带燃烧器分解炉中多模型耦合的数值模拟

针对带燃烧器的分解炉建立模型并进行燃烧与分解耦合及NO_(x)转化的数值模拟。其中,采用多表面反应模型来计算焦炭的燃烧过程,深入剖析煤粉燃烧机理,通过自定义反应速率考虑CO_(2)分压对生料分解的影响,通过分析CO与NO的交互关系研究NO_(x)的转化情况,模拟结果与工程数据取得合理一致性。结果表明:燃烧器的存在使得煤粉大量集中在壁面附近,并沿壁面进行燃烧,极易对分解炉壁面造成损伤。煤粉燃烬率很高,其主燃烧区位于2.53—7.73 m内。生料入炉后,在9.04 m高度处迅速分解,最终分解率为91.7%,由于生料的初始分解位置高于煤粉主燃区的位置,煤粉燃烧与生料分解整体耦合性较差,炉内存在2处明显的局部高温。来自分级煤管的煤粉燃烧产生大量CO,有效地还原来自烟室的NO,还原率达到57.5%。

煤矸石高效利用系统在降低水泥烧成煤耗中的应用

为降低水泥生产煤耗,同时实现煤矸石固废的高效高价值利用,设计出煤矸石高效利用系统。系统将煤矸石单独粉磨后送入分解炉内燃烧,喂入分解炉内的煤矸石粉量为3 t/h时,煤矸石带入的热量为3.82 kg/t;此时,熟料烧成热耗降低了3.32kg/t,计算得煤矸石粉的热效率为86.95%,节煤效益为393元/h;去除煤矸石粉加工成本后,可增加经济效益为123元/h,折合单位熟料生产成本降低0.95元/t。

不刮瓦轴承的两个基础理论及其实例计算分析

不刮瓦轴承在我国水泥工业应用中存在两个问题:一是对其形成楔形间隙的必要性和重要性的认识模糊甚至存在疑虑;二是担心管磨机主轴承球面瓦的巴氏合金轴瓦会被压坏。为消除当前不少人对不刮瓦轴承技术的疑虑和担心,通过对不刮瓦轴承两个基础理论及其实例计算进行分析,得出结论:(1)不刮瓦轴承即无负荷时轴颈与轴瓦接触角φ=0的滑动轴承,是一种当前最先进的滑动轴承;(2)在管磨机中,水泥磨机主轴承轴瓦的负荷是最大的或者说是最重的,经过实例计算表明其安全系数n最小者竟然大于10,表明巴氏合金轴瓦是绝对不会被压坏的。

国外水泥工业低碳燃料类项目研究

本文从项目组织、项目目标、工艺技术特点和研发进展等方面跟踪了国外水泥工业低碳燃料类项目。研究了CEMEX公司与芬兰Coolbrook公司合作的水泥窑电气化项目,简述其RotoDynamic Heater™电力技术;介绍了CEMEX公司、桑迪亚国家实验室和Synhelion公司牵头的Solar MEAD项目,分析了其利用太阳能生产熟料的技术原理;还涉及CEMEX公司水泥厂以氢气作为燃料、英国Hanson公司Ribblesdale水泥厂氢能试验相关内容。

碳纤维复合炭黑导电砂浆导电性能及其电热功能研究

本研究介绍了碳纤维复合炭黑导电砂浆的制备方法、导电性能和电热功能研究。导电砂浆作为一种新型的功能性建筑材料,具有导电性能和电热功能,可以应用于感应加热、防冰除雪等多种场景。为了改善导电砂浆的性能,试验探究了采用碳纤维和炭黑复合的制备方法,并分析了碳纤维掺量对导电砂浆电阻率和电热功能的影响。实验结果表明,最佳的碳纤维掺量为胶凝材料质量分数的1%,炭黑掺量为胶凝材料质量分数的0.4%,在通入10 V交流电压下1 h后,试样温度升高13.3℃。电性能测试还证实了碳纤维复合炭黑导电砂浆具有低电阻率和高发热功率密度,具有较强的融雪或除冰能力。然而,为了将这一试验成果应用于更大的场景,还需要进一步研究导电砂浆试样。

