焦炉上升管荒煤气显热回收技术研究

1前言目前对焦炉上升管荒煤气显热回收技术的研发尚处于起步阶段,国内众多焦化企业已开展了不同程度的荒煤气显热回收利用工作,但是尚未达到合理有效回收利用的目标。传统工艺通过采用70?80℃循环氨水喷淋高温荒煤气直接急冷,荒煤气中的高温热量被汽化的氨与水蒸气吸收后,变成80?85℃低温热源,这些低温热源随着荒煤气进入初冷器,最终被循环水带走,造成能源的大量浪费。

管内插入扭带及螺旋线圈的传热与阻力特性实验研究

实验研究了以空气为工质的管内插入扭带与螺旋线圈的传热与阻力特性,在3000<Re<22000湍流范围内获得了管内插入5种不同结构参数的扭带(Y=4.76～9.52,X=0.714～0.952)、一种螺旋线圈(p=20 mm,e=2 mm)以及扭带(Y=4.76,X=0.714)与螺旋线圈(p=20 mm,e=2 mm)复合的实验数据。研究表明,在管内采用插入式扭带,可使Nu提高32%～56%,f提高157%～208%,在管内插入螺旋线圈,Nu提高70%～88%,f提高705%～808%,而在管内插入两者复合结构,Nu提高117%～133%,f提高859%～893%,即管内插入物可显著提高空气的管内换热系数,但同时也带来流动阻力的增大。通过多元线性回归,拟合出了扭带管的Nu和f的统计关联式,为换热器设计和改造提供了理论依据。

流化床生物质气化过程的三维数值模拟

建立生物质鼓泡流化床气化过程的动力学三维数理模型,气相采用k-ε湍流模型,固相采用基于颗粒动理学理论封闭模型,并自编化学反应子模型。研究了气化炉内固相体积分数、各相的速度以及气化产物的组分的分布,并预测了水蒸气与生物质质量比(S/B)对气化的影响。在鼓泡床的下段固相和气相的速度均呈现振荡变化,特别是在床高H=0.18 m处,由于物料的加入,两相速度在此附近有较大的振荡。在接近鼓泡床床层表面,固相的速度达到了最大。随S/B的增加CO、H_2的摩尔分数增加,CO_2、CH4的摩尔分数减少,在S/B=3.4时,各气体的摩尔分数趋于稳定。

铁矿石载氧体无烟煤化学链燃烧特性研究

化学链燃烧是一种能够实现CO_2内分离的新型的燃烧方式。基于单流化床和串行流化床反应器,研究了铁矿石为载氧体的无烟煤化学链燃烧特性。考察了常规煤气化和化学链燃烧条件下的无烟煤转化特性,并基于串行流化床揭示了温度对无烟煤化学链燃烧特性的影响规律。结果表明:载氧体的存在显著加速了煤气化反应的进行。燃料反应器出口CO_2体积分数在950℃将近90%,铁矿石对煤气化产物有较高的反应性能。燃料反应器出口未检测到C_2-C_4碳氢化合物,铁矿石作为一种合适的潜在的载氧体可应用于煤化学链燃烧过程。

基于水泥/CaO修饰铁矿石载氧体的煤化学链燃烧试验

煤化学链燃烧是一种基于CO_2零排放的新型燃烧方式。对铁矿石加以水泥/CaO修饰,在串行流化床上进行煤化学链燃烧试验,考察了修饰后的载氧体对煤转化特性及含N气体排放的影响。结果表明:相比于铁矿石载氧体工况,采用修饰铁矿石能够促进煤及煤气化产物在燃料反应器中的转化,从而提高CO_2捕集效率并降低额外耗氧率;采用修饰铁矿石减弱了燃料反应器中的还原性气氛,燃料反应器中的NO析出增加,而空气反应器中的NO析出减少。

流化床异重非球颗粒混合特性试验研究

建立了横截面200 mm×200 mm、高1200mm固体废弃物流化床三维冷态实验装置,选取两种形状和尺寸相同、密度差异明显的非球形颗粒模拟固体废弃物,与粒径为0.18mm的石英砂床料组成双组分和三组分混合物,研究了不同操作参数下非球形颗粒的特征浓度分布。此外,提出了基于特征浓度标准差的无因次混合指数,获得了固废流化床内非球颗粒在不同操作参数下的混合质量。

计及先验知识及烟温偏差约束的四角切圆锅炉燃烧优化

对某660 MW切圆燃烧锅炉进行了单因素调整试验。基于试验数据,建立强化趋势学习的先验支持向量机(先验SVR)模型,实现了CO、飞灰含碳量、NO_x浓度、烟温偏差等参数的软测量。结果表明,先验SVR模型比基于交叉验证法的PSO-SVR模型具有更好的泛化能力,建模平均相对误差降低2%左右,能正确地描述燃烧特性。在此基础上,采用多目标遗传优化算法,计算不同烟温偏差限值条件下的锅炉效率最高、NO_x最低的Pareto前沿线,推荐运行方式的烟温偏差较传统燃烧优化结果降低25℃,电站锅炉在安全范围内能够更加经济、环保地运行。

光场层析成像三维流场测量方法研究

光场相机通过一次曝光能同时记录光场的辐射强度、位置及方向信息。本文利用单光场相机代替多相机系统记录三维流场图像,研究了一种基于光场成像理论的层析粒子图像测速(光场tomo-PIV)技术,用于三维流场3D-3C速度场的测量。在粒子场重建中,提出一种适用于光场相机的Multiplicative First Guess-Expectation Maximization(EM)层析重建技术。进行了数值模拟验证该算法的准确性。首先,利用光线追迹技术产生粒子的光场图像;然后利用MFG-MART反演光场图像重构出三维粒子场;最后,利用三维互相关技术计算3D-3C速度场分布,并对比分析了两种不同互相关窗口尺寸下的速度场精度。然后,搭建了基于单聚焦光场相机的tomo-PIV系统并开展了实验研究。数值模拟及实验结果表明所提出的方法能够用于3D-3C速度场的测量。

多层球粒子彩虹光强分布特性研究

基于多层球Debye级数分解理论,计算了不同参数下多层球粒子一阶彩虹的光强分布,分析了多层球粒子的参数-折射率指数因子对多层球粒子的一阶彩虹主峰角位置的影响;同时根据多层球Debye级数分解理论,将多层球粒子的各阶彩虹进行分离,对不同特性散射结构的光强分布进行了研究,分析了各阶干涉强度对散射场的贡献。