C/CO_(2)摩尔比对CO_(2)气氛流态化预热活化半焦特性的影响

我国工业领域涉及的行业多,碳减排压力大。富氧燃烧是燃烧中碳捕集的核心工艺,将流态化富氧预热活化与工业窑炉富氧燃烧过程耦合是拓宽燃料适应性、实现工业领域燃烧中碳捕集的新途径。利用小型流化床连续给料实验系统,在1050℃、CO_(2)流化速度为0.17 m/s条件下,通过调整给料速度,考察C/CO_(2)摩尔比(CC比)对半焦原料(RC)流态化预热活化的影响,分析煤气组分及低位热值,计算CO_(2)还原率,表征粗颗粒活化半焦(LC)和细颗粒活化半焦(FC)的比表面积、孔隙结构和碳架结构,并利用高温管式炉热天平实验系统评价了RC和FC在1300℃条件下的反应活性。结果表明:采用流态化预热活化技术实现了CO_(2)的资源化利用,制备出富CO煤气,CC比由1增至4时,煤气中CO+H_(2)体积分数由69.24%增至79.08%,CO体积分数最高为68.96%,CO_(2)体积分数由29.48%降至20.13%,CO_(2)还原率由50.37%提升至57.56%,煤气低位热值由8.69 MJ/m^(3)增至9.83 MJ/m^(3),是参考文献所述工程产出煤气低位热值的1.55~1.88倍,有利于窑炉系统的着火及稳定燃烧。随CC比增加,FC和LC的比表面积先增加后减小,FC和LC的最高比表面积分别为291.21 m^(2)/g和477.15 m^(2)/g,分别为半焦原料的48倍和78倍;FC和LC具有丰富的微孔结构,且石墨化程度比RC降低、活性点位增加;FC和LC的微孔面积占比表面积的54.93%~68.42%;相比较而言,LC具有更高的比表面积和增量孔容积,主要是由于LC在反应器内的停留时间较长,促进了孔隙的发展,形成了大量微孔。不同CC比条件下所得FC的反应活性指数R0.5、质量平均反应速率均高于RC,表明FC具有较高的反应活性,可预测在高温气固活化态热燃料燃烧过程中,FC将实现高效转化。提出了碳基燃料流态化富氧预热活化-高温气固活化态热燃料富氧燃烧的新思路,获得了CC比对CO_(2)气氛流态化预热活化半焦特性的影响规律,揭示了CO_(2)作为碳和氧载体的积极作用,研究结果为流态化预热活化技术在工业窑炉富氧燃烧行业的应用提供了数据支持。

预热温度对SA387焊后残余应力和力学性能的影响

为了研究预热温度对SA387材料焊后力学性能和残余应力的影响,采用4种不同的预热温度分别焊接试板。对焊接完毕后的试板进行残余应力测定,发现随着预热温度的升高,焊接残余应力呈现先降低后升高的情况;通过力学性能测试和显微组织观察,发现预热温度对材料力学性能有很大影响,材料的抗拉强度和屈服强度随预热温度的升高而降低,韧性随着预热温度的升高先降低后升高。综合焊接残余应力和材料力学性能的测试结果,建议SA387 Gr11 Cl2的预热温度选择265~290℃。

基于数值模拟和双响应面的FSD-AM预热工艺参数优化

为了实现摩擦表面沉积增材制造(FSD-AM)工艺预热阶段耗棒金属材料充分软化,形成均匀的温度场,以AA6061为耗棒、AA2024为基板,基于ABAQUS/Explicit建立了FSD-AM三维完全热力耦合模型,采用双响应面方法对FSD-AM预热阶段的工艺参数进行了优化。通过单因素试验确定旋转速度、下压速度及预热时间的工艺窗口,利用Box-Behnken响应面法,以耗棒底端中心温度与其熔点的比值及耗棒底端中心温度与基板温度差的绝对值为双响应值进行工艺参数优化,采用优化的工艺参数,使耗棒在预热阶段得到充分软化,而且耗棒与基板的温度差较小,为稳定沉积阶段提供了良好的预热效果。

