封闭舱室动态泄放氢喷射火焰行为及关键参数的试验研究

为了研究封闭舱室内动态泄放氢喷射火焰形态、火焰高度、氧气体积分数、火焰上方中心线温度和侧壁气体温度的变化规律,开展了一系列封闭舱室氢喷射火试验。试验采用相机拍摄火焰形态,采用氧浓度传感器、热电偶测量舱室内指定点氧气体积分数和温度。试验结果表明,封闭舱室动态泄放氢喷射火焰形态演变过程分为氢气控制的喷射火和氧气控制的喷射火两种类型。前者的火焰演变过程分为四个阶段,即增长阶段、衰减阶段、升高阶段和熄灭阶段;后者的火焰演变过程分为三个阶段,即增长阶段、衰减阶段和自熄灭阶段。两种类型氢喷射火的氧气体积分数下降趋势明显不同。氢气控制的喷射火的氧气体积分数变化呈先近似线性下降再缓慢下降趋势,而氧气控制的喷射火的氧气体积分数呈近似线性下降趋势。同时,两者最小平均氧气体积分数与喷射压力呈线性下降趋势。舱内火焰上方中心线温度和侧壁气体温度变化的总体趋势大致相同,但氧气控制的喷射火温度下降过程中会出现明显的中断现象。喷射压力对封闭舱内氢喷射火作用下最大温升有显著的影响。基于本试验条件,建立了封闭舱室火焰上方中心线最大温升预测模型。

金属丝网位置对氢气/甲烷/空气火焰传播特性的影响

为研究管道内不同位置金属丝网对氢气/甲烷/空气预混火焰传播的影响,在半封闭管道中研究了金属丝网位置对其阻火效果的影响以及阻火失效后火焰传播特性的变化。结果表明,位置会影响金属丝网对预混火焰的阻火效果,金属丝网距点火位置越近,阻火效果越好。当火焰未被淬熄时,金属丝网距点火位置越远,对火焰传播的促进作用越小。当金属丝网距点火位置较远时,与无金属丝网工况相比,火焰传播时间和“I”形火焰存在时长显著增加,郁金香火焰首现时间也延迟,呈现出一定的抑制作用。此外,随着金属丝网距点火位置距离的增加,火焰振荡的周期和振幅明显降低,火焰不稳定性减弱。

同轴离心式喷嘴火焰结构的转变和迟滞

针对气体中心液体离心式同轴(GCLSC)喷嘴(简称为同轴离心式喷嘴)的燃烧动力学特性,开展富氧气/煤油蒸气同轴离心式单喷嘴实验研究.通过改变氧化剂喷射速度,分别获得了稳定和自发激励条件下的火焰结构、相互转变和迟滞过程.利用高速相机拍摄了火焰的CH^(*)自发光图像,通过离散傅里叶变换(DFT)和动力学模态分解(DMD)方法分析了燃烧流场的空间结构.研究发现:稳定燃烧时,火焰长度较长,CH^(*)自发光紧贴喷嘴出口,火焰结构受反应混合层流动不稳定控制.迟滞区域内,火焰出现抬升,CH^(*)自发光强度沿流向存在两个峰值,主导的不稳定频率较高.不稳定燃烧时,火焰长度显著缩短,且在横向扩展,沿喷嘴周向有部分火焰紧贴喷嘴出口.3种燃烧状态下,DFT和DMD方法得到的空间模态均很相近.发现了螺旋形结构的低频火焰模态,某些工况下会发生对流形式的燃烧不稳定.一阶切向不稳定的火焰模态表现为速度耦合产生的螺旋形不稳定涡结构,二阶切向不稳定的火焰模态表现为压力耦合产生的对称涡结构.

惰化条件下甲烷燃爆火焰特征试验与数值模拟分析

为分析甲烷惰化极限条件下燃爆火焰特征,采用高速纹影对20 L球形装置内CO_(2)惰化抑制CH4燃爆的火焰图像进行采集,并利用数值模拟方法对燃爆过程进行重现。通过观察和分析火焰形状的演化过程、火焰熄灭现象以及火焰传播速度,可掌握浮力主导下的燃爆火焰的特征,揭示惰化条件下燃爆火焰形态演化机理和各方向扩展速度演化,分析导致火焰熄灭的原因。结果显示:爆炸初期,火焰在各方向扩展速度相同,火焰形态呈“球”形。之后,添加较少CO_(2)的工况中,火焰各方向扩展速度基本相同,一直呈“球”形。在惰化极限的工况中,火焰的已燃区和未燃区内体积分数差显著增大,与惰化弱的工况相比,浮力变得显著,“球”形火焰将转变为“ω”形火焰,且火焰出现整体上浮或熄灭现象。火焰上浮过程中,向下扩展的速度出现负值,且明显大于两侧速度。此外,数值模拟可以补充试验中视窗以外的火焰部分,模拟结果显示火焰在上浮过程中底部向上速度逐渐增大,且明显大于两侧速度,导致火焰面底部中心出现凹陷,最终形成“ω”形火焰。“ω”形火焰在上浮过程中,会与周围未燃气体或容器壁面换热进而导致火焰熄灭,但整个过程没有产生超压。

