生物质能课程设.docx

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1、 .目 录1. 原始资料21.1.1 设计题目21.1.2 设计要求21.2 设计流程概述32. 燃气用量的计算32.1.1 房间热负荷计算资料32.1.2 房间热负荷的计算42.2.1 散热器的计算及选择相关资料42.2.2 散热器的计算及选择52.3.1 管道的水力计算63. 生物质气化炉的设计103.1 气化炉类型的选择103.2 气化炉产气量确实定103.3 气化炉尺寸的计算114. 附属设备的选择124.1 燃气灶124.2 集气罐和排气阀124.3 补偿器124.4 除污器125. 设计总结131.原始资料1.1.1设计题目某农村住宅生物质气化气应用的规划设计1.1.2设计要求1

2、所在地区：*省*市2.农村住宅平面图及尺寸，如以下图所示3.一家4口人。图1-1 农村住宅平面图1.2设计流程概述一供暖管路的设计1.计算设计热负荷；2.确定管网系统方案；3.配置必要的管道附件，绘出计算简图并进展水力计算；二气化锅炉的设计1.生物质气化热量的换算2.气化锅炉的尺寸计算三气化燃气的应用设计1.燃气管路的布置2.燃气用量的计算2.燃气用量的计算2.1.1房间热负荷计算资料1.参考表2-1采暖室外计算温度及设计热负荷指标表2-1*市采暖期资料采暖期天数(d)采暖室外计算温度(d)采暖室外平均温度(d)耗热量指标 qh(W/m2)设计负荷指标qh(W/m2)152-19-5.732

3、6150.912.参考表2-2单层住宅供暖单位面积热指标表2-2民用建筑供暖单位面积热指标 ( W/平米)住宅旅馆办公室、学校商店单层住宅45-7060-70 60-8065-8580-1053.参考表2-3各室内环境计算温度表2-3辅助建筑物及辅助用室的冬季室内计算温度tn最低值建筑物温度建筑物温度浴室25办公室1618更衣室23食堂14托儿所、幼儿园、医务室20盥洗室、厕所122.1.2房间热负荷的计算整个主体建筑的热负荷采用概算，计算过程结果如下：设计热负荷即：2-1式中：建筑物的供暖热负荷，KW;建筑面积，;单位面积供暖热指标，。以卧室为例，,，根据公式2-1计算出卧室1的设计热负荷

4、为：以此类推，各房间热负荷如下:表2-4各个房间供暖热负荷房间类型室内计算温度()供暖热指标(W/m2)供暖热负荷(kW)卧室181052.94灵活用房181051.47客厅181052.94空房间181052.94洗浴室181051.37厨房181051.37储藏室161001.302.2.1散热器的计算及选择相关资料散热器的型号选择参考下表表2-5散热器的计算及选择相关资料型号散热面积m2/片水容量L/片重量kg/片工作压力(Mpa)传热系数计算公式标准传热系数TC0.285-4长翼型大601.168280.4K=1.743dt0.285.59TZ2-5-5M-132型0.241.3270

5、5K=2.426dt0.2867.99TZ4-6-5四柱760型0.2351.166.60.5K=2.503dt0.2938.49TZ4-5-5四柱640型0.201.035.70.5K=3.663dt0.167.13TZ2-5-5二柱700型0.241.3560.5K=2.02dt+0.2716.252.2.2散热器的计算及选择供暖房间的散热器向房间供给热量以补偿房间的热损失，根据热平衡原理，散热器的散热量应等于房间的供暖设计热负荷。常见散热器由翼型散热器和柱形散热器。本设计采用M-132型散热器。散热器安装外窗台下面，减少冷风渗透的影响，使流经工作地区的空气比拟暖和。散热器布置时可按房屋

6、构造及实际需要进展调整。散热面积F计算公式：m22-2式中：Q_散热器的散热量， W；tpj_散热器内热媒平均温度，；tn_供暖室内计算温度，；，K_散热器的传热系数，W/( m2)；1_散热器组装片数修正系数；2_散热器组连接形式修正系数；3_散热器组安装形式修正系数。(2-3)式中：f_每片散热器散热面积，m2。以房间1为例：热媒在管道中流动时有热量损失，故tpj取供回水温度平均值82.5。对M-132型散热器=2.42672.50.286=8.26W/(m.)先假设片数修正系数=1.0，查供热工程得=1，散热器采用明装，查供热工程=1.02以卧室为例，散热器的散热面积：=2940111.

