砥砺奋进五载春秋 扬帆起航铸就新篇——中煤天津设计工程有限责任公司郭庆华董事长专访

在当今煤炭行业转型升级、智能化发展的浪潮中,中煤天津设计工程有限责任公司作为煤炭行业内的领军企业,始终站在技术创新的前沿,引领着煤炭行业向智能化、高效化、安全化迈进。为了全面展示公司在智能化设计、技术研发及工程实践方面取得的最新成果与经验,值此公司入津5周年之际,本刊特别策划并出版了本期企业风采专栏。专栏汇聚了公司近年来在智能选煤厂设计与建设、智能干选、覆岩离层注浆、煤气化渣分选、绿色甲醇生产等多个领域的精华内容,旨在通过详实的案例、深入的分析和前瞻性的思考,为煤炭行业同仁提供宝贵的参考与启示。希望通过这些文章,不仅展现中煤天津设计工程有限责任公司在煤炭行业新质生产力发展中的积极探索与显著成效,更能够激发整个行业对煤炭清洁高效利用产业的深刻认识和广泛共鸣。

郭庆华作品欣赏

郭庆华。河北书画诗词艺术研究院常务副院长．河北省书法家协会主席团委员，河北大学兼职教授，中华诗词学会理事2011年被评为“河北省地域特色艺术创作领军人物”诗书作品多次参展并获奖诗词手稿和书法墨迹被中外多家机构和个人收藏在新华网主办的中国收藏年度人物评选活动中荣获“2013中国最受藏界关注艺术家”称号.

数字化转型背景下高校混合式外语教学模式探究

教育数字化转型是教育改革的热点话题,也是服务人才发展的重要举措,对推动外语教学创新起着十分重要的作用。当前,外语教育数字化转型过程中,混合式教学作为广为关注的教学模式能够加深学习技术和外语教学的深度融合,促进外语课程教学的革新。当前教育数字化转型过程中,混合式教学模式的构建仍然存在诸多不足。为了推动外语教学数字化的转型和变革,本文分析了数字化转型背景下高校混合式外语教学现状,并从搭建混合式教学内容体系及评价体系、构建数字化环境打造高质量课堂和更新教学活动等几个方面提出建议。

煤气化细渣及其分离后富碳组分的气化反应性

随着气流床煤气化技术在我国煤化工产业的广泛应用,煤气化后生成的气化细渣排放量逐年增加,目前气化细渣的资源化利用已成为煤化工固废治理的难题之一。选取不同碳含量的气化细渣及其分离后富碳组分为研究对象,解析了其组成、孔隙结构和微观形貌等结构参数,基于热重分析仪探究了其在CO_(2)气氛下的气化反应性,并采用等转化率法分析了气化反应动力学,揭示了煤气化细渣及其富碳组分结构特性与其气化反应性的内在关联。结果表明:孔隙结构是影响气化细渣及其富碳组分气化反应性的关键因素,孔结构发达的样品具有更高的气化反应性。随气化过程升温速率升高,气化细渣及其富碳组分的气化反应区间均向高温偏移。此外,具有相对较高固定碳含量的气化细渣、富碳组分气化反应活化能随转化率升高而降低,而样品本身高灰分气化细渣、富碳组分的气化反应活化能随转化率的增大而升高。研究结果为气化细渣及其分离后富碳组分的资源化利用提供理论指导。

水煤浆气化过程中元素的迁移与富集特性

元素的迁移与富集特性对煤气化装置的长周期稳定运行有重要影响。本文运用X射线衍射、X射线荧光光谱分析等手段,对气流床水煤浆气化装置使用的煤及气化后的粗细渣进行了研究,发现Na、P、V、Ti等元素较容易在细渣中富集,Fe、Ca、Cr元素则容易在粗渣中富集。热力学计算结果表明,气化过程中V元素主要是以气态V2O_(3)或VO_(2)的形式存在;高温下S元素大部分以气态COS和H_(2)S等形式存在。在升温过程中Cr元素与Mg、Fe结合生成固相MgCr_(2)O_(4)、FeCr_(2)O_(4),1100℃后Cr元素较容易以CrO及Cr_(2)O_(3)形式存在于液态熔渣中。在管式炉中开展了弱还原性气氛实验,探究了温度对煤灰中元素富集的影响特性。结果表明,气化温度越高,Na、S元素易向气相富集,Ca、Fe、Cr元素易在熔渣中富集。