考虑性能指标的水泥生命周期综合优化研究

水泥行业的碳排放约占全国的14.3%,对实现“双碳”目标具有重要影响。现有的水泥生命周期评价研究大多只考虑环境影响,本文提出综合考虑性能与环境的水泥生命周期评价方法。首先设计提出水泥生命周期环境影响评价方法,建立水泥生产的边界模型和物料清单,并选用CML2001方法对水泥生命周期的环境影响进行计算。结果表明,最主要的环境影响为全球变暖潜值,各阶段中熟料煅烧阶段对环境的影响最大。进一步,本文根据环境评价结果,在熟料煅烧阶段综合考虑二氧化碳分解量与三率值偏差值,构建出单位水泥产品性能与环境影响的多目标优化模型,并利用NSGA-Ⅱ算法进行仿真分析,以期为水泥生产提供理论指导,能够在保证水泥性能的同时,减小生产过程中的环境负荷。

水泥行业双碳体系下全氧燃烧碳减排技术装备研发及示范应用

分析了水泥工业碳排放的来源及特点,介绍了实现水泥工业碳减排的主要技术路径,对比了全氧燃烧、钙循环、燃烧后捕集等典型碳捕集纯化技术特点,结果表明,采用全氧燃烧技术综合成本较低,碳减排效率较高。通过全氧燃烧关键核心技术装备攻关,研发了“强旋流全氧预燃烧炉+富集提浓组合式分解炉”专利技术,建立了O_(2)/CO_(2)介质的燃烧模型和高CO_(2)浓度下的生料分解模型,进行了全氧耦合无焰燃烧技术开发和热态模拟中试试验,建成了国内外水泥行业规模最大的年捕集20万吨CO_(2)工业级示范线。实践表明,利用全氧燃烧技术,可将水泥厂废气中的CO_(2)浓度提高至80%以上,经过变压吸附和低温蒸馏后,CO_(2)纯度>99%。

回转窑等大型半开式大小齿轮轮齿损伤及失效分析

通过提供的许多宝贵实物照片和拓印图,对回转窑类和筒式磨机等转筒设备大型半开式大小齿轮的轮齿损伤及失效进行分析。分析表明,以前有人认为点蚀在这种传动中不存在的说法是不全面的;在闭式齿轮传动中存在的各类齿轮轮齿损伤,不仅都存在于半开式齿轮传动中,而且是只多不少。从齿轮轮齿损伤的成因和机理出发,介绍部分既经济又实用的解决及处理方法,对进一步研究提高这种大型半开式齿轮传动的使用寿命具有极为重大的意义。

立磨机制砂生产工艺系统浅析

结合2017~2022年中国砂石年产量趋势和供应多、面广的特点,分析现存的三种机制砂生产工艺的特点,在此基础上探讨一种新型制砂工艺发展趋势。该工艺由立磨替代制砂机进行制砂,成品砂的筛选包括振动筛+组合式选粉机进行筛选和振动筛+组合式多分离梯级选粉机进行筛选两种方法,解决了传统制砂生产线400 t/h以上产能受制砂机能力限制的技术瓶颈。立磨机制砂生产工艺系统必然成为今后机制砂规模化应用主流工艺之一。

氧化石墨烯复合水泥基材料的分子动力学模拟

氧化石墨烯(GO)边缘的大量含氧官能团具有更好的反应活性,能够有效的增强水泥基材料的性能。本文为探究氧化石墨烯中各含氧官能团对水泥基材料性能的影响,建立了GO/C-S-H、GO羧基/C-S-H、GO羟基/C-S-H和GO环氧基/C-S-H模型。采用分子动力学的方法对复合材料的力学参数、界面吸附能、动力学特性进行研究。结果表明:GO的加入使复合材料的杨氏模量提高了10.7%,泊松比提高了12%。GO中的环氧基有助于复合材料界面的稳定性,羟基有助于复合材料内部原子间作用更紧密。含氧官能团与钙原子间的钙氧键是粘聚力的来源之一,钙氧键键长的顺序为Ca-OH<Ca-O<Ca-COOH,GO中羟基与钙原子间的作用力是粘聚力的主要来源。羟基和羧基能够增加水和钙原子的传质速度,有利于水化反应的进行。