深层地热井考虑水泥环损伤的套管预热应力设计

深层地热资源相较于传统地热资源具有更大的开发潜力,但由于深层地热井井底温度更高,在开发开采中高温流体使套管受热膨胀,易引起套管屈服变形损坏。而目前对于深层地热井套管安全问题在理论研究和技术实践上均面临着诸多挑战。为此,根据厚壁圆筒理论和热弹性力学基本理论,利用对套管预先施加热应力降低套管的轴向热应力,考虑高温水泥石损伤后地层-水泥环-套管的接触问题,并以套管有效应力控制在相应温度下的最小屈服极限内为原则,根据套管柱强度设计安全系数,评价套管安全性能,建立深层地热井套管预热应力设计方法,缓解高温对套管热损伤的问题。结果表明,水泥浆的密度对损伤因子影响不大,水泥环的弹性模量对损伤因子起主导作用。在预热情况下,注水条件下(注水温度为65℃)在预热250℃以下能够满足设计条件,在地热生产条件下(地热温度为346℃),需要超过200℃才能够满足安全设计要求。

燃用高硫煤锅炉空预器选型分析

为有效解决2×660MW燃用高硫煤超超临界机组空预器堵塞问题,研究了回转式空预器和管式空预器特性,分析了机组特点,提出了回转式空预器和管式空预器两级换热器串联方案,并探究了该方案对机组锅炉效率的影响。研究表明,相比于常规回转式空预器方案,采用回转式空预器和管式空预器两级换热器串联方案时,回转式空预器的出口排烟温度高于烟气酸露点,有效解决了机组空预器腐蚀堵塞问题,同时在保证设备安全下使锅炉效率提高1%。

预热温度对激光选区熔化成形30%SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料力学性能的影响

基板常温工况下激光选区熔化成形中等体积分数SiC_(p)/Al复合材料存在孔洞、裂纹等冶金缺陷,从而导致成形零件致密度低、力学性能差等问题。首先研究了固定优化成形工艺参数时,基板预热温度(200~400℃)对45μm的30%(质量分数,下同)SiC_(p)/AlSi10Mg成形零件表观致密度和力学性能的影响;进一步提高SiC_(p)质量分数至50%,再次评价了上述基板预热温度对成形性能的影响。结果表明,当SiC_(p)质量分数为30%时,升高基板预热温度可以减少成形零件的孔洞和裂纹,成形零件的表观致密度及力学性能显著提高;当基板预热至400℃时,成形零件表观致密度最高达到97.98%,与此同时极限抗压强度和极限抗拉强度分别为578 MPa和56 MPa;随着SiC_(p)质量分数进一步增加至50%,基板预热温度对成形零件致密化和力学性能的强化效果逐步减弱。本研究证明高温预热基板能够有效抑制激光选区熔化成形中等体积分数SiC_(p)/Al复合材料的冶金缺陷,为增材制造SiC_(p)/Al复合材料提供了工程应用解决方案。

不同预热温度WC增强镍基合金堆焊层的微结构演化与摩擦学性能

目的研究不同预热温度(200、400℃)条件下硬质颗粒增强镍基合金堆焊层的微观组织结构演化机理,以及对其力学性能、磨损性能的影响规律。方法采用等离子弧焊接技术在42CrMo钢基体表面堆焊硬质WC颗粒增强镍基强化层,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、硬度计和摩擦磨损试验机,分析不同预热温度堆焊层的物相组成、微观组织形貌、力学性能和磨损性能,建立堆焊层制备工艺–微观组织结构–力学性能–磨损性能之间的强映射关系。结果堆焊层主要由γ-Ni/Fe、WC、W_(2)C、M_(7)C_(3)、M_(23)C_(6)、Ni_(2)W_(4)C、Cr_(3)C_(2)等物相组成,在预热温度200℃下堆焊层二次碳化物析出较少,发生了严重的WC颗粒沉降现象;在预热温度400℃下,堆焊层析出了大量的二次碳化物,WC颗粒沉降减弱,组织均匀性提高。在400℃下预热,相较于200℃下预热,堆焊层的磨损质量减少了51.85%,磨损率减少了51.89%。结论高预热温度和长保温时间可促进WC颗粒界面反应,驱动大面积二次碳化物的析出,有效缓解WC颗粒沉降,改善凝固组织中WC颗粒的分布均匀性,从而显著提高堆焊层的硬度和耐磨性。

