粗煤氣和馳放氣燃燒特性的研究

【摘要】：煤基多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是綜合解決我國面臨的“富煤、貧油、少氣”能源現(xiàn)狀以及能源利用率低和大氣污染的一項技術(shù),而“雙氣頭”多聯(lián)產(chǎn)更考慮了我國大量生產(chǎn)焦炭的現(xiàn)狀。多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)除了生產(chǎn)化工產(chǎn)品,還輸出電力產(chǎn)品,用于燃燒發(fā)電的原料氣是化工合成剩余粗煤氣以及馳放氣。剩余粗煤氣和馳放氣的組分、物理化學(xué)性質(zhì)以及流動狀況等隨著多聯(lián)產(chǎn)過程運(yùn)行工況的變化而發(fā)生變化,直接影響到燃?xì)廨啓C(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此有必要研究粗煤氣以及馳放氣的燃燒特性。 本文在分析氣體燃燒理論的基礎(chǔ)上,建立了模擬粗煤氣以及馳放氣燃燒的物理模型和燃?xì)庵饻囟葴y定實驗系統(tǒng),研究了不同燃燒條件、不同燃燒模型燃燒室溫度分布,探討了組分變化對燃?xì)庵饻囟鹊挠绊懸?guī)律。 實驗中利用H2、CO、CH4和C02按一定體積比例配制混合氣以模擬實際多聯(lián)產(chǎn)燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)原料氣。研究結(jié)果表明,絕熱燃燒模擬溫度與理論燃燒溫度熱平衡計算值比較吻合,燃燒室溫度隨高度的增加先升高后保持不變,最高燃燒溫度可達(dá)2047K。燃燒室輸入熱量、熱邊界條件一定時,隨甲烷相對體積含量的增加,燃燒溫度降低,而當(dāng)甲烷含量也一定時,隨氫氣相對含量的增加燃燒溫度降低,一氧化碳含量的增加使燃燒溫度升高。燃燒器內(nèi)空氣射流速度不均會導(dǎo)致燃燒室溫度分布不均。隨著壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的增大,燃燒室溫度水平降低,燃燒室徑向和軸向上的溫度梯度增加。燃燒溫度隨過量空氣系數(shù)的增大呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,最高燃燒溫度對應(yīng)的過量空氣系數(shù)介于0.9-1.0之間。燃燒器長度減小時,射流著火提前,燃燒室徑向溫度分布均勻性變差。燃?xì)庵饻囟入S氫氣相對含量的增加而降低,隨甲烷含量的增加而升高,一氧化碳含量的增加對燃?xì)庵饻囟鹊挠绊懢哂须p重性。系統(tǒng)熱力條件一定,燃?xì)獾闹饻囟然静蛔?與一次風(fēng)率無關(guān)。實驗測得的H2、CO以及CH4的著火溫度分別為563℃、667℃和790℃。 【關(guān)鍵詞】：多聯(lián)產(chǎn) 數(shù)值模擬 燃燒溫度 著火溫度
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TK16
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 符號說明10-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題背景11-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容16-17
• 第二章 燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理及計算17-31
• 2.1 燃燒反應(yīng)速度17-20
• 2.1.1 溫度對化學(xué)反應(yīng)速度的影響17-18
• 2.1.2 壓力對化學(xué)反應(yīng)速度的影響18-20
• 2.2 氫的氧化反應(yīng)20-22
• 2.3 一氧化碳的氧化反應(yīng)22-23
• 2.4 甲烷的氧化反應(yīng)23-26
• 2.5 氣體燃燒反應(yīng)計算26-31
• 2.5.1 燃燒所需空氣量的計算26-27
• 2.5.2 完全燃燒產(chǎn)物的計算27-28
• 2.5.3 燃燒溫度的計算28-31
• 第三章 燃?xì)庵鹄碚?/span>31-45
• 3.1 熱自燃理論31-35
• 3.1.1 熱自燃原理31-32
• 3.1.2 熱自燃溫度32-34
• 3.1.3 熱自燃感應(yīng)期34-35
• 3.2 鏈鎖自燃理論35-39
• 3.2.1 鏈鎖自燃的條件36-38
• 3.2.2 鏈鎖自燃感應(yīng)期38-39
• 3.3 點燃理論39-45
• 3.3.1 點燃的方法39-42
• 3.3.2 點燃界限42
• 3.3.3 點燃界限的影響因素42-45
• 第四章 粗煤氣和馳放氣燃燒過程數(shù)值研究45-67
• 4.1 模擬軟件45-46
• 4.2 創(chuàng)建模型、劃分網(wǎng)格和設(shè)置邊界條件46-49
• 4.2.1 創(chuàng)建模型46-47
• 4.2.2 劃分網(wǎng)格47-49
• 4.2.3 邊界條件設(shè)置49
• 4.3 數(shù)學(xué)模型49-51
• 4.3.1 質(zhì)量守恒方程50
• 4.3.2 動量守恒方程50
• 4.3.3 能量守恒方程50
• 4.3.4 組分質(zhì)量守恒方程50-51
• 4.3.5 湍流控制方程51
• 4.4 粗煤氣和馳放氣燃燒過程的數(shù)值模擬51-67
• 4.4.1 粗煤氣/馳放氣絕熱燃燒數(shù)值模擬51-55
• 4.4.2 粗煤氣/馳放氣不同壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的燃燒數(shù)值模擬55-59
• 4.4.3 粗煤氣/馳放氣不同過量空氣系數(shù)的燃燒數(shù)值模擬59-61
• 4.4.4 氫氣與甲烷燃燒數(shù)值模擬比較61-63
• 4.4.5 甲烷在模型A與模型B中數(shù)值燃燒比較63-67
• 第五章 粗煤氣和馳放氣著火溫度的實驗研究67-83
• 5.1 研究對象的介紹67-68
• 5.2 著火溫度測定實驗系統(tǒng)68-71
• 5.2.1 氣體供應(yīng)系統(tǒng)68-69
• 5.2.2 點火系統(tǒng)69-70
• 5.2.3 旁路系統(tǒng)70-71
• 5.3 著火溫度測定方法71-73
• 5.4 著火溫度測定實驗結(jié)果73-83
• 5.4.1 H_2/CO/CH_4/CO_2混合氣組分變化對著火溫度的影響73-80
• 5.4.2 一次風(fēng)率對焦?fàn)t煤氣/氣化煤氣/馳放氣著火溫度的影響80-83
• 第六章 結(jié)論83-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 致謝89-91
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄91

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