GB50077-2017附录C仓壁贮料压力计算模型研究

针对GB50077—2017附录C仓壁贮料压力计算模型出现的工况横跳且侧压力不连续的问题,本文通过理论分析指出这些问题均是由侧压力求极值时产生,建议直接采用试算法获得侧压力的最大值及其所对应的破裂角。参数分析表明随着破裂角的不断增大,仓壁侧压力呈现出先增大后减少的趋势,侧压力最大值可直接取界限破裂角对应的侧压力值。传统浅仓计算方法的侧压力系数在各个高径比下均大于附录C侧压力模型的等效侧压力系数。

基于高Fe/Al比铁相的机场硅酸盐水泥性能研究

本文采用工业原材料制备机场硅酸盐水泥熟料,通过调整生料配比提高铁相含量,探究高Fe/Al比铁相对水泥力学与耐磨性能的影响,并借助XRD表征手段,分析了水泥熟料的物相组成。结果表明:利用工业原材料烧成的水泥熟料物相组成为C_(3)S、C_(2)S、C_(6)AF_(2)、C_(3)A,且含量与预设组成基本一致;当石灰石设计含量为79%,煅烧温度为1400℃时,机场水泥的28 d抗压强度为89.4 MPa,3 d至28 d的抗压强度增长率为103.18%,高于基准水泥;机场水泥的耐磨质量损失平均值为0.7 kg/m^(2),满足民用机场水泥混凝土面层施工技术规范(MH5006—2015)技术要求。

新型辊压机DAC弧形双曲线进料装置的特性分析

针对辊压机进料装置的运动轨迹对系统效能影响较大,本文设计了一种新型DAC双曲线进料装置,对其结构组成进行了分解。通过对进料口、侧挡板、调节插板和驱动装置等四个关键要素的研究,提出了沟谷聚落式进料口、同轴层叠式侧挡板、透空式斜插板及智能一体化执行器的设计方法,并将结构特性进行了分析。经过产品设计后应用的情况,结果表明该DAC弧形双曲线进料装置可以将联合粉磨系统产量由210 t/h提高到237 t/h,提升幅度为12.8%,电耗由34.2 kWh/t降至31.9 kWh/t,增产节能效果比较明显。

全流程热效率模型在降低水泥熟料烧成热耗中的应用

论文提出以包含生料磨、煤磨、水泥熟料烧成系统及余热锅炉在内的水泥熟料烧成全流程为研究对象,建立了水泥熟料烧成全流程热效率模型,并用于指导水泥生产线的能效优化改造。根据热效率模型,分解煅烧单元的热效率对全流程热效率的影响最大,应在能效优化时重点考虑。以2500 t/d生产线为例,将原有预热分解系统替换为高固气比预热分解系统后,分解煅烧单元的热效率由27.09%提高至30.08%,全流程热效率由68.23%提高至76.50%,熟料烧成热耗降低了544.67 kJ/kg,烧成标煤耗降低了18.6 kg/t,应用效果较好。

基于CatBoost-PSO的水泥煤耗优化

水泥工业实际生产过程中存在着时变性、时延性,以及生产过程中过多不确定性影响因素的干扰。为了降低水泥实际生产的煤耗,提出了一套数据驱动建模优化工艺参数的方法。首先根据Pearson相关系数和归一化后的方差进行特征选择,接着分别使用随机森林、XGBoost、LightGBM和CatBoost进行吨煤耗预测,然后通过TPE对回归模型参数进行优化,其R^(2)决定系数分别提升了0.009、0.0204、0.0033和0.0017,最后考虑迭代时间确定使用CatBoost结合粒子群算法的方法来预测吨煤耗并优化相关特征参数。最后确定其最低吨煤耗为77.91 kg以及工艺参数最优值。分析了不同参数对煤耗调优的影响程度,其中分解炉用煤率、预热器三次风温、C1出口压力和主传窑转速的影响最大,优化权值均在10%以上。

