生物质燃气燃烧器技术研究进展

由于当今化石能源日益减少,环境污染加剧,寻找新型可再生能源和提高能源燃烧效率尤为迫切。在总结国内外燃气燃烧器现状、归纳各种燃气燃烧器的特点和应用范围的基础上,结合生物质燃气净化工艺、燃气成分及特性,分析了生物质燃气燃烧器设计的基本思路与要求,详细阐述几种典型生物质燃气燃烧器的结构和特点,提出生物质燃气燃烧器设计的不足及燃气燃烧存在的问题。为进一步提高生物质燃气利用率,结合我国农业与农村生产,提出适宜我国生物质燃气发展的方向。     

对生物质气燃烧器轴向温度影响因素的模拟研究

简要地论述了生物质气及生物质气的基本特性-热值低、着火点高且着火浓度下限远远高于煤气等气体的着火浓度下限等;并根据生物质气的燃烧方式及其与大气的接触形式将燃烧器分为3大类:扩散式燃烧器、完全预混式燃烧器和部分预混式燃烧器,集合生物质气的特性选择扩散式燃烧器作为研究工具.由于分析出影响生物质气燃烧温度的因素,对今后能够充分利用生物质气有极大的帮助;最后通过模拟分析得出不同的燃气组分、过剩空气系数以及燃烧器结构均会对燃烧室轴向温度产生影响.     

生物质燃气容积式热水器的研究与试验

本文介绍了“生物质燃气容积式热水器”的研究与试验,该热水器针对生物质燃气能量密度特性对燃烧技术的适应性要求,采用独特的浸没密闭式燃烧室、扰流式换热器及微电脑控制器等结构,并优化结构参数;进行了管腔燃烧器火焰分布与混风结构、扰流片数量节距与周边间隙结构参数的试验研究。试验证明：“生物质燃气容积式热水器”着火可靠、燃烧充分稳定、燃烧完全无残留、待机状态热散失小、安全可靠、使用方便,其热效率超过了《燃气容积式热水器》国家标准GB18111—2000的规定。     

生物质热解气燃烧装置设计与燃烧特性试验

针对目前生物质热解气中焦油去除困难、焦油能量难以利用等问题,结合现有燃气燃烧器相关技术,开展了生物质热解气直接燃烧技术研究与试验。燃烧器理论耗气量为2~5 m~3/h,通过理论计算确定了燃烧器参数,设计了卧式燃烧室并安装烟气催化裂解装置及烟气检测装置,搭建了热解气燃烧试验平台,并对热解气的燃烧特性进行了试验研究。以花生壳为原料,在碳化温度500℃、滞留时间30 min的条件下进行连续热解碳化,产生的高温热解气直接通入燃烧设备。结果表明,燃烧设备性能较好,热解气燃烧过程稳定,燃烧效率达到98.5%,在催化剂的作用下,燃烧效率提高到98.9%,满足设计要求。     

生物质颗粒燃烧器的设计与性能测试

针对生物质颗粒燃烧器燃烧不充分及燃烧效率低等问题,设计了一款小型生物质颗粒燃烧器。该燃烧器换热量为0.5 t/h,进料量为20kg/h,并采用三次配风系统,设置7个配风口。本研究对小麦、玉米、水稻3种作物的秸秆制成的生物质颗粒燃料进行了锅炉换热试验。试验结果表明:小型生物质颗粒燃烧器采用的三级配风系统配风均匀分布,满足燃料的充分燃烧;3种颗粒燃料燃烧效率均在95%以上,最终的结渣率均不超过5%,燃烧产物达到环保标准。该设计为生物质颗粒燃烧器的应用与推广提供了理论依据。     

生物质燃气烘干粮食的试验和应用研究

生物质燃气作粮食干燥热源，其关键设备是生物质燃气自动燃烧机，它解决了着火、稳焰、高效无残留燃烧等关键问题。试验研究工作测试了不同条件下生物质燃气的燃烧状态，分析了不同结构燃烧室与燃烧状态的关系，并与天然气、柴油等燃料进行了对比。通过生物质燃气自动燃烧机的试验和应用研究，找出了生物质燃气自动燃烧机的优化设计参数和结构，并用于粮食烘干机上。     

