并联管束流动及换热虚拟可视化动力学模型构建

随着现代互联网、通信及人工智能技术的迅猛发展,工业设备的智能化、实时化运行和管理的要求被日渐重视,因此,构建合理的设备运行模型是必要的。基于实验用并联锅炉管束的流动与传热基本特性,本文分析构建了并联管束运行操作时管内工质流动与传热过程的相变模型和动态可视化模型,实现设备虚拟动态的实时展示,对教学机构的科学研究和运维人员的岗前培训、动力锅炉行业的智能化发展具有积极意义。

低氮氧化物煤粉燃烧器虚拟模型构建研究

随着互联网、通信及人工智能技术的迅猛发展,工业设备的智能化、实时化运行和管理要求被日渐重视,构建合理的设备运行模型十分必要。本项目从浓淡型低氮氧化物燃烧器的主体功能出发,分析构建了该型燃烧器的运行操作时的热平衡、风烟平衡和风粉混合输运扩展模型,构建了燃烧器的功能化拆装模型,并通过模型的抽取功能简化了边壁厚度对模型的存储影响,加强了设备虚拟动态展示的实时性,对于模型的科学研究、运维人员的岗前培训和动力锅炉行业的智能化发展具有积极意义。

重油在氧化铝多孔介质中浸润燃烧特性

为解决重油在燃烧过程中存在燃烧稳定性差、效率低、环境污染严重等问题,对重油浸润Al_(2)O^(3)泡沫颗粒的试样进行了热重实验,同时采用MacCallum-Tanne热分析动力学方法分析了重油燃烧过程活化能的变化关系。结果表明,浸润有Al_(2)O^(3)颗粒的重油试样在低温氧化(LTO)温度区间质量损失较没有浸润Al_(2)O^(3)颗粒的重油试样的显著降低,峰谷结构更加单一,在燃料沉积(FD)温度区间则影响不大;浸润Al_(2)O^(3)颗粒的试样峰值热流和反应热均小于原油试样;转化率在90%~100%时,浸润Al_(2)O^(3)泡沫的油样活化能下降。表明Al_(2)O^(3)多孔介质泡沫颗粒的蓄热作用对于改善重油油样中的重质成分的热解和燃烧极为有利,有利于促进重油的燃烧和燃尽。

餐厨垃圾典型组分的热解产物分布特性

基于餐厨垃圾复杂组分导致的热解机理尚不明确,文章研究了餐厨垃圾典型组分淀粉与蛋白质的热解特性。研究结果表明:当热解温度为300~700℃时,淀粉的热解油产率高于蛋白质;当热解温度为500℃时,淀粉具有最高的热解油产率(62%),热解油的主要组分为呋喃类衍生物和糖类;当热解温度为400℃时,蛋白质具有最高的热解油产率(46%),热解油主要由含N杂环、酚类和酰胺/胺类等物质组成,且其中芳香族化合物的含量要显著高于淀粉热解油;在淀粉与蛋白质热解过程中,其热解焦表面的化学结构差异明显,其中蛋白质热解焦中N-H键和氨基酸结构的C=O键的强度随热解温度的升高而降低,而淀粉热解焦中酮类结构的C=O键的热稳定性较好,在高温下,其强度会有所增加。

基于多孔介质模型的电厂凝汽器汽侧流动特性

针对凝汽器管束区的分形及其分布阻力特性,建立基于凝汽器管束区乏汽流动多孔隙率的多孔介质模型,并分析管束区乏汽的速度、流量及压力的变化。研究结果表明:在均匀管内换热条件下,该结构类型的凝汽器中的凝结效果主要取决于管板外边界附近的冷却管束的换热,而且上管束区域的冷凝效果比下管束区的冷凝效果差;在空冷区中,对称分布的高动压区使得流入空冷区中的乏汽转向流入凝结管束区中,一方面避免了工质直接通过排汽口排放的损失,另一方面,该动压区所处的位置以及动压随负荷发生变化,尤其是在240 MW负荷附近的工况条件下变化显著,将导致排气口带走更多的工质。