声波激励下W型火焰锅炉燃烧特性的试验研究

为探究声波助燃技术在W型火焰锅炉中的应用潜力,试验研究了实时负荷为315 MW的W型火焰锅炉在声波激励作用下的燃烧特性。在锅炉主燃区、燃尽区分别交错布置12台和4台声波激励装置,每3台1组循环投运,驱动声波激励装置工作的电机频率为35 Hz,相应进气压力维持在0.35~0.47 MPa。试验中,通过电厂集控室集散控制系统(DCS)监测记录了脱硝塔A/B侧进口NO_(x)质量浓度、脱硫装置进口SO_(x)质量浓度和机组煤耗的变化。结果表明:投入声波激励装置后,脱硝塔A/B侧进口NO_(x)质量浓度分别下降了6.08%、5.47%,SO_(x)质量浓度下降了1.24%,机组平均煤耗下降了1.5 g/(kW·h);对省煤器和空气预热器出口的灰分采样分析发现,与无声波激励的情况相比,飞灰含碳质量分数分别下降了1.64%和1.70%,声波助燃技术能有效提高W型火焰锅炉的热效率和降低污染物排放。

地质样品银、铜、铅、锌测定过程中应用试液称重火焰原子吸收分光光度法的研究

本文应用试液称重火焰原子吸收分光光度法对地质样品银、铜、铅、锌元素进行测定。通过试验发现该方法不仅操作起来非常简便,而且测试速度快,所用试剂较少,试验操作不会对人员和环境造成伤害。另外,这一方法通过国家标准物质测定验证,获得的结果能够满足地质规范相关要求,在地质样品大批量测定过程当中可以推广应用。

W型火焰锅炉炉内气流组织优化及模拟研究

利用计算流体力学(CFD)软件,建立W型火焰锅炉数值模型,研究冷态试验前后,炉内气流组织变化以及飞灰冲蚀和炉膛壁面磨损情况。研究结果表明:经冷态试验优化气流组织,可以得到良好的W形态;调平后炉膛内部流场优化,炉膛内部整体磨损情况改善,磨损速率由调平前的4×10^(-6)kg/(m^(2)·s)降低到1.5×10^(-6)kg/(m^(2)·s);合理的气流组织对炉膛壁面的磨损影响较大,调平前波动幅度最大达到25×10^(-7)kg/(m^(2)·s),调平后波动幅度则在5×10^(-7)kg/(m^(2)·s),合理配风是保证炉膛壁面磨损减弱的重要因素。

某330 MW W型火焰锅炉燃烧系统灵活性改造方案研究

为了解决某330 MW W型火焰锅炉低负荷运行时水冷壁易破裂、热损失大和NO_(x)排放量高等问题,保障该类型机组灵活性运行时的性能,对锅炉燃烧系统原始设计参数与同类机组进行对比分析,提出了燃烧系统改造方案并在现场实施了改造。研究表明:炉膛截面热负荷原始设计值偏低及炉内热负荷输入不平衡是造成水冷壁管易开裂的主要原因;仅有少量的二次风从拱上进入炉膛达不到对一次风煤粉气流的引射作用,不能保证一次风的穿透性和刚度;拱下二次风入射位置及角度对着火和燃尽不利;炉膛整体上空气分级燃烧的程度很差,无独立的OFA喷口,NO_(x)生成控制能力弱。提出的改造方案主要包括:在拱上新增二次风喷口、将乏气喷嘴置于浓煤粉气流的背火侧和拱上OFA喷口水冷套改造等。改造后测试表明,210 MW负荷,飞灰可燃物比改造前下降低约0.95%,脱硝前NO_(x)浓度A、B侧分别比改造前降低了140 mg/m^(3)和129 mg/m^(3)。

W型火焰锅炉改烧烟煤对汽温参数影响试验研究

对某进口350MW亚临界W型火焰锅炉全烧烟煤改造后试验研究。通过试验研究掌握影响锅炉汽温参数主要因素。试验研究结果表明除了煤质对汽温参数有影响外,实际运行中降低一次风速、拱上风量、燃尽风率和增大乏气开度有利于维持汽温稳定,可为同类型锅炉设计运行提供参考。

