天然气铝熔炼炉内料堆熔化过程数值模拟与堆料高度优化研究

以天然气铝熔炼炉中铝料的熔化过程为研究对象,通过VOF模型捕捉气液界面,采用EnthalpyPorosity模型描述固液相变过程,对二维截面铝料熔化的非稳态过程进行数值模拟,研究铝料在熔化过程中的流动与传热行为,并对堆料方式单因素的影响进行分析。研究结果表明:在熔炼过程的前中期,熔化后的铝液累积在熔池烟气入口侧,导致已熔融铝液凝固;在铝料高度分别为2.94、2.64、2.34和2.04 m时,熔化速率随时间均呈现先减小后增大的规律;当料堆高度为2.64 m时,熔化时间最短,为3199 s,铝料平均温度最低,比基准工况下的平均温度低50 K,可以有效防止上层铝液过热,减少氧化造成的铸损。

铜浮渣转炉燃烧与传热过程数值模拟

本文以某铅冶炼厂铜浮渣转炉为研究对象,通过对同轴射流甲烷燃烧器的试验数据进行对比,对燃烧模型与湍流模型进行了对比验证,构建了铜浮渣转炉内多物理场数值模型,对转炉运行工况的天然气燃烧与传热过程进行了数值模拟,深入分析了炉内速度场、温度场和浓度场的分布规律。结果表明:转炉内天然气混合充分、燃烧完全,空燃比和烧嘴结构的优化空间较小。炉头的1^(#)、2^(#)烧嘴火焰主要通过热辐射向熔体传热,而炉身的3^(#)、4^(#)烧嘴火焰则主要通过热对流向熔体传热。截面平均温度沿炉长方向(从炉头至炉尾)逐渐降低。在3^(#)、4^(#)烧嘴所在的径向截面,平均温度出现极值点,其位置与平均速度的极值点基本一致。转炉耐火砖受侵蚀较为严重的区域分别位于炉头顶部与炉头渣线附近,导致侵蚀的主要原因在于壁面局部高温。

电厂锅炉实验虚拟仿真系统建设与应用

为开展能动专业核心课程“锅炉原理”的实验教学,校企合作开发了电厂锅炉实验虚拟仿真系统。基于两相流动与辐射对流传热原理构建的仿真系统,由风烟和汽水两大模型构成,严格遵守质量、能量、动量守恒方程。变负荷虚拟实验显示,随锅炉负荷增加,热效率降低、燃料耗量增加。根据辐射传热原理,结合火焰平均温度计算发现:只有炉膛出口烟温增加,才能保证炉膛传热负荷增加,继而抬升排烟温度,导致排烟热损失变大、锅炉热效率降低。锅炉原理实验虚拟仿真,可训练学生运用锅炉本体热力计算原理分析问题的思维,是落实创新能力培养的重要举措。

非均匀电场对高黏流体中气泡分散特性的影响

电场强化多相流相间分散和传质技术广泛应用于化工生产领域,气泡的尺寸和分散行为以及连续相的物理性质是影响多相流系统中传质效率的重要因素。本研究设计并搭建了荷电液气分散实验平台,对非均匀电场作用下气泡在高黏流体中的分散行为进行可视化研究。捕捉了气泡在生长和分散过程中的形貌特征,研究分析了电场强度和气体流量对气泡分散行为和气泡尺寸的影响。实验结果表明,随着电场强度的增大,当电邦德数(BoE)达到4.5时,空气在甘油中的分散行为由滴状模式转变为串珠模式;而在达到8.7后又转变为混合模式,并最终在电邦德数达到17.8时转变为电晕模式。气泡直径随电场强度的增大显著减小,相比于无电场条件下的气泡尺寸,当电邦德数达到6.4时气泡直径减小了80%。在混合模式下气泡破碎成大量微气泡,微气泡直径在100μm以下,从而有效增加了气液两相接触面积。同时,研究表明气泡分散模式的转变主要取决于电场强度,增大气体流量对气泡分散模式的转变和气泡直径的影响较小。在现有的数据基础上,在0<BoE<16范围内建立了气泡直径与电邦德数相关的预测模型。该研究结果可为电场作用下复杂流体中气泡的生长和分散行为提供参考。

基于蓄热式固定床气化装置的木质生物质固废气化CFD模拟

基于计算流体力学-稠密离散相模型,建立新型蓄热式气化装置的数值模拟模型,根据上吸式固定床气化特性优化了前处理设置,研究不同过量空气系数下炉内流体流速、压力、温度与组分的分布,分析炉内各组分质量分数在不同时刻及过量空气系数下的分布及演化规律。研究表明,颗粒床层为影响流体流速、压降的主要因素,流体流经床层产生了50~75 Pa的压降。炉内温度场呈现出明显的干燥-热解-还原氧化分区,各工况的温度曲线几乎重叠,大致存在4个拐点。在低过量空气系数区间,气化剂流率的提升对燃气组分影响不大。气化装置的设计有利于提升燃气中H2的质量分数及CO/CO_(2)的质量分数之比,有效提升了燃气热值。