气流床气化过程多结构单颗粒煤焦燃烧-气化反应特性数值模拟研究

煤气化技术是现代煤化工的核心技术,气流床气化炉内的高温颗粒是气化反应过程的重要载体,其反应特性与其粒径、孔隙率及在气化炉内所处的反应环境密切相关。目前针对炉内颗粒开展的实验研究均需借助可视化装置,受到了气化炉内复杂的环境、高温内窥镜光路尺寸、内窥镜前端镜片抗颗粒污染能力及成像系统有效分辨率等诸多条件的限制。采用CFD数值模拟的方法,能够在更微小层面和颗粒内部对颗粒燃烧-气化反应过程进行研究,直观观测其行为特性。将颗粒设置为实心结构、凹孔结构和突起结构,比较了三种结构颗粒在不同环境温度和气固两相相对速度条件下的燃烧-气化反应特性。模型验证表明该模型能有效描述单颗粒煤焦反应特性。结果表明:不同结构颗粒模型有相似的火焰形态和温度分布特征,环境温度升高和气固两相相对速度增加均会使颗粒整体反应程度增加,气固两相相对速度对颗粒火焰形态和颗粒内部温度梯度的影响更大;随着气固两相相对速度的增加,结构对颗粒反应特性的影响更加明显;增大接触面积并不总是有利于颗粒整体反应的进行。

辐射废锅内辐射屏水冷管热变形数值模拟研究

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的有效途径,其中带辐射废锅的气流床气化工艺能够有效回收高温合成气显热,提高能源利用率。辐射废锅内部增设辐射屏水冷管,可在保持辐射废锅水冷壁整体结构紧凑的同时提高传热面积。为研究气化炉操作条件下辐射废锅内辐射屏水冷管的热变形,利用流体−结构耦合原理建立三维辐射屏模型进行模拟分析。模拟结果表明:在正常操作工况下,水冷管整体在距顶部5.30 m处温度达到最大值。在周向方向上,最靠近炉膛中心的1号水冷管表面温度成抛物线形分布,向火侧中间位置温度最高,向火侧和背侧最大温差达到60 K;在相邻水冷管的冷却作用下,2~5号水冷管表面温度成双峰状分布。水冷管的空间布置直接影响水冷管表面的温度分布。未加固定的辐射屏水冷管中最靠近炉膛中心的1号水冷管局部变形量最大为5.20 cm,π方向的最大偏移量为4.58 cm,超过相邻水冷管的间距,水冷管之间易发生碰撞。水冷管间增加固定后,水冷管发生整体变形,最大热变形量为3.28 cm,较未加固定的减小36.9%,π方向的相对偏移基本消失,水冷管之间的局部变形远小于管间距。增加固定可有效避免水冷管之间的碰撞。进口合成气温度和表面沉积的变化不同程度影响水冷管表面温度梯度和变形量,偏移方向均为水冷管的π/2侧。

郭庆华书法作品

郭庆华，河北书画诗词艺术研究院常务副院长，河北省书法家协会主席团委员，中华诗词学会理事，河北大学兼职教授诗书作品多次参展并获奖诗词手稿和书法墨迹被中外多家机构和个人收藏20I1年被评为”河北省地域特色艺术创作领军人物”，在新华网主办的中国收藏年度人物评选活动中荣获”2013中国最受藏界关注艺术家”称号．

隧道火灾重点排烟系统烟气控制效果及排烟效率研究

采用数值计算方法,考虑热释放速率、排烟量、排烟口间距、排烟口面积、尺寸比和隧道高度,研究隧道火灾重点排烟系统下烟气蔓延距离、温度分布、排烟口风速和排烟效率。结果表明:火灾烟气蔓延距离随排烟量的增大而缩短,隧道顶棚温度下降;在排烟量不变的条件下,更大的排烟口宽长比能够缩短烟气蔓延距离;而排烟口间距的变化对排烟效率影响不明显。基于研究结果,给出了5 MW和20 MW火源功率下的重点排烟系统排烟量和排烟口布置建议值。

对粮食价格上涨的调查与思考

目前,河南部分地区出现粮食价格上涨现象,虽然平均上涨幅度不大,但给普通居民的生活带来了困扰,诱发一定程度的抢购和囤积,也导致其下游产品层层上涨。这一切真实地告诉我们,粮食是构建和谐社会最重要的物资基础,粮食价格稳定和有效供给,是事关社会安定、经济发展、人民生活的大事,任何时候都不能掉以轻心。