改性磷石膏在低气压环境下的试验研究

为了利用改性磷石膏制备磷石膏制品用于墙体充填材料中,本文研究了不同低气压和低气压养护时间对磷石膏密度、抗压强度、吸水率及渗透性的影响。结果表明,养护3 d和28 d磷石膏砂浆的密度都在0.7 kPa时相对最小,随着低气压养护时间延长磷石膏砂浆密度降低;在3 d和28 d,低气压养护下磷石膏砂浆抗压强度均高于气压为1 kPa时的抗压强度,在28 d,磷石膏砂浆的抗压强度在0.7 kPa时表现出最大的趋势;不同低气压和低气压养护时间下磷石膏砂浆的抗压强度均满足砂浆MU5.0的要求,但对吸水率和渗透性的影响均较小。因此,磷石膏制品不仅能作为房屋装饰材料,也能作为房屋墙体填充材料,且能有效减轻其荷载进而提高抗震能力。

疏浚砂资源化利用研究进展

疏浚砂资源化利用是推动“无废城市”和“绿色航道”建设的重要举措。疏浚砂虽与天然河沙具有相似化学组成,但具有颗粒级配单一、吸水率大、含泥量大等缺陷,是疏浚砂资源化利用的难点。本文分别从含泥量与疏浚砂掺量两个方面研究对混凝土工作性能、力学性能、耐久性能的影响。通过分析疏浚砂再利用的研究现状,提出了现阶段疏浚砂资源化研究与应用的方向,为疏浚砂资源化利用提供新思路。

碳化钢渣基胶凝材料在道路水稳层中的应用性能评价及机理研究

钢渣存在安定性不良的问题,将钢渣应用于水稳层,会存在钢渣分布不均匀,使试样出现膨胀开裂的现象。通过研究发现,对钢渣基胶凝材料进行碳化处理可以提高其体积稳定性,粒径较细的钢渣能够增大碳化反应面积,有利于提高碳化程度。本文对≥200目钢渣进行碳化处理,研究碳化时间和碳化温度对预碳化钢渣基胶凝材料的体积稳定性影响,并对其碳化机理进行探究;与建筑再生骨料制备水稳层,对其进行无侧限抗压强度和抗冻性测试。结果表明,随着碳化时间的和温度增加,预碳化钢渣基胶凝材料压蒸膨胀率逐渐降低,活性先增高后降低。在常压下,碳化温度为60℃,碳化时间为1.5 h的钢渣基胶凝材料相对活性最高。

电解锰渣替代工业石膏用作水泥缓凝剂的试验研究

电解锰渣是电解锰加工行业中常见的一种工业固废,目前的处置方式主要为地下填埋或者露天堆存,其大量无序堆放带来了严重的环保问题。随着新环保法的实施,地方政府和电解锰加工企业面临的环保形势更加严峻,电解锰渣的合理处置成为地方经济社会发展所面临的重要核心问题。采用德国布鲁克元素分析仪等仪器设备对电解锰渣的特性进行了分析和研究,通过将电解锰渣与工业石膏搭配用作水泥缓凝剂,探索了在水泥生产过程中资源化利用电解锰渣的可行性,具有良好的环保效应和经济效益,对于电解锰渣的有效处置具有一定的参考价值。

赤泥塑性混凝土的性能研究与经济效益分析

随着环境问题的日益显著及国家相应政策的扶持,为了增加赤泥的使用以达到绿色环保、节约水泥的目的。本项目用联合法赤泥代替部分水泥制备塑性混凝土,从流动性、混凝土干燥收缩、抗压抗折强度、抗氯离子渗透性等多个方面研究赤泥塑性混凝土的性能及经济效益,认为当赤泥代替率在10%~30%时各性能较好。赤泥的无害化利用进展难,其在塑性混凝土领域中的应用研究很必要。联合法赤泥代替水泥制备塑型混凝土进一步实现赤泥资源化利用,分析试验数据确定最佳配合比,以制备性能更佳的混凝土材料,可用于国内的水库、水坝防渗等工程。