抗结渣生物质固体颗粒燃料燃烧器研究

针对我国秸秆类生物质颗粒燃料灰含量高、灰熔点低而导致燃烧过程中易结渣、燃烧器易熄火、燃烧不稳定等问题,采用多级配风原理,设计出高效双层燃烧筒装置,实现三级配风,同时研究了螺旋清灰破渣机构,并在此基础上研制了生物质颗粒燃料燃烧器。采用玉米秸秆颗粒燃料和落叶松木质颗粒燃料进行了燃烧试验,试验结果表明,本燃烧器的多级配风结构和破渣清灰机构设计合理,燃烧效率达到91%,能够有效地将燃烧过程中产生的灰渣排出,结渣率明显下降,实现了连续稳定燃烧。与瑞典PX-20型燃烧器相比,以玉米秸秆颗粒为燃料时,本燃烧器燃烧效率提高了9%、结渣率降低了25.94%,燃料适应性广。     

生物质燃气各组分气体燃烧与排放特性试验

在一台火花点火发动机上,分别进行了生物质燃气中可燃组分CH4、CO和H2的燃烧试验,研究并对比了各组分气体的燃烧及排放特性.结果表明,H2燃烧快,热效率高,NOx排放水平较低;CH4和CO相比具有较高的热效率和较低的NOx排放水平,但其稀燃能力较弱;在实际生物质燃气中可以通过提高H2的含量来扩展稀燃极限以及提高热效率.     

生物质燃料脉动燃烧器的设计

将自激脉动燃烧技术应用于生物质燃烧,既能够提高生物质的燃烧效率,又能减少烟气污染物的排放量.针对生物质燃料与脉动燃烧设计中的问题,进行了有关生物质燃料脉动燃烧器设计的理论研究,分别对外形尺寸、炉膛结构、进料装置、炉箅子、清灰以及除渣装置等进行分析与设计.实验证明,所设计的燃烧器能够稳定与持续燃烧,炉膛温度保持在800～1 000℃之间,避免了高温结团和结渣的产生.     

生物质气化燃气在农业生产中的应用

近年来我国的生物质气化设备研究和运用较多,开发并使用生物质气化燃气作为农村生活能源利用的设施和装备受到广泛关注,而将生物质气化燃气作为粮食干燥、饲料干燥、熔炼炉窑热源等的应用研究还不多。我们通过生物质气化燃气专用燃烧装置和全自动燃烧机的试验和应用研究,找出了它的优化设计参数和选配结构,并开发出了相应产品,分别应用于粮食干燥机、饲料干燥机、熔炼炉窑上,将生物质气化燃气作农业生产能源应用,取得了较好的应用效果。     

基于CFD技术的赛车气动特性仿真与分析

赛车的车身造型对其空气阻力、操纵稳定性、加速性及燃油经济性等性能有着很大的影响。运用CATIA软件根据FSEC赛车规则对车身进行造型设计,并利用CFD技术建立其外流场模型进行数值模拟分析,获得其压力云图、速度矢量图等。总结该赛车造型的气动特性的优缺点,为后期赛车车身的设计定型提供理论依据。     

炉灶一体式生物质气化炉灶头的结构设计及燃烧热性能测试

针对炉灶一体式生物质气化炉燃气压力小、低位热值偏低的特点,设计了与气化反应器配套使用的灶头装置,并对该灶头进行了燃烧热性能测试。试验结果表明:该灶头可保证生物质燃气稳定燃烧,二次风流量为0.0128m3/min时,热效率高达36.58%,火力强度高达2.85kW,且无回火和黄烟现象产生。     

压缩生物质颗粒旋流燃烧炉结构设计与数值模拟

针对目前生物质燃烧炉燃烧效果和设备成本的之间的矛盾,在压缩生物质颗粒燃烧炉的设计中引入旋流燃烧技术,设计了一种压缩生物质颗粒旋流燃烧炉,并采用Fluent软件对设计的压缩生物质颗粒旋流燃烧炉的性能进行了数值模拟。研究结果表明:设计的压缩生物质颗粒旋流燃烧炉的性能能够满足小型工业企业和家庭用户的需求,同时能够有效降低烟气中CO的含量,烟气中CO含量远远低于国家标准要求。研究结果对改进生物质燃烧炉结构、提高生物质燃烧炉性能等方面具有一定的意义。     

生物质-燃料电池/燃气轮机发电系统特性研究

对生物质气化-固体氧化物燃料电池/燃气轮机发电系统的特性及不同运行参数对系统性能的影响进行了分析。生物质气化为以水蒸气为气化介质的基于UNIQUE概念的流化床气化、高温净化系统,建模中采用了化学动力学模型,并以萘作为焦油成分。基于所建立的系统模型,分析了生物质含水率和燃料利用率等参数对系统性能的影响。结果表明,与其他生物质应用技术相比该系统具有较高的能量转化效率,在200 kW规模,生物质含水率为20%时,电效率可以达到47%。生物质含水率增加会降低系统的输出功率,系统效率下降明显;SOFC燃料利用率提高时系统输出功率变化不明显,但系统效率会明显提高。     