高温气化条件下高钙镁准东煤灰熔融性及矿物质演化

气流床气化是煤炭清洁高效利用的重要途径,而高钙镁准东煤因其灰熔融温度较高难以直接应用于液态排渣的工业气化炉,深入研究准东煤灰高温熔融机理对其气化应用具有重要指导意义。采用试验分析与热力学模拟计算手段研究了高温(1100~1500℃)气化条件下高钙镁准东煤灰熔融性及矿物质演化,并考察了SiO 2添加对原煤灰熔融性及矿物质演化的影响。结果表明,气化温度小于1300℃时,高钙镁五彩湾煤灰中Ca主要以CaS形态存在于灰渣中,而Mg始终以MgO形态存在;气化温度升高至1400℃后Ca基矿物质逐渐熔于液相并在1500℃完全熔融,Mg则结合生成高熔点镁铝尖晶石,导致煤灰熔融温度较高。添加适量SiO 2可与煤灰中Ca、Mg结合生成易发生低温共熔的钙镁黄长石,从而显著降低煤灰熔融温度及液相线温度,所添加SiO 2与CaO结合的优先度高于MgO。此外,热力学平衡计算结果显示,即使在1600℃高温平衡状态下,五彩湾煤灰中部分Ca、Mg仍以高熔点单一氧化物形态存在,因此原煤灰液相线温度较高,热力学计算结果可为煤灰熔融性预测及高温矿物质转化提供参考。

面向生态系统评估的多源数据融合体系

基于生态系统服务功能的生态系统评估是识别生态环境问题、开展生态系统恢复和生物多样性保护、建立生态补偿机制的重要基础,也是保障国家生态安全、推进生态文明建设的重要环节。生态系统评估涉及生态系统多个方面,需要多要素、多类型、多尺度的生态系统观测数据作为支撑。地面观测数据和遥感数据是生态系统评估的两大数据源,但是其在使用时常存在观测标准不一、观测要素不全面、时间连续性不足、尺度不匹配等问题,给生态系统评估增加了极大的不确定性。如何融合不同尺度的观测数据量化生态系统服务功能是实现生态系统准确评估的关键。为此,从观测尺度出发,阐述了地面观测数据、近地面遥感数据、机载遥感数据和卫星遥感数据的特点及其在问题,并综述了这几类数据源进行融合的常用方法,并以生产力、固碳能力、生物多样性几个关键生态参数为例介绍了“基于多源数据融合的生态系统评估技术及其应用研究”项目的多源数据融合体系。最后,总结面向生态系统评估的多源数据融合体系,并指出了该研究的未来发展方向。

市政污泥与煤共气化灰渣黏温特性及机理

通过将市政污泥与煤混配制成污泥煤浆,可利用气流床气化技术实现污泥资源化、无害化、减量化处置。目前,有关市政污泥对气化煤灰黏温特性影响与机理研究较少,限制了污泥煤浆在气化领域的应用。选用一种典型气化用煤煤灰(YLA),配入不同比例市政污泥灰(SSA)以模拟污泥与煤共气化灰,测定原料灰样与混合灰样的灰熔融性与黏温特性。利用XRD分析与相图理论,研究熔渣降温过程中结晶趋势,并利用FTIR表征熔渣硅氧单元结构分布,阐明市政污泥灰含量对熔渣黏度的影响机理。结果表明:最理想的SSA添加比例为10%,且SSA质量分数超过30%会导致样品排渣性能急剧降低。SSA质量分数为10%时,流动温度已较低,且具有168℃可操作温度范围。SSA质量分数超过30%后,因灰中铁、磷含量显著增加,流动温度上升,可操作温度范围收窄,且因结晶趋势增强,临界黏度温度接近操作温度下限,易造成熔渣黏度剧烈变化。FTIR分析及峰值拟合结果表明,硅氧结构聚合度降低是熔渣黏度随SSA含量增加而不断降低的主要原因。