W火焰锅炉扩烧烟煤的运行优化研究

针对因贵州省煤炭供应变化导致的原设计煤种供应减少及发电量下降问题,国能安顺第二发电有限公司针对W型火焰汽包锅炉实施了掺烧烟煤的可行性研究,旨在寻求解决方案。研究过程中,针对掺烧烟煤可能导致的自燃、防爆、结焦及拱上燃烧器烧损等关键问题,提出了系列技术措施,有效控制了这些风险。掺烧烟煤不仅降低了氨耗和用油量,还因其高热值而减少了供电煤耗,进而降低了燃煤成本。烟煤的低含硫量也有助于防止受热面的高温腐蚀,延长了设备的使用寿命。掺烧后的试验结果表明,烟煤能够满足电网的高负荷需求,且环保指标未超标,证实了其对环境的影响是可控的。

卧式连续退火炉无氧化烧嘴失效分析

介绍了卧式连续退火炉无氧化高速烧嘴的结构特点、性能要求,结合鞍钢股份冷轧硅钢厂卧式连续退火炉无氧化烧嘴的使用情况,提出了利用火焰形态等判断高速烧嘴失效的方法,对失效原因进行了分析并提出改进措施。

Surface Modification of Parts Material Shape Memory TiNiCo with a View to Providing a Functional and Mechanical Property as a Factor in Resource

The paper presents a complex method of forming the surface-modified layers of materials with shape memory effect, including high-speed flame spraying of powders based on TiNiCo;subsequent thermal and thermomechanical treatment allows the formation of surface layers of nano-sized state that have a high level of functional, mechanical and performance properties;it is shown that the complex processing with a layer of TiNiCo allows a reduction of the porosity of the coatings and increases the strength of the coating’s adhesion to the substrate. It is found that, after treatment with high-speed flame spraying powder shape memory TiNiCo, steel has an increase in cycle life by 30% - 40% in a cycle fatigue and 3 - 3.5 times durability. Based on comprehensive research into the metallophysical surface-modified layer, new information is obtained about the nanoscale composition.

Y型通风采煤工作面瓦斯爆炸传播规律模拟研究

针对Y型通风采煤工作面的瓦斯爆炸传播规律,利用Fluent模拟软件,结合余吾煤矿N2105工作面实际情况开展了数值模拟研究。结果表明:模拟结果与前人的实验结果之间的最大相对误差为11.3%,最小相对误差仅为1.7%,验证了数学模型的可靠性;确定了瓦斯爆炸数值模拟最合理的关键参数网格尺寸、迭代步长和点火温度分别为0.4 m、0.10 ms和1800 K;进风顺槽、胶带顺槽、回风巷道和工作面的瓦斯爆炸超压峰值与爆源之间的距离符合指数函数关系,到达超压峰值所需时间与爆源之间的距离符合线性函数关系;距巷道分叉口7.5 m处,工作面超压衰减率为41.03%,胶带顺槽超压衰减率为25.99%,发生爆炸时胶带顺槽内更危险;工作面分叉处湍流区由右侧逐渐向左侧移动,且巷道分叉处超压峰值会增大;回风巷道火焰消散时间最短,胶带顺槽火焰消散时间次之,工作面火焰消散时间最长;胶带顺槽和回风巷道火焰消散方向与瓦斯爆炸初期火焰传播方向相反,工作面火焰消散方向与瓦斯爆炸初期火焰传播方向一致。

定型有机相变储热材料阻燃改性的研究进展

定型有机相变材料具有过冷度低、不易出现相偏析、化学稳定性好等优点,在建筑节能、电池热管理和航空热防护等方面具有广泛的应用前景。然而定型有机相变材料普遍存在易燃问题,对其应用安全产生严重影响。因此,亟需对定型有机相变材料的阻燃特性进行研究。本文通过对近几年的相关文献进行总结探讨,简要综述了相变材料的分类、阻燃剂的种类和阻燃机理,概述了常用定型阻燃复合材料的制备方法和种类。并借助极限氧指数、总释放热量、峰值放热速率等参数重点分析了各类阻燃剂对定型相变储热材料热安全性能的影响。在结论中提出了掺入协同阻燃剂和相变材料的化学改性等进一步增强相变材料阻燃性能的策略。有望促进拓宽定型相变材料应用领域的拓宽,提高相变储能系统的安全性,有助于构建更安全、环保、高效的能源储存和利用体系。