锅炉刚玉质卫燃带结渣特性实验研究

采用X射线衍射、扫描电镜及能谱分析等方法对氧化性气氛下典型粉煤灰样在刚玉质耐火板材上的结渣样进行了测试,并对渣样的形貌及物相特性进行了分析研究。结果表明:氧化性环境中灰渣成分将出现偏聚现象,过渡族金属元素由于具有多种稳定的离子结合键,因此其晶体的键价具有尽可能使结渣过程中的结合能达到最低的状态,从而形成富集区;富集区与渣中其它位置处的结合性能存在较大的差异,加之其微观结构体现出疏松的枝状结构,阻碍了渣板以及灰渣内部的结合,有利于提高耐火板的抗结渣性能;与此同时,耐火板中的Cr具有明显的偏聚倾向,而且偏聚程度越高,导致同一种灰样在相同的烧结环境中结晶度越高,从而使得烧结灰样玻璃态物相减少,进一步提高了耐火板的抗结渣性能。

燃煤电站锅炉碳化硅质卫燃带表面结渣行为

采用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射等方法对燃煤电站锅炉SiC质卫燃带上结渣的渣样进行了测试,并就渣样的形貌、结晶物相转化特性及其渣样成分分布进行了分析研究.结果表明:煤颗粒的不充分燃烧造成碱性金属阳离子向SiC耐火板侧发生扩散,但难以穿过耐火板表层的SiO2保护膜,从而与SiC质卫燃带通过机械结合的方式相互黏结在一起;方晶石和鳞石英易与耐火板发生熔融冶金结合,形成较强的黏结作用,但是耐火板处熔融的片状鳞石英和方晶石含量较少,因此渣、板之间总体的黏结作用较弱.

低碱酸比煤灰在碳化硅质耐火板上的煅烧结渣特性

采用了扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射等方法对高温煅烧下酸性煤灰在SiC质耐火板上煅烧渣样进行了测试,并就渣样的形貌、渣样成分及与SiC质耐火板之间的高温煅烧结渣特性进行了分析。结果表明:高温煅烧下,低碱酸比煤灰的结渣难以破坏SiC质耐火板表层的SiO2保护膜,其在SiC质耐火板上灰渣的结晶度取决于煤灰本身受高温煅烧的影响。随着温度的升高,煤灰的结晶度呈指数下降趋势,特别是在接近始变形温度1 450℃处,结晶度降为21.08%。因此,高温煅烧下低碱酸比煤灰更加容易在SiC质耐火板上黏连结渣。

基于耐火材料的粉煤燃烧过程结渣特性

采用光学显微镜,X射线衍射等方法对煤粉气流燃烧过程在不同耐火板上的渣样进行了测试,并就渣样的形貌及结晶特性、渣样成分与不同耐火板之间的高温烧结特性进行了研究.结果表明:灰分中碱性金属氧化物含量较低的煤粉气流燃烧过程中,SiC质耐火板与熔融煤灰的结晶度明显高于刚玉质耐火板;刚玉质耐火板在粉煤焦炭颗粒开始着火燃烧时灰渣结晶度达到最小,约为35%,SiC质耐火板与熔融煤灰结晶度在焦炭颗粒旺盛燃烧区达到最大,约为58%,较好地反映了渣板之间的黏结作用.