氨/甲烷扩散火焰中OH^(*)、NH_(2)^(*)和NH^(*)光谱辐射特性研究

基于火焰光谱诊断平台,利用光谱成像系统获得氨/甲烷扩散火焰的OH^(*)、NH_(2)^(*)和NH^(*)辐射分布,并结合CHEMKIN探究其反应机理。结果表明:与纯甲烷燃烧相比,氨掺混后火焰的OH^(*)辐射分布区域和辐射强度均降低较明显,在火焰下游分布形态向外延展。随着氨掺混比例的增加,NH_(2)^(*)辐射分布区域向火焰下游拉升,辐射强度增加。NH^(*)辐射分布区域基本不变,辐射强度随氨掺混比例的增加先增加后降低,在氨分数为0.2~0.3时达到最大。三个自由基辐射强度均随当量比增大而增加,其中OH^(*)分布偏向氧化剂侧,NH_(2)^(*)和NH^(*)偏向燃料侧。添加NH_(2)^(*)和NH^(*)反应机理后,模拟结果显示,NH_(2)^(*)的主要来源为氨的脱氢过程,掺氨比例的变化直接影响NH_(2)^(*)的生成,NH^(*)最大生成反应的反应生成率受氨和甲烷混合比例的影响。

无轨胶轮车自动打掩系统研发

对无轨胶轮车现有的制动系统进行深入研究,通过引入先进自动化技术,提出自动打掩系统的设计方案。通过实验室试装与调试,将自动打掩系统成功实装到无轨胶轮车上,并验证其可靠性和稳定性。为进一步验证系统性能,在试验场进行了全面的运行验证。结果表明,系统成功实现了自动打掩功能,并在不同工况下均表现出良好的性能,为无轨胶轮车的安全作业提供了保障。

混凝土声发射信号频率特征与强度参数的相关性试验研究

对不同强度指标的混凝土试块进行抗压试验,应用声发射及其定位技术对抗压试验全过程进行同步监测,分析混凝土受载破坏过程中声发射频率特征参数与混凝土强度指标的关系,研究混凝土受载破坏过程中内部裂纹的三维空间演化规律。研究结果表明:混凝土强度指标影响混凝土声发射信号频率特征参数。结合荷载-位移曲线对声发射振铃计数率和能率进行分析,发现C10和C20混凝土(低强度混凝土)声发射信号主要集中于弹性阶段初期和中期;C30和C40混凝土(中等强度混凝土)声发射信号处于受压全过程,声发射活跃期处于极限荷载处。通过对混凝土声发射事件进行空间三维定位,从微观上探明受载混凝土裂纹的萌生、发展和贯通的演化规律,对受载混凝土内部结构的变化有了直观的认识。

北方森林草原生态过渡带的遥感研究

借助遥感数据和ＧＩＳ软件，对内蒙古高原东南缘森林草原过渡带进行研究，利用１９９２—１９９３年间１２个月份的ＮＤＶＩ资料，分析研究区的ＮＤＶＩ分布格局。同时，通过主成分分析方法，对数据进行降维，提取前两个主分量，其中第一主分量代表ＮＤＶＩ的累计，第二主分量代表ＮＤＶＩ的年内变动程度。结果表明，由荒漠化草原带到森林带，在其第一主分量逐步增加的同时，第二主分量也随着增加。最后，再利用上述所得的两个主分量对研究区进行监督分类，分类结果较为满意。

高海拔隧道全尺寸火灾烟气及温度场特征试验研究

通过对海拔为4100m的高海拔隧道进行全尺寸火灾试验,揭示高海拔隧道火灾烟气下沉及温度场变化特征。试验采用三种不同尺寸火源(0.8m^2、1.0m^2、2.0m^2),对隧道火灾烟气蔓延特征、火区最高温度、隧道拱顶纵向温度分布进行研究。试验研究结果表明:隧道火灾试验初期及燃烧稳定阶段,火源附近隧道上层烟气与下层冷空气分界明显,火灾后期烟气下沉严重;较小风速有利于高海拔隧道小规模火灾烟气逆流层纵向和垂向蔓延的控制。隧道火灾温度场研究表明:隧道火灾温升速率随火源热释放率增大而增加;火源附近20m范围内温度衰减速率较快,远火源区域隧道拱顶纵向温度衰减较慢,趋于平缓;通过对火源上方拱顶烟气温度分析,发现隧道火灾探测采用差温报警模式较定温报警模式更加有效,并得出10℃/min的温升速率可基本满足高海拔隧道小规模火灾的初期报警;隧道拱顶纵向温度分布规律导致火源远场烟气下沉严重而近火源区域烟气层化较好的特征。高海拔隧道火灾温度分布特性试验研究,可为高海拔隧道火灾动力特性研究提供依据,为高海拔隧道人员疏散逃生提供指导及建议。