Fault Analysis and Innovation in Slag Discharge System of 440-t/h CFB Boiler

CFB boilers have been widely used in China in recent years with their perfect performances in coal adaptability, load variation capability and lower pollutant emission. The No.3 135-MW CFB unit in Lianzhou Power Plant is the f irst 440-t/h series CFB unit in Guangdong Province. It f inished 72-hour trial operation in Feb. 2004 and was transferred to trial operation. During the trial operation and the next commercial operation, there were some problems happened in the boiler slag discharging system, seriously affecting the safe and reliable operation and the loading capability. After innovation, these problems have been completely solved. Hopefully the solutions may be used for reference to the units with similar problems.

钻井法凿井气-液-固耦合排渣流场及刀盘吸渣口优化

针对西部地区侏罗系地层煤矿立井钻井法施工中出现的气举反循环洗井排渣与钻进效率低下问题,以陕西可可盖煤矿中央回风立井ϕ4.2 m超前钻井为工程背景,基于CFD-DEM(计算流体力学和离散单元法耦合)研究方法,建立了气-液-固多相耦合排渣数值模型,揭示了排渣管内、井底流场的速度及压力分布规律,并基于自研的气举反循环排渣试验装置,采用PIV(粒子图像测速法)测试技术对流场分布的正确性进行验证;提出了优化刀盘吸渣口评判指标和方法,对吸渣口的数量、长径比、面积比、总面积占比进行优化,得到了超前钻头刀盘吸渣口布置的最佳方式和相关参数;讨论了钻头转速、注气量、风管没入比和泥浆黏度等主要因素对排渣流场的影响。研究结果表明:(1)排渣管内流体的运移以轴向流动为主,且途经注气端时,流速发生跳跃式剧增;井底流体的运移主要以水平流动为主,流体的垂直上返仅存在于吸渣口附近;井底流体的水平流动以切向流动为主,径向流动仅在吸渣口两侧较为明显,且远离吸渣口处,径流速度较小易产生岩屑沉积;(2)当刀盘吸渣口数量为2,长径比为0.4,面积比为1,总面积占比为1.94%时,吸渣口的布置方式最佳,且清渣率较现行吸渣口布置方式提高66%;(3)增大钻头转速可显著增强吸渣口的吸附作用,注气量、风管没入比与井底和排渣管内流体的轴向速度均呈正相关关系,低黏、低密度的泥浆易获取高流速,但携岩能力较差。研究结果可为破解侏罗系地层深大立井钻井法洗井排渣与钻进效率低下技术难题,提供有益的理论参考。

松软薄煤层条带消突下斜定向钻孔成孔护孔技术研究与应用

针对松软薄煤层煤巷条带消突长距离下斜钻孔,存在成孔难、易钻遇煤层顶底板、积水堵塞瓦斯抽采通道的难题,提出了氮气排渣下斜定向钻进成孔与护孔技术,采用高压氮气排渣、大功率气动螺杆钻具定向、“波浪式”轨迹控制和三层管护孔排水技术,在河南省平煤股份一矿开展现场试验,完成8个孔深超300 m下斜定向长钻孔,煤层钻遇率90%以上,全孔段下三层护排水管,平均下入深度302 m,支管平均抽采纯量1.66 m^(3)/min,平均瓦斯浓度17.5%。试验结果表明:该技术可有效解决松软薄煤层下斜钻孔长距离定向成孔、全孔段筛管护孔和排水的技术难题,提高了钻孔成孔深度和煤层钻遇率,实现了下斜孔全孔段护孔和排水,保障了瓦斯抽采效果,为松软薄煤层煤巷条带长距离消突提供技术保障,在类似地层条件具有广泛的应用推广价值。

