jié),并對生物質(zhì)氣化領(lǐng)域的研究進(jìn)展進(jìn)行了詳細(xì)闡述,通過對生物質(zhì)原料燃燒動力學(xué)特性分析,得出了影響原料氣化的主要條件和因素。本文立足于農(nóng)村極其豐富的秸稈資源和農(nóng)村的實(shí)際狀況,根據(jù)農(nóng)村大棚實(shí)際需求熱量,設(shè)計(jì)出商用上吸式秸稈氣化爐。 生物質(zhì)氣化裝置是生物質(zhì)氣化供氣技術(shù)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。本文從生物質(zhì)原料熱化學(xué)特性和原料燃燒動力學(xué)研究出發(fā),選取氣化爐類型為固定床上吸式氣化爐;根據(jù)燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)等原理,進(jìn)行了秸稈氣化爐及凈化系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)。氣化爐爐體內(nèi)層耐火材料采用高鋁酸鹽水泥和骨料混合澆注成型,中層為珍珠巖保溫材料,下部為貯灰空間;凈化器采用改進(jìn)的管殼式換熱器。 研究測試了以空氣為氣化劑時,氣化爐的爐膛溫度分布、燃?xì)饨M分、低位熱值等主要性能指標(biāo),分析了物料種類、氣化強(qiáng)度、爐膛溫度等因素對氣化效果的影響,同時,給出了關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的制定原則:氣化強(qiáng)度在100kg/m~2·h左右時,能夠使得可燃?xì)獾牡臀话l(fā)熱量取得最佳值;燃料粒徑對產(chǎn)物氣熱值有一定影響,當(dāng)粒徑為3mm左右時,可燃?xì)獾臀话l(fā)熱量最高。以空氣.水蒸氣為氣化劑時,通過空氣氣化和空氣-水蒸氣氣化的對比試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)空氣-水蒸氣氣化使氣化爐的容積產(chǎn)氫量提高,產(chǎn)氣低位熱值提高將近1倍。在實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi),最大燃?xì)鉄嶂颠_(dá)到9.6MJ/m~3,最大氫產(chǎn)率達(dá)到43.2g/kg。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明:該商用秸稈氣化爐原料適應(yīng)性強(qiáng),運(yùn)行穩(wěn)定可靠,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 【關(guān)鍵詞】：生物質(zhì)氣化 空氣氣化 空氣-水蒸氣 燃燒動力學(xué) 氣化爐 凈化器
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TK6
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-30
• 1.1 前言10
• 1.2 生物質(zhì)能資源概況及其利用10-14
• 1.3 國內(nèi)外生物質(zhì)能資源利用現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 國外生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 國內(nèi)生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀15-17
• 1.4 生物質(zhì)能開發(fā)利用的意義17-18
• 1.4.1 經(jīng)濟(jì)意義17
• 1.4.2 生態(tài)環(huán)境意義17-18
• 1.4.3 社會意義18
• 1.5 生物質(zhì)能發(fā)展前景18-20
• 1.6 生物質(zhì)氣化技術(shù)20-27
• 1.6.1 生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展研究現(xiàn)狀20-22
• 1.6.2 氣化原理22-23
• 1.6.3 氣化過程中的反應(yīng)動力學(xué)23-25
• 1.6.4 不同氣化劑的氣化過程25-26
• 1.6.5 氣化過程的基本參數(shù)26-27
• 1.7 本課題研究的背景、目的及意義27-30
• 1.7.1 背景27-28
• 1.7.2 目的28-29
• 1.7.3 意義29-30
• 第二章 生物質(zhì)原料燃燒動力學(xué)特性研究30-37
• 2.1 生物質(zhì)的燃燒30-33
• 2.1.1 生物質(zhì)燃燒的總方程式30
• 2.1.2 生物質(zhì)燃燒基本過程30-31
• 2.1.3 生物質(zhì)燃燒的兩個重要參數(shù)31-33
• 2.2 影響燃燒速度的因素33-36
• 2.2.1 氣化溫度對生物質(zhì)氣化的影響33
• 2.2.2 氣化劑流量對生物質(zhì)氣化的影響33-34
• 2.2.3 氣化物料性質(zhì)對生物質(zhì)氣化的影響34-35
• 2.2.4 二次風(fēng)對生物質(zhì)氣化的影響35-36
• 2.3 小結(jié)36-37
• 第三章 商用秸稈氣化爐的研究與設(shè)計(jì)37-48
• 3.1 氣化爐總體方案的確定37-38
• 3.1.1 研究設(shè)計(jì)原則37
• 3.1.2 擬達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)37-38
• 3.2 氣化爐的選型38-40
• 3.2.1 上吸式氣化爐38
• 3.2.2 平吸式氣化爐38-39
• 3.2.3 下吸式氣化爐39-40
• 3.2.4 氣化爐定型40
• 3.3 上吸式氣化爐氣化原理40-43
• 3.3.1 干燥區(qū)41
• 3.3.2 熱分解區(qū)41-42
• 3.3.3 還原區(qū)42
• 3.3.4 氧化區(qū)42-43
• 3.3.5 惰性區(qū)43
• 3.4 氣化爐各部分尺寸的設(shè)計(jì)及計(jì)算43-47
• 3.4.1 氣化原料的選取和生物質(zhì)燃?xì)饨M分的確定43-44
• 3.4.2 氣化爐主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算44-46
• 3.4.3 氣化爐其它結(jié)構(gòu)46-47
• 3.5 小結(jié)47-48
• 第四章 氣化爐凈化系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)48-57
• 4.1 可燃?xì)鈨艋に嚰夹g(shù)現(xiàn)狀48-51
• 4.1.1 濕式凈化系統(tǒng)48-49
• 4.1.2 干式凈化系統(tǒng)49
• 4.1.3 裂解凈化系統(tǒng)49-51
• 4.2 氣化爐凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)51-56
• 4.2.1 管殼式換熱器設(shè)計(jì)原則51
• 4.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)51-52
• 4.2.3 估算傳熱面積,確定列管排列方式52-56
• 4.3 小結(jié)56-57
• 第五章 氣化爐主要性能分析及試驗(yàn)研究57-70
• 5.1 試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法57-60
• 5.1.1 試驗(yàn)裝置57-58
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器58-59
• 5.1.3 測試方法59-60
• 5.2 氣化爐試驗(yàn)結(jié)果及分析60-67
• 5.2.1 以空氣為氣化介質(zhì)的試驗(yàn)結(jié)果及分析60-63
• 5.2.2 以空氣-水蒸氣為氣化介質(zhì)的試驗(yàn)結(jié)果及分析63-67
• 5.3 凈化系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果及分析67-68
• 5.4 小結(jié)68-70
• 第六章 全文總結(jié)與展望70-73
• 6.1 全文總結(jié)70-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和參加科研情況78

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