7、02/7.99(82.5-18)=5.82 m2M-132型散热器每片散热面积为0.24m2那么散热器的片数为：n=5.82/0.24=24.25取25片同理计算出其他各房间的散热器片数，结果见下表：表2-6各房间的散热器片数房间类型热负荷/ kW散热面积/ m2散热器片数卧室2.945.8225灵活用房1.472.9112客厅2.945.8225空房间2.945.8225洗浴室1.372.7112厨房1.372.7112储藏室1.302.57112.3.1管道的水力计算采用等温降法对本供暖系统进展水力计算。1、确定管段流量根据热负荷Q和规定的供回水温差,计算出每根管道的流量G,即G=0.86

8、Qt (参照简明供热手册144页5-24 )(2-4)式中：G流量，kg/h；Q热负荷，W；t供回水温差，。以管段T1 例，热负荷Q=1470 W,供回水温差t =25，所以流量为：G=0.86Qt=50.55 kg/h P144, 5-24 (2-5)依次计算将最不利环路各管段的流量列入表2-3。2、确定最不利环路的平均比摩阻,确定系统最不利循环路。由图可知,最不利循路为T1 -T 11管路，环路总长度L=43.3m。确定最不利循环管路的综合作用压力pzh=p+pf(参照简明供热手册144页5-26 ) (2-6) =gHh-g+pf (2-7) =9.810.5977.81-961.92)

9、200=277.94Pa式中 :Pf最不利循环环路水冷却产生的附加压力,Pa, P146,表 5-15p环路作用压力，Pa；H散热器中心与锅炉中心的垂直高差，；h回水密度，kg/m3；(参照简明供热手册84页表4-2 )g供水密度，kg/m3；g重力加速度，m/s2。=3.21Pa/m(参照简明供热手册145页5-25 )式中：RRj平均比摩阻，Pa/m；a摩擦损失占总压力损失的百分率，重力循环供暖热水供暖系统为0.5；pzh环路综合作用压力，Pa；l最不利环路总长度，m。3、确定各管段管径根据各管段流量G和平均比摩阻RRj，查热水采暖系统水力计算表确定选取的管径,就是接近平均比摩阻的管径，实

10、际比摩阻Rsh和实际流速vsh。(参照简明供热手册附表1 )管段1：G=50.55kg/h，RRj=3.21，选用管径DN20G=50.0kg/h，Q=1453.5W,Rsh=1.33pa/m,vsh=0.04m/sG=52.0kg/h，Q=1511.6W,Rsh=1.38pa/m,vsh=0.04m/s用内插法可求得当G=50.55kg/h，Rsh=1.34pa/m,vsh=0.04m/s最不利环路其他管段的管径见表2-74、计算各管段的压力损失P(参照简明供热手册137页，5-17)(2-8)= (参照简明供热手册112页5-2 )(2-9)V=G900d2(参照简明供热手册114页5-1

11、) (2-10) R=dv22lP (参照简明供热手册112页5-2 )(2-11)式中：管段压力损失，Pa；摩擦系数；管道直径，m；管道长度，m；比摩阻，Pa/m；局部阻力系数；热媒密度，kg/m3；热媒在管内的流速，m/s。以管段1为例：热媒密度=961.92kg/m3，流速=0.04m/s沿程压力损失：py=Rl=1.344=5.38Pa (参照简明供热手册116页，5-16)局部压力损失：(参照简明供热手册115页5-15)pj = =1= 1.54 Pa (2-12)该管段总压力损失：(参照简明供热手册117页5-1)p=py+pj= 6.92 Pa (2-13)依次计算将最不利环路