四翼内凹刻槽钻杆高效排渣钻进技术研究

为解决松软煤层钻进钻孔排渣通道堵塞这一制约钻孔施工效果的关键难题,基于优化钻杆截面形状以增大排渣空间、预防钻孔堵塞这一理念,提出四翼内凹刻槽钻杆几何设计构想,通过孔内排渣阻力力学方程计算验证、钻杆排渣效果数值模拟,分析钻杆结构参数对排渣性能的影响,研制四翼内凹刻槽钻杆并在某矿进行工业性试验。研究结果表明:相较于传统圆状刻槽钻杆,四翼内凹刻槽钻杆在施工过程中具有更大的排渣空间,通过孔内沿程阻力计算对比,四翼内凹刻槽钻杆孔内沿程阻力较圆状刻槽钻杆低13%;数值模拟计算结果表明,当弧形内凹切槽对钻杆的圆心角α=35°、切入深度|EF|=4 mm时,渣体运移距离最大,平均运移速度最大,排渣性能最优;工业性试验表明,使用四翼内凹刻槽钻杆施工钻孔,班进尺长度和终孔深度得到显著提升。研究结果可为煤矿瓦斯抽采钻孔钻具设计提供参考。

钢渣资源化的微表处养护技术环境影响量化分析

文中基于全生命周期评价(LCA)方法建立了微表处养护的环境影响量化框架,利用原子吸收光谱仪(ICP)评估钢渣集料和两种天然集料的重金属排放特性,基于LCA分析框架量化对比了钢渣集料和玄武岩的微表处养护的能耗和碳排放量.结果表明:钢渣集料重金属排放高于玄武岩和石灰岩,但陈化处理后其重金属浓度符合我国地表水第III类水要求.同时,在功能单位内玄武岩微表处养护能耗为47.25 GJ,伴随产生2749.52 kg当量CO 2,而钢渣微表处消耗47.15 GJ,产生2848.72 kg当量CO 2原材料生产阶段的显著差异导致玄武岩比钢渣集料微表处养护产生更多的能耗,但排放了更少的当量的CO 2.

特大洪水流量下沟道型弃渣场水土保持措施设计探讨

抽水蓄能电站项目扰动地表面积大,土石方挖填数量大,产生弃渣量大,通常设置的弃渣场规模等级较高,因此弃渣场的规划设计是水土保持工作的重点和难点。根据国家水利部最新文件及相关标准规范要求,以陕西曹坪抽水蓄能电站下库弃渣场为例,结合渣场自然条件分析探讨弃渣场选址、堆置方案选择、排洪方案比选及水土保持措施设计,结果可为同类型工程提供借鉴。

下向低浓钻孔“抽-注”排水排渣抽采一体化技术研究

为了防止永夏矿区陈四楼煤矿煤与瓦斯突出事故的发生,在采用水力排渣钻孔进行抽采瓦斯时,发现在钻孔内存在着大量的水和煤渣,堵塞了煤体内部的孔隙通道,对煤层瓦斯运移和钻孔孔壁的稳定性产生不利影响,从而严重影响了瓦斯抽采的效果。针对煤矿急需解决的俯孔排水排渣问题,提出采用压风吹孔技术,将孔内水和煤渣带出孔外,疏通钻孔堵塞通道。该技术在陈四楼煤矿井下现场应用效果良好,吹孔后钻孔平均在抽浓度由11.86%提升到了18.73%~56.38%,低浓钻孔提升效果明显;代替了以往水力排渣钻进技术,达到高效抽采瓦斯、保证煤矿安全生产的目的,对钻孔抽采瓦斯过程中能够及时排出水和煤渣有一定指导意义。在此基础上,形成的一套下向低浓钻孔“抽—注”排水排渣一体化技术及工艺,为下向低浓钻孔排水排渣工作提供参考借鉴。

乙炔发生器排渣过程的自动化控制

针对乙炔发生器排渣操作频繁、操作强度高、人为误操作多的问题,进行了排渣过程自动化改造,增加了自动排渣程序,实现了一键排渣;同时优化了排渣工艺,增加了排渣前反冲洗步骤,减少了排渣时VOCs外排大气造成的环境污染和可燃气体探头报警问题。