制氧纯化系统污氮预热效果及节能分析

根据某钢铁企业生产实际情况和工艺要求,回收4万m~3/h制氧机组压缩空气余热用于预热分子筛纯化过程加热用污氮,降低电加热器电耗,同时压缩空气温度降低,可减少空气预冷系统中冷水机组电耗,达到节能降耗减排增效的目的。

高压液氨预热器管板环焊缝主副加热局部热处理

管板环焊缝局部热处理是影响高压液氨预热器服役安全的关键制造技术,传统局部热处理时温度分布不均匀、管板约束大,导致残余应力难以消除。对此,采用主副加热局部热处理方法,并验证该方法在高压液氨预热器局部热处理时的有效性。计算与测试结果表明,传统局部热处理仅可降低外表面的轴向和环向残余应力,而内表面轴向应力会略微增大,环向应力降幅较小;主副加热局部热处理使内表面轴向应力由283 MPa降低至100 MPa以下,降幅约64%,环向应力由324 MPa降低至206 MPa,降幅约37%,显著降低了设备内表面应力腐蚀开裂的敏感性。

煤矿机械用690MPa级高强钢不预热焊接技术

Q690是煤矿机械装备向着高强和大规格发展所必需的高性能钢铁材料,为解决高强钢需要焊前预热以防止产生冷裂纹的技术难题,也为解决焊前预热带来的生产效率低、成本高的行业困难,宝钢研制生产了煤矿机械用不预热焊接钢Q690HP,采用超低碳当量设计,使其具备了优良的焊接性、实现不预热焊接。通过斜Y型坡口焊接裂纹试验,评价了特定温度环境下冷裂纹敏感性与不预热焊接工艺可行性;通过不预热焊接接头试验,系统评价不预热焊接条件下接头使用性能,得到Q690HP不预热焊接技术匹配的焊丝和焊接工艺参数。结果表明:环境温度5℃不预热条件下,采用不同焊丝焊接的小铁研试样焊缝均无裂纹,Q690HP钢板具有优异的抗裂纹敏感性;环境温度5℃不预热条件下,线能量为7~12 kJ/cm且层间温度控制在100~150℃时,选用2#和5#焊丝进行不预热气保焊焊接,得到的焊接接头性能满足力学性能要求。

60 t/h煤粉预热燃烧锅炉宽负荷运行特性研究

为满足国家“双碳”目标下煤炭清洁高效利用领域的迫切需求,在工业锅炉、电站锅炉等领域开发了煤粉预热燃烧技术。煤粉先进入流态化预热燃烧器中高温改性,再进入锅炉炉膛分级配风燃烧,从而实现了煤高效、低氮燃烧,并在1台60 t/h煤粉锅炉上进行了技术验证。锅炉侧墙对冲布置了2只预热燃烧器,单只预热燃烧器设计热功率为26 MW,以烟煤为原料,在10%~100%负荷范围开展了6个不同负荷的锅炉运行特性和NOx排放特性试验研究,结果表明:该锅炉在各负荷下运行状态稳定、良好,无助燃条件下实现了10%超低负荷稳定运行;预热燃烧器各参数合理、循环状态稳定,满足锅炉宽负荷的运行要求;负荷下锅炉燃烧效率均在97%以上,10%、20%负荷下锅炉热效率大于85%,30%及以上负荷锅炉热效率均在90%以上;通过调整配风,锅炉各负荷下NO_(x)原始排放均低于50mg/m^(3)(φ(O2)=9%)。60 t/h煤粉预热燃烧锅炉的成功示范,为煤粉高效清洁灵活燃烧技术的发展和应用提供了重要支撑。