12、各管段的压力损失列入表2-7表2-7管路压力损失计算表管段号管道长度(m)比摩阻Rsh(Pa/m)管径(公称直径(mm)流量G(kg/h)流速vsh(m/s)沿程损失py(Pa)局部损失pj(Pa)压力损失p(Pa)172.2925101.10.055.381.546.9221.88.321547.10.0716.002.4118.4131.88.321547.10.0714.974.7119.68447.571544.70.0654.064.7158.78547.571544.70.0630.303.4333.7363.51.342050.550.045.143.468.60772.2925

13、101.10.0529.114.7133.82872.2925101.10.0512.122.4114.5293.51.342050.550.0416.002.4118.41 Pa储藏压力=277.94-261.37)/277.94*100%=5.96%2.3.2管道的布置1. 干管的布置供回水干管设置在管道井中，每个用户都从干管上接出一个支管，而形成各自的独立环路以便于分户计量。2. 支管的布置本设计入户的支管均设置在户内垫层内，垫层的厚度不应小于50mm,本系统散热器支管的布置形式有供、回水支管同侧连接和供、回水支管异侧连接两种形式，且支管均保证为0.01的坡度，以便于排出散热器内积存的空

14、气，便于散热。3. 管道支架的安装管道支架的安装，应符合以下的规定：位置应准确，埋设应平整结实；与管道接触应严密，固定应牢靠，对活动支架应采用U形卡环。支架的数量和位置可根据设计要求确定，假设设计上无具体要求时，可按下表的规定执行：表2-8支架间距的选择公称直径mm1520253240507080100125150200250300支架的最大间距保温管1.5222.533444.556788.5不保温管2.533.544.55666.5789.511123.生物质气化炉的设计3.1气化炉类型的选择由于农村单户使用并不需要不断地添料，可以采取间歇式加料，而且输送管道短，产出的气体可以立马用掉，因

15、此对可燃气中焦油含量要求并不严格，无需使用繁杂的设备脱除焦油。所以，可选择上吸式气化系统作为小型家用生物质气化炉的根本炉型。上吸式气化炉的主要特点是:通用性好，原料无需经过较为复杂的预处理过程，对原料的种类、尺寸、含水量等没有严格的要求；炉体构造简单，本钱低，操作及维修方便；可燃气经过热分解层和枯燥层时将热量传递给物料，自身温度降低，热效率较高；热分解层和枯燥层对可燃气有过滤作用，出炉的可燃气灰分少；且炉排受进风冷却，工作比拟可靠。3.2气化炉产气量确实定查阅生物质能工程得常见生物质原料气化气热值见下表：表3-1 生物质气化后燃气成分组分含量CO2O2COH2CH4N2低位热值 (kJ/m3)

16、木材8.81.523.17.23.355.15448玉米芯10.30.421.910.04.352.45724玉米秸11.61.522.712.31.950.64915麦秸14.01.717.68.51.456.74002稻壳7.53.019.15.54.360.54594计算时取其平均值计算得出生物质气化气综合热值为4937 kJ/m3。设计热负荷为17971.5W，每天供暖约8h，总热量为517MJ。四口之家一天所使用的天然气量为0.8 m3，相对生物质气量：V=天然气用量天然气燃烧热值生物质气热值，由于天然气热值3336035445 kJ/m3，生物质燃气热值46MJm3，大约可得相当于

17、 565 m3生物质气化气的用量,热量为27.68 MJ。那么普通农户满足生活所需的总热量为484.68 MJ。约需要生物质燃气量为104.6 m3,参考某公司气化炉设计参数，每天运行10h，每小时所需燃气量为10.5 m3。3.3气化炉尺寸的计算气化炉的主要构造参数1. 内筒下截面直径D:D=0.22m31内筒的原料高度L:L=CT(Sr)=0.8462(m) 32)式中:r生物质原料在炉膛中的堆积密度，取117kg/m。S气化炉内胆截面积由于本实验设计的炉型为径口渐缩型的锥形炉体，所以平均横截面积S(内筒的平均直径取0.28m)为：11 S=p2=p0.282=0.06154(m3) 33