粉煤燃烧过程的熔融煤灰在刚玉上的结渣特性

采用光学显微镜、X射线衍射等方法对煤粉气流燃烧过程中在刚玉质耐火板上结渣的渣样进行了测试,并就渣样的形貌及结晶特性、渣样成分与刚玉之间的高温烧结特性进行了分析研究.结果表明,煤粉气流焦炭颗粒着火燃烧时释放出的CO使焦炭颗粒处于还原性气氛中,降低了灰渣熔融温度,增强了熔融煤灰与耐火板之间的粘结作用;耐火板中的Cr2O3和煤灰中的Fe2O3,CaO,TiO2等晶核剂在煤粉燃烧过程中对刚玉质耐火板上的灰渣结晶程度的影响明显,Al2O3对刚玉质耐火板上熔融煤灰冷却过程的成核结晶作用不明显;灰渣的结晶度较好地反映了灰渣与刚玉质耐火板的粘结作用,在焦炭颗粒着火燃烧区域,煤样I和II灰渣的结晶度最小,分别为49%和32%左右.

基于多孔介质模型的低质燃气燃烧排放特性数值模拟

为了研究多孔介质体应用于锅炉设备中的燃烧排放特性,根据多孔介质燃烧理论,建立了甲烷/二氧化碳(1∶4)预混低质燃气在2.8 MW的热水锅炉中燃烧的单步反应模型。通过Fluent软件进行数值模拟,对比分析了多孔介质体的材料、安装位置及孔隙率对燃烧特性的影响,得出了燃烧温度分布以及燃烧排放物分布变化云图。研究结果表明,多孔介质材料选为碳化硅、孔隙率选为0.5、多孔介质体安装在800mm处,更有利于锅炉的燃烧。

环境气氛作用下煤灰在刚玉质耐火板上的表面结渣行为

采用了扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射等方法对不同环境气氛下熔融煤灰在刚玉耐火板上煅烧渣样进行了测试,并就渣样的形貌、成分分布及与刚玉质耐火板之间的高温烧结特性进行了分析研究。研究结果表明,氧化性气氛下,碱性氧化物促进了煤灰在刚玉耐火板上的黏结作用,特别是Al含量较高的耐火板更有利于促进其发生共晶反应。还原性条件下,煤灰中生成的FeO具有很强的助熔效果,促使矿物之间产生低熔点的共熔物,同时Fe、Cr、Ti的扩散偏析减弱,加强了熔融煤灰对耐火板的黏结作用。

放热条件下的燃油油雾燃烧过程混合特性研究

为了研究在燃油油雾扩散燃烧过程中炉内烟气混合特性对油雾气流着火及燃尽性能的影响,针对2 t/h卧式锅壳锅炉的结构特点,建立了炉膛散热条件下油雾燃烧的非预混燃烧模型,并分析了炉内烟气的速度及温度分布特性。研究结果表明:在油雾燃烧过程中因蒸发吸热使得炉膛入口气流初始阶段的温度变化较小,轴向气流着火点的位置不受入口风速的影响,即均在离出口约0.7 m处;回流区随着风速的增大而增大,降低了轴线方向主燃烧区域的空间,不利于油雾燃料在炉内燃尽;最大回流速度随入口风速的增大而不断增大,当入口风速为7 m/s时,既有利于强化初始阶段的回流效应,达到促使油雾气流预热着火的目的,也有利于主燃烧区燃料的充分燃烧。

高温煅烧下碳化硅质耐火板上的煤灰结渣特性

采用扫描电镜、能谱分析仪和X线衍射仪等对高温煅烧下煤灰在SiC耐火板上的煅烧渣样进行测试,并分析渣样的形貌、渣样成分及与SiC质耐火板之间的高温黏结结渣特性。研究结果表明:随着温度的升高,熔渣碱性金属氧化物的均匀成核结晶增强,促进耐火板表层SiO2保护膜解体,加速SiC在熔渣中扩散,这使得灰渣对SiC质耐火板的黏结作用在初始变形温度处最强,相应的结晶度最小,为49.68%。

