多联产中粗煤气基本燃烧特性的实验研究

摘要

气化煤气与热解煤气共制合成气的多联产系统，利用气化煤气富碳和焦炉煤气(热解煤气)富氢的特点，将气化煤气与焦炉煤气进行重整，以实现大量焦炉煤气的有效利用。在此多联产系统中，用于发电的粗煤气的成分和物理参数会随系统的运行状况而发生变化。因此有必要对粗煤气的基本燃烧特性进行研究，以保证发电系统稳定地输出电力产品。 本文在分析气体燃烧特性的基础上，对气体燃烧的形式和特点、气体燃料的组成和性质进行了分析。根据分析的结果，从理论上对气体燃烧产生火焰的形状，长度以及火焰传播速度从层流扩散燃烧和部分预混燃烧两个方面分别进行研究。研究表明，层流扩散燃烧和部分预混燃烧火焰均呈圆锥形，火焰长度和传播速度与气流速度有关。对完全预混式燃烧的特点进行分析，有助于进一步了解粗煤气在扩散和预混燃烧下的燃烧特性，为更好地研究粗煤气的基本燃烧特性提供指导。 本文研究的粗煤气主要组成部分为流化床气化气和焦炉煤气，其主要成分为H2、CO、CH4，此外还含有少量的C02和N2。实验中将H2、CO、CH4等可燃成分按一定的比例混合作为粗煤气进行燃烧，以便探讨粗煤气的物理化学性质。基于气体燃料燃烧的特点，作者对实验所用的燃烧室和燃烧器进行了设计计算，并依据热力计算的结果对实验所用的测量分析仪器进行了合理的选型，完成了能够适合粗煤气基本燃烧特性研究的扩散燃烧的实验系统，该系统由燃烧室系统、燃气系统、空气系统、测量系统和排烟系统组成。过量空气系数不仅影响着燃烧的完全程度，而且也影响着最终的烟气成分和烟气量。因此，在实验中对不同过量空气系数下的粗煤气的燃烧特性进行了研究。实验结果表明，燃烧室各测点径向温度的最高值均达到1100℃，所处位置集中在燃烧室中心处或其左右各5mm的范围内，并且以最高值为中心，呈对称分布。过量空气系数的变化对粗煤气的燃烧温度分布和燃烧产物有较大的影响，即过量空气系数较大时，燃烧温度较高，燃烧室中心处氧气浓度较低且二氧化碳浓度较高。所以，采用合理的过量空气系数有利于提高粗煤气的燃烧温度，还可以进一步促进粗煤气的完全燃烧。 通过对粗煤气在扩散燃烧条件下的燃烧特性进行实验研究，为今后在预混燃烧和加催化剂进行燃烧的条件下研究粗煤气的燃烧特性提供了理论依据，并为建立控制催化燃烧的数学模型打下了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1多联产能源系统

1.2煤的热电气多联产

1.3课题背景

1.4本文的研究工作

1.5本章小结

第二章 气体燃烧的基本理论

2.1气体燃烧的形式

2.1.1扩散式燃烧

2.1.2部分预混式燃烧

2.1.3完全预混式燃烧

2.2本章小结

第三章 气体燃料及粗煤气的组分和性质

3.1人工气体燃料的种类

3.1.1气化炉煤气

3.1.2焦炉煤气

3.1.3高炉煤气和转炉煤气

3.1.4液化石油气

3.1.5油制气

3.1.6地下气化煤气

3.1.7本文研究的粗煤气

3.2气体燃料的特点

3.3各组成成分的物理化学性质

3.4粗煤气的性质和利用

3.5本章小结

第四章 实验系统设计

4.1气体燃烧过程的热力计算

4.1.1理论空气量的计算

4.1.2实际空气量、过量空气系数及漏风系数

4.1.3理论烟气量的计算

4.1.4实际烟气量的计算

4.1.5燃烧温度的计算

4.2实验系统设计计算

4.2.1最大发热量计算

4.2.2空气量计算

4.2.3烟气量计算

4.2.4燃烧室计算

4.2.5燃烧器计算

4.3实验系统的组成

4.3.1燃烧室系统

4.3.2燃气系统

4.3.3空气系统

4.3.4测量系统

4.3.5排烟系统

4.4实验过程

4.5本章小结

第五章 粗煤气燃烧特性实验

5.1测点布置及实验工况

5.1.1测点布置

5.1.2实验工况

5.2过量空气系数对粗煤气燃烧特性的影响

5.2.1过量空气系数对粗煤气燃烧温度的影响

5.2.2过量空气系数对粗煤气燃烧产物的影响

5.3本章小结

第六章 结 论

6.1结论

6.2工作展望

参考文献

致谢

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