18、) 2. 气化炉内筒的高度系数bn：生物质原料气化耗尽，剩下的残灰体积小于燃料体积，设q为原料气化体积收缩率，H为气化炉内筒实际高度，那么在加料次数为n次时，实际可加进的燃料高度L为L=H+Hq1+Hq2+K+Hqn-1=H(1-qn)/(1-q)=Hbn 34)记b=(1-q/(1-q)为气化炉内筒的高度系数。参考有关资料，生物质原料气化的收缩率q取0.4，由此可得:b1= l，b2=1.4，b3=1.56，b4=1.624，b5=1.6496，3. 内筒高度H:气化炉加满原料后，经过一段时间运行，原料耗尽，在不排灰的情况下，可再次参加原料继续运行。这个过程理论上可进展无限屡次，实际上只有开

19、场几次加料有实用价值。取b2=1.4，当需要气化燃料高度为L=0.8462m时，相应的气化炉内筒实际高度H为: H=L/bn=0.6044(m) 35)考虑到气化炉点火时灰烬需要占用一定的空间，物料的顶部也需要一定的气流和加料空间，所以设计中炉子内筒实际高度取H=0.7m;灰渣室取0.1m高，所以炉子的总高度约为0.8m。4.附属设备的选择4.1燃气灶JZ(Y.T.R)-QB109A型节能灶，参数如下表4-1 节能灶参数面板火型热流量逆风方式点火方式开孔尺寸啡金喷砂玻璃旋火3.0千瓦立体上进风脉冲点火385260mm4.2 集气罐和排气阀本设计采用YSP-2型国家标准集气罐；排气阀选用SCAR

20、DN30复合排气阀。4.3补偿器本设计采用自然补偿。4.4除污器本设计选用瑞辉机械设备*生产的RH型除污器。满足了设计压力及设计温度。设计压力：1.6Mpa 设计温度：120法兰标准：/T819表4-2RH型除污器具体参数型号别离粒径/mm效率/%杂质容量/g/cm3公称直径/mm工作压力/Mpa连接方式RH0.070.380971.83001.0法兰连接5.设计总结本次课程设计主要由下面的步骤组成：一供暖管路的设计1.计算设计热负荷；供暖热负荷2.确定管网系统方案平面走向、敷设位置等；3.配置必要的管道附件阀门、泄水、放气、热补偿、支架等，绘出计算简图并进展水力计算；4.绘制网路平面图、确定

21、循环水泵及补给水泵的流量及扬程；二气化锅炉的设计1.生物质气化热量的换算2.气化锅炉的尺寸计算三气化燃气的应用设计1.燃气管路的布置2.燃气用量的计算参考文献1霍雅勤.中国能源现状及可持续利用对策.中国能源，1999，2:42-44 2周北驹.开展新能源和可再生能源对可持续开展战略具有重大现实意义.中国能源，1997，3:16-1 3喻霞、魏敦藉.生物质固定床气化过程的研究.煤气与热力，2000(7):243- 2454 采暖通风与空气调节设计标准GBJ1987：中国方案. 20015 贺平，X刚.供热工程. ：. 19936 陆耀庆主编. 实用供热空调设计手册. ：.19937田成民.我国生物质气化技术研究概况.化工时刊，2004，18(12):19-218钟浩，谢建等.生物质热解气化技术的研究现状及其开展.*师范大学学报，2001，21(1):439农业部生物质气化技术研究测试培训中心.生物质气化技术及其应用，199910NY/T443一2001秸秆气化供气系统技术条件及验收标准11姚向君，田宜水.生物质能资源清洁转化利用技术.化学工业，2004- 优选