预热空气当量比对循环流化床掺混煤泥预热燃烧的影响

煤泥灰含量大、颗粒细、热值低,煤泥的高效清洁燃烧是固废资源化利用的重要方式之一。采用煤粉流态化预热耦合循环流化床燃烧技术,在30 kW预热燃烧综合评价试验台上,控制煤泥掺混比、给料量、还原区当量比、二/三次风比例及过剩空气系数等参数不变,并借助煤气分析仪和烟气分析仪等测量仪器,开展了循环流化床烟煤掺混煤泥的预热燃烧试验。结果表明,循环流化床预热燃烧系统运行稳定可靠,预热温度800℃以上,预热燃料可持续稳定输送到循环流化床中;烟煤掺混高灰分的煤泥,循环灰量增加,循环流化床燃烧室温差小,温度均匀;预热空气当量比由0.36增至0.51时,预热器内温度增加,预热煤气中CO_(2)、HCN体积分数增加,CO、H_(2)、CH_(4)及NH_(3)体积分数降低,煤气热值由2.02 MJ/m^(3)降至1.49 MJ/m^(3);且随着预热空气当量比的增加,循环流化床燃烧室沿程NO体积分数增加,CO体积分数底部高、上部低,NO_(x)排放量由172 mg/m^(3)增至242 mg/m^(3)(6%O_(2)),可见,较低预热当量比有利于烟煤掺混煤泥的高效清洁燃烧。研究结果可为煤泥的高效燃烧利用提供新型技术路线和数据支持。

空气预热条件下工业级无焰燃烧数值模拟研究

目前,研究者对无焰燃烧的探究大多选用实验室级别燃烧器,为进一步加强无焰燃烧在工业生产领域中的应用,本研究选用工业级燃烧器为研究对象,主要开展空气预热条件下的甲烷无焰燃烧数值模拟研究,探究空气预热温度及燃烧器结构变化对无焰燃烧的影响。数值模拟结果表明:①高温预热空气较常温空气实现无焰燃烧时更具优势,一方面,高温预热空气对高温烟气的回收利用有效节约了能源消耗,另一方面,炉内温度均匀性随空气预热温度升高出现明显改善,空气预热温度为1123K时无焰燃烧状态最佳,此时炉内的峰值温度在1400K左右,平均温度在1300K左右。②本文所用燃烧器在实现无焰燃烧时需满足一定的射流动量(临界射流动量)和热功率输入。原始燃烧器实现无焰燃烧所需热功率为130kW以上,通过两种燃烧器喷嘴结构的两种优化,实现无焰燃烧所需热功率明显降低,可实现高效的燃烧。

采用非接触式预热对模压红外透镜雾斑的影响

非球面红外透镜模压成型时,通过提高成型阶段温度可缩短透镜压切时间,从而提高模压效率,但易在透镜表面产生雾斑,像造透镜不良。本文通过对透镜雾斑的形成机理进行分析,采用一种非接触式预热模压工艺降低透镜雾斑的形成,并在多站式模压机上进行模压实验,使用能谱仪对雾斑的元素进行检测和分析。在本次模压实验中采用非接触式预热方式,当预热间隙为1 mm时将成型温度由206℃提升至211℃,透镜表面无雾斑生成,并使压切时间缩短了21 s。实验结果表明,在多站式模压中采用非接触式预热方式,可以有效消除透镜雾斑的形成。检测结果表明,成型阶段透镜材料的挥发对雾斑的形成起主导作用。

低温环境下柴油机冷起动性能试验研究

为改善柴油机冷起动性能,对某排量为2.5 L、采用进气加热器预热的柴油机开展环境温度为-30℃极寒条件下的冷起动试验,研究压缩比、节气门开度、预热方式、控制策略等对柴油机冷起动性能的影响。试验结果表明:压缩比为17.0,采用进气加热器时,柴油机加热时间较长,功率消耗大,无法正常起动;增大压缩比和节气门开度,能够提高压缩终了时缸内混合气的压力和温度,改善低温时柴油机的冷起动性能,但效果不佳;采用预热塞预热,柴油机起动迅速,起动时间为3.95 s,可有效提高柴油机冷起动性能;预热塞和燃油油束的相对距离通常设置为0.4~2.0 mm。

AH36钢焊接接头动态应力应变特性分析

基于热弹塑性法研究了160°对接AH36钢焊接接头动态应力应变过程,同时制作试样,利用三维全场应变测量分析系统记录焊接应变的动态变化,验证了焊接有限元结果的准确性.分析了预热温度和焊接速度对动态应力应变的影响.研究结果表明,随着预热温度的增加,焊接变形逐渐减小.预热温度为200℃时的平均焊接变形量比未预热时的平均焊接变形量降低了34.6%,同时改善了焊接应力场的分布情况,增加焊缝及热影响区的压应力分布区域,但应力幅值对预热温度的改变不敏感.焊接变形随焊接速度增大而增大,当焊接速度大于5 mm/s时,增长趋势逐渐平缓,焊接变形场等势分布面积减小.随着焊接速度的增加,焊接压应力场分布区域减小,焊接拉应力场分布区域增大,焊接速度的改变还会造成平板厚度方向中间层厚度处的应力出现波动.