凸台板式换热器流动沸腾的数值研究

使用Fluent仿真软件对凸台板式换热器水侧的流动沸腾换热机理进行了数值模拟研究。结果表明:流动沸腾换热伴随着汽泡的生成、长大、合并和破裂等过程,沸腾换热系数随着入口流速的增加而增大,最佳流速为0.125m/s。相对于最低流速,沸腾换热系数提高了96.6%-102.3%。但是,随着流速的增加,含气率明显降低。如果想要得到更多蒸汽,需要降低流速,并考虑凸台板式换热器末端干涸现象,以防止传热恶化。在凸台板片的凸台间距为18mm时,流动沸腾换热系数最佳。

一维炉系统的调试实验

为研究一维炉内的燃烧情况,以稻壳粉作为燃料,在一维炉上进行燃烧调试实验,对原稻壳粉和燃烧后的灰分进行热重分析,通过烟气分析仪对尾部烟气的检测结果来判断稻壳粉的燃尽情况,以此来调整风量和燃气量的配比。结果表明:尾部烟气中氧气含量和灰渣中固定碳的剩余量在理论计算的误差范围内,说明一维炉实验台密封性良好,自动化程度高,可以较好地保证实验的准确性。

蓄热式废气氧化炉的焚烧方案和关键设备研究

详细介绍了蓄热式废气氧化炉的焚烧方案,主要包括蓄热式废气氧化炉的工艺流程、设备组成和蓄热体的工作模式。并采用CFD计算方法,对富氢燃料燃烧器的设计和蓄热体的传热阻力计算进行了深入研究,优选出燃烧器合适的配风结构和蓄热式废气氧化炉的最佳换向时间,并制定该蓄热式废气氧化炉装置的自控时序表,为工程设计提供指导。

富氧燃烧条件下加热炉内辐射传热分析

为了获取加热炉富氧燃烧的最佳氧气体积分数,对灰气体加权和(WSGG)模型进行改进,使其适用于富氧燃烧条件下的气体辐射传热计算,并利用改进后的模型研究了富氧燃烧条件下加热炉内温度和氧气体积分数对烟气发射率和钢坯表面热流密度的影响.结果表明:随着烟气温度的升高,在增氧燃烧方式和干烟气再循环燃烧方式下,烟气发射率均先增大再减小,在湿烟气再循环方式下,烟气发射率持续减小;在增氧燃烧方式下,烟气温度超过1300 K后,钢坯表面热流密度的降低幅度逐渐增大,而在烟气再循环燃烧方式下,钢坯表面热流密度随烟气温度的升高呈线性下降趋势;随着氧气体积分数的增加,增氧燃烧方式下钢坯表面热流密度增加幅度较大,该燃烧方式下加热炉内预热段、加热段和均热段的最佳氧气体积分数分别为30%~34%,28%~31%,26%~28%;而在干湿烟气再循环燃烧方式下,随着氧气体积分数的增加,炉内钢坯表面热流密度仅略有增大.

深度学习在易结焦加热炉温度场软测量应用总结

易结焦加热炉燃烧过程不稳定,会引起炉管局部超温,导致加热炉的损耗和破坏,因此实际工程中需要对加热炉各处的温度进行测量。文中提出一种基于红外图像与计算流体力学(CFD)的加热炉炉管温度场软测量方法,利用不同工况数据构建实验数据集,建立深度学习训练温度场实时预测模型,实现输入工况后模型即可输出对应温度场,实现工业加热炉温度场的软测量。本研究通过CFD仿真计算得出的温度场与炉管壁热电偶实测值误差均在5%以内,因此可以认为CFD仿真得到的加热炉三维温度场能够很好地代表炉膛内的真实温度场。

混铁炉煤气烘烤富氧燃烧控制方法及实践

通过对混铁炉在生产过程中煤气燃烧烟气的研究,分析其对混铁炉煤气消耗的影响,结合实际生产状态,进行了富氧燃烧工艺改进以及制定各项预防措施,解决其大量热量随燃烧废气排放损失、热效率低的问题,降低混铁炉烘烤煤气消耗并应用于生产实践。

浅谈特种设备检验机构的工业锅炉节能监管工作

工业锅炉作为重要的能源消耗设备,在生产生活中起着不可替代的作用。由于其能耗较高和排放问题,工业锅炉的节能与环保问题日益受到关注。特种设备检验机构作为行业监管的重要一环,其在工业锅炉节能监管工作中的作用至关重要。因此,文中将探讨加强工业锅炉节能监管工作的必要性,并详细介绍特种设备检验机构在此过程中承担的具体职责和措施。

660MW火电厂热控系统故障问题分析及优化

[摘要]:PLC系统被广泛的应用于660MW火电厂系统中,是以一种弱低电压和电流为中间转换形式来实现指令传递,但由于PLC热控系统程序复杂,同时影响因素较多,当受到干扰时,会对火电厂的生产运行形成影响。本文通过对热控系统干扰的不同类型以及其运行原理等展开分析,包括控制机柜干扰、电磁干扰以及接线感干扰等,并提出了切实可行的解决对策,以期形成更加有效的抗干扰效果。