刚玉质耐火板上灰沉积量对结渣的影响

采用了扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射等方法对熔融煤灰在刚玉耐火板上的渣样进行了测试,并就渣样的形貌、渣样成分及其与刚玉质耐火板之间的高温烧结特性进行了研究。研究结果表明:在还原性气氛下,经1250℃的高温煅烧5 h后,灰渣在耐火板上沉积扩散作用将会达到扩散平衡;在相同的沉积面积上,沉积的灰量越多,为减小与耐火板表面粘结的自由能,扩散进入耐火板表面低温共熔成分越多,贴近耐火板处灰渣的结晶程度变小,煤灰中熔融成分在刚玉质耐火板上的粘连作用越显著。

锅炉碳化硅质卫燃带上灰渣扩散行为

采用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射等方法对燃煤电站锅炉SiC质卫燃带上结渣渣样进行了测试,并就紧贴卫燃带渣样断面的物相转化及结渣方向的扩散特性进行分析研究。结果表明,灰渣结晶度变化主要取决于钙长石、铁尖晶石和SiO2的物相与晶相的转化,而且越靠近SiC质卫燃带表面,灰渣成分细化越显著。灰渣中的碱性离子成分在紧贴SiC质耐火板的渣样中扩散均匀,并沿结渣断面方向的扩散逐渐趋于热力学稳定状态,有效避免Si质量分数高的煤灰对SiC质卫燃带侵蚀结渣作用。

CFB锅炉多点排放二氧化硫污染预测

循环流化床锅炉(CFB)多点排放时,直接测量分析对环境的影响较为困难。为了确定其中SO2对环境的影响,通过对SO2在CFB锅炉生产过程中的生成、转化和大气中的扩散分析,建立了多点排放的SO2污染预测正态分布模型。模型结果表明,多点排放时大气SO2的浓度分布仍满足正态分布特征,并较好地反映了最大落地浓度及位置,这对于依据区域大气SO2总量控制,确保和提高设备与工艺系统的清洁生产能力提供了可行依据。

CFB锅炉多点排放大气环境污染风险预测

循环流化床锅炉(CFB)脱硫除尘系统复杂,操作不当容易导致大气污染事故的发生。通过对CFB锅炉多点排放时大气污染因子及其在大气中的扩散分析,建立了多点排放时SO2和总悬浮物颗粒(TSP)的大气环境污染的风险预测模型。模型结果较好地反映了CFB锅炉风险排污的影响因素及其环境容量的限值要求,这对于合理控制风险排污条件,加强现有CFB的运行管理是必要的。

锌精馏铅塔冷凝器换热数学模型研究

针对冶炼厂锌精馏过程中铅塔冷凝器实际冷凝能力明显比其设计容积热负荷低,但却不能避免冲顶事故的发生.目前仅通过坼除冷凝器顶部防爆装置以提高散热强度的现状,根据二系统1#铅塔冷凝器不同散热方式;通过对器壁散热状态的测试,并利用能量守恒原理,建立了冷却过程的换热数学模型;该模型充分考虑了各种散热方式的换热能力,较为全面地反映了冷凝器目前的换热状况,为冷凝器强化传热和结构优化,提高冷凝器的有效容积热负荷具有一定的现实意义.

木质纤维类生活垃圾热解过程矿物质和碳结构的演化规律

使用水平管式炉,在不同热解温度（500~1 000℃）条件下对废纸屑和樟树叶两种木质纤维类生活垃圾进行了热解实验,分别采用X射线衍射（XRD）和拉曼光谱研究了样品所含矿物质和碳结构随热解温度的变化。结果表明,废纸屑和樟树叶含有的主要矿物分别为方解石和草酸钙,在500℃之前草酸钙全部转化为方解石,焦样中的方解石在800℃以后逐渐分解并形成生石灰。拉曼光谱对生活垃圾焦的碳结构变化非常敏感,低温热解时生活垃圾的大分子结构发生缩合和解聚,产生了孤立sp2碳原子,导致峰参数D1峰半高宽和峰面积比值ID1/IG逐渐增大;高温热解时晶体sp2碳原子增多,导致D1峰半高宽和ID1/IG逐渐减小。焦样的碳结构有序度随热解温度升高先降低后提高。