加热炉烟气流动及燃烧传热过程的数值模拟研究

采用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术对某装置加氢反应进料加热炉内烟气流动、燃烧传热过程进行了全尺寸的模拟和分析,揭示了加氢反应进料加热炉内烟气流动、燃烧传热过程的特性,分析对比了两种燃料气次级喷枪顶部开孔角度对加热炉内烟气流动、火焰形态、炉膛温度场、炉管表面热强度及热效率的影响。模拟计算结果表明:与10°结构相比,5.5°结构下的火焰高度更高,炉墙高温区域发生上移,相同位置炉管的吸热量更大,辐射炉管的整体热效率提高约2%。

密闭管道内不同开孔形状的柔性障碍物对可燃气体爆炸特性的影响研究

为了减少化工工业生产过程中瓦斯爆炸事故导致的巨大损失,研究了在模拟密闭管道(横截面80 mm×80 mm,长度3 m)内不同开孔形状的柔性障碍物对可燃气体爆炸特性的影响机制。选用厚度为0.105 mm,开孔形状分别为圆形、方形、三角形、四齿、六齿、八齿的植物纤维膜为柔性障碍物,阻塞率为75%,以孔隙周长和形状对称特性作为判断孔隙锐度的标准。柔性障碍物的不同开孔形状对爆炸传播有显著影响。分析了甲烷爆炸过程中的超压特性和火焰特点并得出结论。结果说明爆炸波在彻底冲开膜片前产生了多次激波反射和孔隙大小对射流的约束共同作用下,诱导了湍流火焰的产生。另外,通过与空载管道的超压和火焰强度变化趋势对比,发现孔隙柔性障碍物形状决定火焰通过柔性孔隙障碍物的加速度,而在周长和形状为特定一条件下,对爆炸激励的影响不明显。需要注意的是,柔性孔隙障碍物下游的超压是爆炸强度和湍流共同作用的结果。综上所述,柔性障碍物开孔形状对甲烷爆炸的影响表现为一个激励-抑制的特殊机制。柔性障碍物孔隙形状在一定范围内增加显著激励了火焰传播速度,进而导致湍流强度和爆炸强度增加。

燃煤机组锅炉结焦原因分析及优化

某燃煤机组锅炉完成低氮燃烧器改造后,炉膛汽温偏高,在高负荷工况下易出现结焦问题。结合锅炉的结构特点,分析其燃烧特性及实际运行情况,采用加强燃料管理、控制制粉系统出口温度、调整燃尽风风门开度等优化措施,以减少锅炉结焦,保障机组的安全稳定运行。

乙烯裂解炉辐射段三维流场和燃烧的数值模拟计算

采用计算流体力学方法以某种新型乙烯裂解炉辐射段为几何模型,保留特殊结构的瓦斯燃烧器原型未作简化,对计算域进行几何建模和网格划分,用标准的k-ε湍流模型、双δ概率密度函数扩散燃烧模型和蒙特卡洛辐射传热模型对炉内的燃烧和辐射状况进行三维全尺寸数值计算,以研究炉膛内的燃烧、传热和烟气流动情况。计算得到的流场合理,火焰形状和温度分布与实际吻合良好,说明对裂解炉辐射段的数值模拟计算是成功的。该模拟计算为指导燃烧器选型、优化设计裂解炉结构提供理论参考。

障碍物对油气-空气混合气体泄压爆炸火焰传播特性影响

为了研究障碍物对油气泄压爆炸火焰传播特性的影响规律,进行了不同数量障碍物工况下的对比实验,并利用纹影仪和高速摄影仪记录了火焰传播过程,针对障碍物对火焰形态、火焰锋面位置及火焰传播速度的影响规律进行了研究,结果表明:圆柱体障碍物会导致油气泄压爆炸火焰形态产生褶皱和弯曲变形,诱导层流火焰向湍流火焰转变,加速火焰的传播,对油气泄压爆炸火焰的初始传播形态有显著影响;随着障碍物数量的增多,火焰锋面传播距离点火端的最大距离增大,但到达最远距离的时间减少;障碍物能够增强火焰的传播速度,尤其对障碍物下游火焰影响最为显著,随着障碍物数量的增多,火焰传播的最大速度也随之增大,但达到最大火焰传播速度的时间却随之减少;障碍物的存在增大了油气泄压爆炸过程外部爆炸压力,并且随着障碍物数量的增多,外部爆炸压力峰值增长幅度增大。

室外池火灾火焰环境研究进展

综述了室外池火灾火焰环境的研究进展,主要包括液池形状、火焰高度、火焰温度、火焰热辐射等。分析了各种模型的优缺点、适用范围以及计算参数对模型的影响。综合分析了现有研究工作的不足,提出了该领域今后的研究发展方向。