锅炉汽包滑轮组吊装施工技术的应用

本文根据循环流化床锅炉汽包的安装位置以及参数等实际情况进行了分析,通过对吊装用的各工器具选择和受力计算,确定了汽包最优的吊装方法并进行了应用,保证了汽包的吊装安全。

数字式控制器在工业炉烧嘴的应用维护

2023年下半年,中国钢铁行业面临多重挑战。从需求方面,国内钢铁表观需求量从2020年达到9.25亿吨后逐年下降,到2025年可能降至8.68亿吨。需求结构上,低端钢材需求加速下降,而中高端钢材需求稳中有升。其次,盈利方面,由于经济增速放缓和供需压力增加,预计全年钢价将呈弱势运行,均价可能较2022年下降200元/吨至300元/吨,全年运行区间在2800元/吨至3700元/吨之间。最后,环保和原料方面,环保政策趋严,原料自主可控的需求增强,这些因素都对钢铁行业构成压力,为了应对当前严峻形式,各地钢铁厂开始寻求改变,进行设备优化技术改进,降低生产成本。

锅炉水质酸碱度的常规化验方法及意义

在社会经济快速发展过程中我国钢铁行业越来越繁荣,在钢铁厂运行过程中锅炉属于非常重要的部件,其能够在很大程度上决定钢铁厂的运行情况。钢厂工业锅炉主要作用就是热力发电,倘若锅炉内水质无法满足相关要求,不但会在一定程度上阻碍正常生产,而且会导致锅炉的运行效率和使用周期降低,最终导致钢厂经济效益受损,因此相关人员必须充分重视锅炉水质常规化验工作,进而为钢厂机组正常运行提供保障。在本次研究中,笔者将首先介绍锅炉水质常规化验的意义,然后分析锅炉水常规化验方法,最后详细阐述锅炉水pH值、碱度连续测定方法,并且提出锅炉水常规化验质量提升措施。

关于提高火电厂热工保护装置可靠性的探讨

在火电厂运行的过程中,由于热工设备存在一定的复杂性,导致其出现故障问题。本文主要针对该方面进行分析说明。首先对火电厂热工保护装置可靠性展开了概述;其次阐述了目前我国火力发电厂锅炉汽轮机机组发生故障后处理措施及具体方法;最后提出加强我国火力发电机组汽轮质量管理和提高汽轮厂员工安全意识等策略来有效提升火电厂热工设备运行可靠性水平,从而确保在激烈的市场竞争中占据优势地位。

基于串级PID算法的加热炉温控嵌入式软件自动化设计

为了解决加热炉出口温度控制要求严格以及设计验证困难的问题,建立了加热炉温控系统模型,比较了单回路和串级PID算法的特点,利用串级PID算法提高了加热炉温控的准确性和稳定性,适合时变扰动、较大惯性、自动平衡和高阶系统的特点。将加热炉温控系统MBD工程化,基于STM32F103R6Tx微控制器,采用多软件联合开发的方法,利用STM32CubeMX软件初始化微控制器,Simulink软件构建系统并自动生成C工程,Keil软件补充功能代码,Proteus软件现象仿真,实现了嵌入式软件自动化设计,提高了设计的优越性和效率性。

真空高温热解炉多均匀化温度优化设计

真空高温热解炉是一种研究基元反应的实验装置,其炉内的高温使分子分解成不同的小分子自由基等中间体,中间体再继续反应生成复杂的反应产物。传统热解炉的恒温区只有整个加热区长度的三分之一左右,且炉管末端温度下降过快,导致小分子自由基等中间体在温度的变化下继续发生反应,不利于反应动力学测量。通过COMSOL仿真软件对热解炉内部加热情况进行有限元仿真模拟,并通过热解装置对仿真结果进行实验验证。采用改变主要加热区的电阻丝缠绕密度,以及增加炉管末端出口额外后加热区的方法,实现热解炉内大比例恒温区占比,恒温区比例甚至可以达到加热区长度的80%,以及入口升温迅速、出口降温缓慢可控的效果,大大改善了热解炉内部加热情况,利于在炉管末端取样测量,便于研究基元反应动力学。优化后的新型热解炉也可以应用于其他领域,例如一些材料的热处理、加工、制备、烧结、焊接和镀膜等方面,温度分布的优化对其同样具有重要意义。

工业锅炉节能减排现状及对策

生态文明建设是五位一体战略布局中的基础保障,因此环保被高度重视。工业锅炉节能减排是环境保护的重要方向。但存在的一些问题,例如管理不完善、监管不严、运行维护不达标、燃煤质量差、水质不合格、缺乏创新等,增加了节能减排的艰巨性。通过分析工业锅炉节能减排的现状、影响因素,提出了相应对策,从而进行针对性、全方位优化升级,提升节能减排效率,实现生产效益与生态环境的和谐发展。