船用锅炉低氮排放燃烧器设计designoflownoxcombustionburnerformarineboiler(附
摘 要摘 要 随着社会的高速发展，每年投入使用的锅炉越来越多，锅炉的污染物排放量迅速增加，对环境的污染越来越严重，影响了社会的发展和人们的生活。与此同时，国家颁布了新的锅炉污染物排放标准，就需要对锅炉进行低氮改造，设计新型低氮排放锅炉，以减少燃油的消耗，使燃料燃烧充分，降低氮氧化物的排放。 本文充分查阅了相关文献，介绍了等离子体的基本理论，对等离子低氮燃烧技术进行对比分析，得出等离子燃烧器低氮排放的原理，同时对等离子燃烧器系统进行简单的讲解，画出等离子发生器原理图和燃烧器的结构图。根据原理图对等离子发生器的通道、阴极和阳极进行设计分析计算，根据结构图对燃烧器进行设计计算，最后利用CAD绘出等离子燃烧器的结构图，为以后等离子燃烧器的研究提供理论基础和计算参照。关键词等离子体；等离子体点火；等离子燃烧器；低氮燃烧器
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.1.1 锅炉氮氧化物（NOX）排放现状 1
1.1.2 课题研究的意义 1
1.2 等离子体点火技术在国内外研究的状况 2
1.2.1 国内研究状况 2
1.2.2 国外研究状况 3
1.3 本文主要研究内容 5
1.4 本论文的结构 5
第二章 等离子体点火技术 7
2.1 等离子体基本概念 7
2.1.1 等离子体概述 7
2.1.2 等离子体定义 7
2.1.3 等离子体的分类 8
2.2 等离子体电弧理论 8
2.2.1 等离子电弧产生原理 8
2.2.2 等离子电弧分布的特点 9
2.3 等离子体点火技术与传统点火技术的比较 9
2.3.1 传统的煤粉锅炉点火技术 10
2.3.2 等离子体点火技术 10
2.4 等离子低氮燃烧技术 10
2.4.1 目前锅炉低氮排放的措施 10
2.4.2 等离子低氮 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
燃烧技术原理及特点 11
第三章 等离子燃烧器系统及燃烧理论 13
3.1 等离子燃烧器系统组成 13
3.1.1 等离子发生器 13
3.1.2 等离子燃烧器 14
3.2 等离子燃烧器的燃烧理论 15
3.2.1 等离子体弧的加热特性 15
3.2.2 等离子体弧的速度特性 16
3.2.3 等离子弧的伏安特性 16
3.2.4 等离子体弧的稳定性 16
3.2.5 等离子体的促燃特性 17
第四章 LSK型锅炉等离子发生器结构设计 18
4.1 等离子发生器阳极的设计与分析 18
4.2 等离子发生器阴极的设计与分析 19
4.3 等离子发生器通道的设计与分析 20
4.4 等离子发生器结构的确定 23
第五章 LSK型锅炉等离子燃烧器结构设计 26
5.1 阳极喷口等离子体温度的估算 26
5.2 燃烧器一级燃烧筒结构的估算 27
5.3 燃烧器二级燃烧筒结构的估算 28
5.3.1 二级燃烧筒中点燃的燃料量的估算 28
5.3.2 二级燃烧筒筒径的计算 28
5.4 燃烧器三级燃烧筒结构的估算 29
5.5 等离子燃烧器结构的确定 29
结论和展望 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
燃料在燃烧的过程中发生化学反应产生氮氧化物（NOX）和碳氢化合物，氮氧化物（NOX）对大气和环境的污染非常的严重，影响了社会经济的发展和人们的生活。锅炉作为产生氮氧化物（NOX）的主要场所之一，在2014年我国新修订的《锅炉大气污染物排放标准》（GB132712014）规定氮氧化物排放限值不能高于400mg/m3的情况下，必须采取一些有效的措施来降低锅炉氮氧化物（NOX）的排放量。
1.1.1 锅炉氮氧化物（NOX）排放现状
当前，应用锅炉的行业发展的越来越迅速，这些锅炉在运行过程中每年向空气中排放的氮氧化物（NOX）的量超过900万吨以上，按照目前氮氧化物（NOX）的排放水平，预计到2020年，我国仅通过锅炉燃烧每年的氮氧化物（NOX）排放量就会达到1200万吨以上，由此可以看出，锅炉大气污染物的排放对我们生活的环境造成的影响越来越严重。
1.1.2 课题研究的意义
等离子燃烧器是在等离子体点火技术等多种燃烧技术上设计发明的一种新型燃烧器，可以在保证锅炉原有效率的基础上，大大减少氮氧化物（NOX）的排放量。
与使用传统点火技术的燃烧器相比，使用等离子体点火技术的燃烧器的优点主要表现在以下几个方面：
（1）高效：燃烧器中产生的等离子体加强了燃料的燃烧，使燃料完全燃烧。
（2）经济：锅炉无油点火和稳燃的目的能够通过等离子体点火技术来达到，大大减少了锅炉点火时所需的燃油，满足国家经济和能源安全政策的要求。