两用燃料发动机混合器主要参数的确定

以465型LPG与汽油两用燃料发动机混合器为研究对象，系统地给出了混合器设计计算的基本公式，经过理论计算及使用试验，结果表明，本文给出的计算公式具有一定的工程实用价值，从而为LPG发动机混合器的设计开发提供了一定的理论依据。     

基于Cruise的Plug-in并联混合动力客车动力参数匹配与仿真

根据客车运行中实际功率需求,在满足动力性基础上,以最低燃油消耗为目标,进行动力系统参数匹配。通过Matlab/Simulink建立控制策略模型,实现Cruise中Plug-in整车模型动力性能仿真运算。仿真结果表明,所设计的Plug-in HEV能够实现所设定的预期目标,发动机工作性能得到改善,经济性得到提高。     

基于VOF模型的倒虹吸进出口流场数值模拟

通过采用标准k~ε模型模拟湍流,利用VOF法追踪自由水面,对新疆北部小洼槽倒虹吸在不同流量下进行三维流场数值模拟,并将Q=14.00m3/s和Q=16.35 m3/s两种情况的倒虹吸进出口水面高程与原型观测数据进行对比,结果表明数值模拟结果和实测资料基本吻合。倒虹吸进口处有立轴漩涡,为了避免出现这种情况,应尽量在高水位情况下运行,可以减小进口处的水流流速,降低水流的紊动动能。     

间接供热的热管式生物质气化炉的开发

利用固体生物质气化建立小规模分布式热电联供系统需要廉价而有效的热电转换设备,比较适合的小型设备有微型燃气轮机和燃料电池,这两种设备要求的燃气热值较高,属中热值燃气。因此,在小规模分布式热电联供系统中生物质的气化需要一种能够产生中热值燃气、操作方便和安全可靠的气化炉。这种中热值燃气是依靠生物质间接气化获得,而高温热管间接供热是效果最好的一种供热方式。为此。开发了一种新型间接供热的热管式生物质气化炉,以满足分布式热电联供系统转换设备的要求。     

多级旋涡泵内部流动特性与压力脉动的数值分析

为了揭示旋涡泵内部流场结构和非定常压力脉动特性,研制具有开式叶轮和闭式流道结构的多级旋涡泵,基于RNG k-ω湍流模型、SIMPLEC算法与块结构化网格,对旋涡泵内部流场进行数值模拟和试验验证.通过外特性数值预测验证了该旋涡泵能够满足设计参数的要求.基于CFD数值模拟技术,对旋涡泵内部流场进行数值模拟.结果表明:随着流量逐渐增大,旋涡泵扬程呈现陡降的趋势,同时叶轮叶片的做功能力变差,叶片对液体的增压能力逐渐降低.在叶轮吸入口和压出口两侧的叶片流道内部,其速度分布和湍动能分布变化梯度较大,其它叶片流道内部速度分布和湍动能分布较为相似.叶轮流道内部叶顶区域中间流道内存在1个低速区,随着流量的逐渐增大,低速区越来越小.叶轮流道内部叶根区域中间流道内存在1个速度梯度密集区,该区域湍动能较大,即叶片流道的叶根区域存在较大的损失耗散区,随着流量的逐渐增大,该损失耗散区越来越小.分析旋涡泵各特征位置的压力脉动特性发现,在叶轮叶片不同监测位置和闭式流道不同监测位置,压力脉动频率特性较为明显,即此处会诱发较为明显的水力振动和噪声.结果揭示了旋涡泵内部流场和性能的影响机理,为旋涡泵的设计提供了理论依据.     

气力式水稻穴盘成型机气流分配室流场仿真与优化设计

合理的气流分配室结构是气力式水稻穴盘成型机正常工作的前提条件。为了保证气流分配室具有均匀的流场结构,生产出合格的穴盘,以气体控制方程为理论依据,利用FLUENT软件对气流分配室内气流场进行了仿真分析。结合正交试验设计和数值模拟技术,以腔体厚度、通气孔直径和底角为影响因素,速度不均匀系数为评价指标,对气流场进行了单因素和正交模拟仿真试验,结果表明各因素对试验结果影响的主次顺序为配气腔体厚度、通气孔直径、底角;当腔体厚度、通气孔直径和底角分别为110 mm、15 mm和0°时,气流分配室流场均匀性较理想,此时速度不均匀系数为11.37%。试验结果表明,仿真结果与实测结果的平均相对误差为1.59%,双侧相关系数为0.028,存在显著相关关系;穴盘生产成型率为92.3%,穴孔质量和底面厚度的变异系数分别为10.2%和9.81%,满足穴盘生产要求。