基于CFD-DEM的盾构泥浆管道排渣特性参数影响规律研究

盾构用泥水循环系统排渣时,其排渣特性直接影响排渣效率,进而影响盾构的施工效率。针对实际工程施工中,泥浆管道的排渣过程不能直接观察,内部泥浆和岩渣的运动规律也不明确的问题,以广州地铁7号线三模式盾构地铁隧道施工为背景,采用CFD-DEM耦合方法建立管道泥浆和岩渣耦合的数值仿真模型,通过单因素影响实验方法,分析泥浆流速、密度、黏度及管道直径等泥水循环系统关键参数对泥浆管道排渣特性的影响规律。结果表明:岩渣颗粒在管道中的运动形态大部分为在管道底部做推移运动,经过弯管部分时会对弯管外侧造成冲击,泥浆经过弯管时在内弯管处流速增大;随着泥浆流速、泥浆黏度的增加与管道直径的减小,泥浆压力损失以二次方的形式增加,泥浆压力损失随着泥浆密度的增加而线性增加。

长距离大埋深盾构隧道施工高效出渣施工技术

长距离、大埋深盾构隧道施工过程中,高效的出渣方式可以提高隧道施工效率,保障施工进度。以珠三角水资源配置工程为背景,提出了与盾构机配套的连续皮带机+垂直提升皮带机组成的出渣方式,并对其工艺流程、技术原理和操作要点进行了详细阐述。应用实践表明:相较于常规出渣方式,该技术可以有效提高盾构掘进效率,由平均6环/d提高至平均12环/d,掘进效率提高1倍左右,通过“水平+垂直”皮带机与盾构机联机的智能化控制及管理系统,可以及时预警,保障设备运行安全,具有较高的经济效益与安全效益,可为类似工程的出渣施工提供一定的参考。

碎软煤层钻进钻杆槽体结构优化与工程应用

高瓦斯碎软煤层具有煤体强度低、瓦斯含量高等特征,钻进过程中钻孔变形量大、易失稳破坏形成塌孔,导致钻孔深度浅、钻进效率低,进而影响了瓦斯抽采效率。为了提升刻槽钻杆在碎软煤层的应用效果,考虑螺旋槽体头数、螺距、槽深与槽宽等关键参数,采用EDEM与Fluent气固相间耦合的数值计算方法,构建刻槽钻杆钻进排渣模型,对比分析了刻槽钻杆的结构参数对排渣性能的影响。结果表明,增加螺旋槽体的头数,有利于增大排渣空间,提升钻杆的排渣效果;对于Ф50 mm的小直径刻槽钻杆,钻杆表面螺旋槽体设计为三头结构,相比单头和双头槽体,其排渣性能有明显提升;三螺旋刻槽钻杆螺距设计为252 mm、槽深为2.5 mm、槽宽为16 mm时,钻杆的排渣效果最优。通过现场工业性试验,钻进效果与煤矿使用的圆钻杆进行对比,三螺旋刻槽钻杆钻进深度提高11.5%,钻进效率提高35.4%,成孔率达到100%,在钻孔施工的过程中断钻、卡钻等打钻事故均未发生。

真空气力输送泵研究及应用

为实现地下隧洞施工高效排污及排渣,开发了一款适用于掘进机设备的真空气力输送泵系统。详细介绍了气力输送系统及组件,通过负压吸送、正压压送方式实现污水、泥渣、固体颗粒等气力输送,实现无旋转叶轮部件的流体输送。采用CFD方法,运用Fluent软件对气体喷射器结构仿真分析得出设计参数,运用EDEM⁃Fluent流固耦合仿真方法探究渣石与空气或水输送状态,得出使用边界条件,有效指导了设计及应用。同时真空气力输送泵系统提高了地下隧洞掘进效率和隧道文明施工水平。

循环流化床锅炉放渣管结构分析

详细阐述了某热电厂240 t/h级别的循环流化床锅炉自运行以来,放渣管出现管口变形、膨胀受阻、与布风板连接的焊缝撕裂、布风板上相邻的水冷让管泄漏等问题,分析上述问题产生的原因,并进行结构优化,通过采取更改布风板让管结构、改变布风板鳍片材质、变更金属膨胀节结构、增加膨胀预留间隙等措施,使问题得以解决,减少安全隐患,从而保证锅炉长期安全稳定运行。

