花生壳成型燃料单颗粒燃烧特性研究

摘要

我国农林废弃物产量丰富，并且清洁可再生，将其压缩成固体燃料是中小型工业锅炉的理想替代燃料。现阶段，为实现生物质成型燃料的高效清洁利用，对其燃烧特性进行研究逐渐受到人们的重视。本文以花生壳颗粒和花生壳压块为研究对象，通过热重实验和管式炉燃烧实验研究单个成型燃料的燃烧以及污染物排放特性，为花生壳成型燃料燃烧设备的设计与优化提供参考依据。 通过热重实验研究花生壳粉末燃料的燃烧特性，结果表明：花生壳颗粒粉末和花生壳压块粉末的TG及DTG曲线变化趋势相似，但各个阶段所对应的温度区间、失重率以及最大失重速率有所不同；升温速率增加时，TG曲线整体向高温区偏移，DTG曲线整体下移，可燃性指数C以及综合燃烧特性指数S均增大。 通过称重法研究不同燃烧温度下单个花生壳颗粒和单个花生壳压块的恒温燃烧失重特性，结果表明：低温下（300~400℃）两者的恒温燃烧失重曲线与其粉末状燃料的热重曲线（TG）变化趋势相同，热解过程分阶段缓慢进行；高温下（600~1000℃）两者的恒温燃烧失重曲线均为明显的两段式，第一阶段为快速失重阶段，失重率较高，是单个燃料燃烧的主体阶段，第二阶段为缓慢失重阶段，失重率较低且持续时间较长。此外，随着燃烧温度的升高，失重率以及失重速率均增大、最大失重速率时间以及燃尽时间不断提前。 通过烟气分析法研究单个花生壳成型燃料的燃烧过程，并分别探究了燃烧温度、空气流量以及燃料质量对其燃烧特性的影响，结果表明：随着燃烧温度的升高、空气流量的增加以及燃料质量的减小，燃烧速率不断增大、最大燃烧速率时间以及燃尽时间不断缩短，其中燃烧温度对燃烧过程的影响最为显著。 对比分析了等量花生壳颗粒和花生壳压块在相同条件下燃烧时的燃烧过程，结果表明：两者燃烧过程相似，但是燃烧各阶段所持续的时间明显不同，燃烧温度为600℃时，花生壳压块挥发分析出与燃烧时间为60s，固定碳燃烧时间为180s，而花生壳颗粒的挥发分析出与燃烧时间为84s，固定碳燃烧时间为102s。 研究了燃烧温度、空气流量以及烟气再循环率对花生壳成型燃料NOX排放特性的影响，结果表明：NOX排放量随着燃烧温度的升高、空气流量的减小以及烟气再循环率的增加而减小。

目录

声明

致谢

变量注释表

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2.1生物质成型燃料燃烧特性研究

1.2.2生物质成型燃料污染物排放特性研究

1.2.3现有研究的不足之处

1.3.1研究内容

1.3.2技术路线

2花生壳粉末燃料燃烧特性实验研究

2.1引言

2.2.1实验原料

2.2.2样品制备

2.2.3实验系统

2.2.4实验条件

2.2.5实验过程

2.3.1燃烧过程分析

2.3.2升温速率对燃烧过程的影响

2.3.3升温速率对燃烧特性参数的影响

2.4本章小结

3花生壳成型燃料燃烧特性实验研究

3.1引言

3.2.1试样制备

2.2.2实验平台

3.2.3实验条件

3.2.4实验过程

3.2.5实验数据处理方法

3.3花生壳颗粒燃烧特性分析

3.3.1等温失重分析

3.3.2燃烧过程分析

3.3.3燃烧速率影响因素分析

3.4花生壳压块燃烧特性分析

3.4.1等温失重分析

3.4.2燃烧过程分析

3.4.3燃烧速率影响因素分析

3.5 燃烧特性对比分析

3.6本章小结

4花生壳成型燃料NOX排放特性实验研究

4.1引言

4.2.1实验平台

4.2.2实验条件

4.2.3实验步骤

4.2.3相关计算

4.3 NOX生成机理分析

4.4.1燃烧温度的影响

4.4.2空气流量的影响

4.4.3烟气再循环的影响

4.5本章小结

5总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

作者简历

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