基于各向异性热导率设置的选区激光熔化成形过程仿真分析

针对选区激光熔化(SLM)工艺下零件中高残余应力问题,同时考虑到打印过程中熔池对流效应,本文通过设置各向异性热导率材料参数,利用有限元方法对Inconel 718合金粉末SLM成形过程中的温度场和应力场进行模拟,分析了基板预热温度对成形件残余应力的影响。结果表明,选择合适的各向异性热导率增强系数可显著提升温度场的仿真精度,并且越靠近热源中心区域,温度梯度越大;在应力方面,高应力区域集中分布于成形件上表面,最大残余应力位于成形件与基板的交界处,此处易发生开裂变形;采用基板预热方式能改善成形件中残余应力分布,随着预热温度提升,最大残余应力降低,成形件上表面高应力分布区域减小。

改善预热球团矿抗压强度的工艺优化

为了改善预热球团矿的抗压强度,结合生产实践经验,模拟链篦机-回转窑工艺制度,采用正交实验法分析了影响预热球团矿抗压强度的因素及工艺改进措施。结果表明,OA矿和OB矿粒度较细,-0.074 mm粒级含量大于85%,能满足造球粒度基本要求;90%OA矿搭配10%OB矿时,经过干燥、预热工艺段,球团矿FeO含量可以从26%降低到4%以下,氧化度大于85%;提高预热球团矿抗压强度的适宜链篦机热工参数为:鼓风干燥温度200℃、抽风干燥温度360℃、预热Ⅰ段温度720℃、预热Ⅱ段温度990℃,此条件下预热球团矿抗压强度可达1056 N/球;验证实验符合预期结果。

松木生物质颗粒预热燃烧特性试验

使用于松木生物质颗粒作为燃料,结合先进的自预热燃烧技术,实现燃料在炉膛内的流态化燃烧。通过千瓦级预热燃烧试验平台,对木本生物质颗粒在不同预热温度下的预热改性进行了全面深入的探索。使用BET、SEM扫描电镜与拉曼光谱带对比的方法对高温生物质半焦的比表面积、总孔容积、氮气等温吸附脱附特性、颗粒表明形态等关键物性参数进行检测和分析。分析结果显示,随着预热温度的升高,氮气吸附量明显增加,说明改性后的生物质半焦具有更多的孔隙结构。结合碳微晶结构分析,松木生物质颗粒在高加热速率下解聚脱挥发导致大分子碳链断裂产生小分子挥发物从而改善反应活性。在燃烧特性方面,改性后的高温生物质半焦可在下行燃烧室内迅速实现稳定燃烧,且燃烧效率高达99%以上。在NO_(x)排放上,所有实验工况均将燃烧温度控制在1 100℃以下避免产生热力型NO_(x)。预热后松木生物质颗粒的NO_(x)排放浓度并未随预热温度的单调变化而增减。842℃时,NO_(x)排放质量浓度达到峰值,随后开始下降。在试验温度范围内,当预热温度设定为705℃时,NO_(x)排放质量浓度达到最低值,即97.79 mg/m^(3)。综上,为确保松木生物质预热燃烧后具有较低的NO_(x)排放和高燃烧效率,推荐的最佳预热温度为705℃。

丝材感应预热对电弧增材制造铝合金薄壁构件组织和性能的影响

铝合金电弧增材制造过程稳定性不足,精度较低,容易产生各种缺陷。为优化铝合金增材制造工艺,研究了丝材感应预热工艺对铝合金电弧增材制造的优化作用与效果,以TIG电焊机为热源,采用ER4043焊丝在纯铝基板上增材制造薄壁构件,探索感应预热焊丝工艺参数对成形件微观组织与硬度的影响。经过单道试验和增材制造薄壁试样,得出热丝工艺的堆积效率相较于冷丝工艺增加了11.1%,成形形貌更加均匀,气孔数量大幅减小,硬度增加了25%~35%。感应预热焊丝工艺对铝合金增材制造技术的优化效果显著。