（3）环保：点火最初阶段时采用等离子无油点火技术，燃料在燃烧器中呈中心浓四周淡分布，降低了氮氧化物（NOX）的排放。
（4）简单：锅炉在冷态和热态启动时，利用等离子体点火技术直接将燃料点燃，减少了锅炉的启动的时间。
（5）安全：采用等离子体点火技术从而取消了锅炉的燃油系统，这样就避免了因为燃油不稳定燃烧造成的一系列灾难事故。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.1.1 锅炉氮氧化物（NOX）排放现状 1
1.1.2 课题研究的意义 1
1.2 等离子体点火技术在国内外研究的状况 2
1.2.1 国内研究状况 2
1.2.2 国外研究状况 3
1.3 本文主要研究内容 5
1.4 本论文的结构 5
第二章 等离子体点火技术 7
2.1 等离子体基本概念 7
2.1.1 等离子体概述 7
2.1.2 等离子体定义 7
2.1.3 等离子体的分类 8
2.2 等离子体电弧理论 8
2.2.1 等离子电弧产生原理 8
2.2.2 等离子电弧分布的特点 9
2.3 等离子体点火技术与传统点火技术的比较 9
2.3.1 传统的煤粉锅炉点火技术 10
2.3.2 等离子体点火技术 10
2.4 等离子低氮燃烧技术 10
2.4.1 目前锅炉低氮排放的措施 10
2.4.2 等离子低氮 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
燃烧技术原理及特点 11
第三章 等离子燃烧器系统及燃烧理论 13
3.1 等离子燃烧器系统组成 13
3.1.1 等离子发生器 13
3.1.2 等离子燃烧器 14
3.2 等离子燃烧器的燃烧理论 15
3.2.1 等离子体弧的加热特性 15
3.2.2 等离子体弧的速度特性 16
3.2.3 等离子弧的伏安特性 16
3.2.4 等离子体弧的稳定性 16
3.2.5 等离子体的促燃特性 17
第四章 LSK型锅炉等离子发生器结构设计 18
4.1 等离子发生器阳极的设计与分析 18
4.2 等离子发生器阴极的设计与分析 19
4.3 等离子发生器通道的设计与分析 20
4.4 等离子发生器结构的确定 23
第五章 LSK型锅炉等离子燃烧器结构设计 26
5.1 阳极喷口等离子体温度的估算 26
5.2 燃烧器一级燃烧筒结构的估算 27
5.3 燃烧器二级燃烧筒结构的估算 28
5.3.1 二级燃烧筒中点燃的燃料量的估算 28
5.3.2 二级燃烧筒筒径的计算 28
5.4 燃烧器三级燃烧筒结构的估算 29
5.5 等离子燃烧器结构的确定 29
结论和展望 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
燃料在燃烧的过程中发生化学反应产生氮氧化物（NOX）和碳氢化合物，氮氧化物（NOX）对大气和环境的污染非常的严重，影响了社会经济的发展和人们的生活。锅炉作为产生氮氧化物（NOX）的主要场所之一，在2014年我国新修订的《锅炉大气污染物排放标准》（GB132712014）规定氮氧化物排放限值不能高于400mg/m3的情况下，必须采取一些有效的措施来降低锅炉氮氧化物（NOX）的排放量。
1.1.1 锅炉氮氧化物（NOX）排放现状
当前，应用锅炉的行业发展的越来越迅速，这些锅炉在运行过程中每年向空气中排放的氮氧化物（NOX）的量超过900万吨以上，按照目前氮氧化物（NOX）的排放水平，预计到2020年，我国仅通过锅炉燃烧每年的氮氧化物（NOX）排放量就会达到1200万吨以上，由此可以看出，锅炉大气污染物的排放对我们生活的环境造成的影响越来越严重。
1.1.2 课题研究的意义
等离子燃烧器是在等离子体点火技术等多种燃烧技术上设计发明的一种新型燃烧器，可以在保证锅炉原有效率的基础上，大大减少氮氧化物（NOX）的排放量。
与使用传统点火技术的燃烧器相比，使用等离子体点火技术的燃烧器的优点主要表现在以下几个方面：
（1）高效：燃烧器中产生的等离子体加强了燃料的燃烧，使燃料完全燃烧。
（2）经济：锅炉无油点火和稳燃的目的能够通过等离子体点火技术来达到，大大减少了锅炉点火时所需的燃油，满足国家经济和能源安全政策的要求。
（3）环保：点火最初阶段时采用等离子无油点火技术，燃料在燃烧器中呈中心浓四周淡分布，降低了氮氧化物（NOX）的排放。
（4）简单：锅炉在冷态和热态启动时，利用等离子体点火技术直接将燃料点燃，减少了锅炉的启动的时间。
（5）安全：采用等离子体点火技术从而取消了锅炉的燃油系统，这样就避免了因为燃油不稳定燃烧造成的一系列灾难事故。
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