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陶瓷窑炉中气体燃料富氧燃烧与其窑炉热工特性

收藏本文 2024-02-01 点赞:12209 浏览:47650 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:富氧燃烧技术是一种新型节能燃烧技术,具有提升火焰温度,增强辐射传热能力,减少废气排放,提升热效率,延长窑炉寿命,节能环保等优点。在陶瓷窑炉上利用富氧燃烧技术,既满足了陶瓷产品的烧成的工艺要求,提升产量和产品品质,又减少废烟气排放量,节能与减排效果显著,可以较好地解决我国陶瓷行业有着的能耗高、环境污染严重等不足。目前国内对富氧燃烧技术在窑炉热工特性的探讨主要是采取数值模拟的策略进行,并且对气体燃料富氧燃烧时燃烧特性的探讨还有待于进一步。本课题以富氧燃烧试验台作为探讨对象,采取液化气为燃料,通过制备氧浓度在21%~30%的富氧空气进行燃烧试验。通过探讨氧气浓度的变化对火焰特性、窑炉的热工特性及节能效果的影响,浅析富氧技术的实际利用特性,探讨提升热效率、降低能量损失的有效途径,为窑炉的设计、喷的排布及富氧燃烧技术在陶瓷窑炉中的实际利用提供依据。通过试验探讨,得出以下主要结论:在富氧燃烧历程中,燃烧反应速率增大,火焰的传播速度增加、燃烧路径变短,导致火焰变短,燃烧区域收缩变小;随着氧浓度的增加,火焰温度波动减弱、火焰轴线温度随距离喷口距离的增加而递减,当氧浓度在27%~30%之间时,火焰高温区主要集中在距离喷口0.5cm~3cm的区域,火焰温度变化区域减小,火焰高温区域逐渐收缩至喷口附近。窑炉内的温度场1200℃以上的高温区域收缩至喷口附近,窑炉内1200℃~500℃中高温范围扩大,500℃低温区域消失;提升助燃风温度火焰传播速度增加,火焰燃烧区域更加集中,温度场的中高温区域收缩,且温度越高收缩越快。由此,富氧燃烧技术在陶瓷窑炉上运用时,应注意减弱火焰变短对窑内温度的影响。采取富氧燃烧技术,CO的生成量显著降低,提升了烟气的辐射率,窑内综合换热系数增大,传热能力增强,氧浓度在24%~30%的范围内综合换热系数提升较大,但是其传热能力随氧浓度变化不大。热力型NOx浓度总体上是随着氧浓度的增加而增大的,在21%~27%的低氧浓度增加速度较慢,高氧浓度增加迅速;烟气排放热损失减小,在热量收入不变的前提下,窑炉的有效利用热量增加,热利用率提升,燃料消耗量下降,节能效果显著。关键词:气体燃料论文富氧燃烧论文火焰特性论文陶瓷窑论文热工特性论文

    中文摘要4-5

    Abstract5-7

    目录7-9

    第1章 绪论9-22

    1.1 课题的探讨背景9-12

    1.2 富氧燃烧技术12-19

    1.2.1 富氧燃烧技术及其特点12-14

    1.2.2 富氧燃烧的基本形式14-15

    1.2.3 富氧燃烧技术的探讨近况和走势15-19

    1.3 课题探讨的目的和作用19-20

    1.4 课题的探讨内容和拟解决的关键不足20-22

    1.4.1 课题的探讨内容20-21

    1.4.2 拟解决的关键不足21-22

    第2章 试验案例设计22-30

    2.1 试验设备22-26

    2.1.1 富氧燃烧试验台22-25

    2.1.2 试验测试设备25-26

    2.2 试验燃料及特性26-27

    2.3 试验案例27-30

    2.3.1 试验技术路线27-28

    2.3.2 试验流程和策略28-30

    第3章 富氧燃烧状态下火焰特性的探讨30-49

    3.1 燃烧历程论述基础30-36

    3.1.1 燃烧化学动力学30-32

    3.1.2 实际燃烧温度32-34

    3.1.3 火焰传播速度34-36

    3.2 过量空气系数的确定36-39

    3.3 氧浓度变化对火焰形貌的影响39-43

    3.3.1 助燃风为常温时氧浓度变化对火焰形貌的影响39-41

    3.3.2 助燃风预热时氧浓度变化对火焰形貌的影响41-43

    3.4 氧浓度变化对燃烧温度的影响43-46

    3.4.1 氧浓度变化对燃烧温度的影响43-44

    3.4.2 氧浓度变化对最高温度点位置的影响44-46

    3.5 氧浓度变化对火焰传播速度的影响46-47

    3.6 小结47-49

    第4章 富氧燃烧状态下热工特性的探讨49-67

    4.1 氧浓度变化对烟气成分的影响49-51

    4.2 氧浓度变化对烟气辐射率的影响51-54

    4.2.1 氧浓度变化对火焰辐射率的影响51-53

    4.2.2 氧浓度变化对窑炉空间内烟气辐射率的影响53-54

    4.3 氧浓度变化对传热特性的影响54-58

    4.3.1 陶瓷窑炉换热空间模型的建立54-57

    4.3.2 氧浓度变化对综合传热系数的影响57-58

    4.4 富氧燃烧条件对温度场、静压场的影响58-66

    4.4.1 氧浓度的变化对温度场的影响59-61

    4.4.2 氧浓度的变化对静压场的影响61-63

    4.4.3 助燃风预热时氧浓度变化对温度场的影响63-66

    4.5 小结66-67

    第5章 富氧燃烧状态下的节能效果浅析67-74

    5.1 氧浓度变化对烟气成分的影响67-70

    5.1.1 氧浓度变化对实际空气量和实际烟气量的影响67-68

    5.1.2 氧浓度变化对NO_x的影响68-70

    5.2 氧浓度变化对能耗的影响70-72

    5.2.1 氧浓度变化对烟气排放热损失的影响70-71

    5.2.2 氧浓度变化对燃料消耗量的影响71-72

    5.3 小结72-74

    第6章 结论74-76

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