流化床锅炉排渣结焦特性实验研究

为进一步探究流化床锅炉结焦问题的解决路径,研究了基于某煤化工企业440 t/h循环流化床锅炉的结焦问题,结合其燃料特性,搭建实验装置,对流化床锅炉排渣结焦特性进行较为全面的分析。分析结果显示,该流化床锅炉在空气气氛下更容易发生结焦,而在烟气气氛下则不易发生结焦问题,并得出灰渣中残余碳组分二次燃烧造成了结焦,提出引入烟气作为流化介质对流化床中的风水联合冷渣器进行优化的策略,以期为后续研究提供参考借鉴。

铸件消失模铸造缺陷工艺研究

近年来,消失模铸造因其他污染小、工艺灵活、劳动强度低、重复性好等优点在国内迅速发展,尤其是在生产箱体、壳体类产品时,消失模工艺具有一定优势。本文针对飞轮壳等产品在消失模工艺铸造过程中出现的黏砂、气孔、冲砂等缺陷进行分析。通过调整模样的组合工艺方式、优化产品浇注系统、布置排气排渣冒口以及确保内浇道进水口布局的合理性,同时结合生产情况,提出了解决相关产品铸造缺陷的措施。

新排钢渣砂路面基层体积稳定性试验研究

使用未经陈化钢渣砂作为原材料,通过掺入不同质量比外掺剂(粉煤灰、硅灰)对钢渣砂的膨胀性进行抑制,以使其满足道路用钢渣体积稳定性要求,根据体积稳定性试验结果得出较优的外掺剂配比。通过研究发现,单掺外掺剂对钢渣的膨胀性有较好抑制效果,复掺时对膨胀率抑制效果更明显;综合经济效果,在所有的单掺配比中,单掺质量比5%硅灰能发挥外掺剂较大效用;复掺组中,掺量5%、硅灰∶粉煤灰=1∶1组较优。

卵石地层泥水盾构环流管道排渣特性研究

为明晰泥水盾构环流系统管道排渣特性,结合实际设备环流管道的设计与现场应用,使用EDEM(engineering discrete element method)与Fluent耦合的固液两相流仿真技术,对水平-倾斜-水平的连续环流管道渣石和泥浆的运动规律及分布状态进行研究。研究结果显示:1)DDPM模型(dense discrete phase model)相对于DPM模型(discrete phase model)计算精确度更高,更加符合实际情况。2)在初始水平段渣石首先进行悬浮运动,在重力作用下,渣石逐渐沉降在管道底部并进行推移运动。3)渣石在斜管中运动时出现明显的堆积和速度分层现象,斜管截面渣石分布数和最大泥浆流速随着斜管角度的增加先增加后减小,两者均在斜管角度为45°时最大,在90°时最小。4)斜管中渣石平均运动速度随着斜管角度的增加先减小后增加,在斜管角度为45°时最小,在90°时最大。说明渣石在斜管角度为45°左右时堆积比较严重,实际设计中应避免45°左右的斜管。

基于Fluent的氮气定向钻进排渣规律模拟研究

以煤矿井下氮气定向钻进孔深、固气比、粒径为变量,研究不同参数下的煤渣运移规律,利用Fluent模拟软件对不同工况煤渣运移轨迹、速度分布、体积分布和排渣效率进行了模拟。结果表明,煤渣在氮气气流作用下,发生复杂的螺旋式运移,轴向速度0.24~2.46 m/s;径向速度-0.377~0.544 m/s。同一时刻不同截面残余煤渣随孔深增加而增多,同一环空截面不同时刻残余煤渣随时间延长而减少。残余煤渣体积分数与孔深之间关联性较小。随着固气比和煤渣粒径增大,排渣效率降低,固气比为1、5、10时前4 s分别排出56%、11%、4%,粒径为0.6、1、2 mm时前6 s分别排出99%、90%、65%。

复杂地层条件智能化建井关键技术及发展趋势

井筒智能化建设是地下矿物资源开采、地下空间开发利用等领域高质量发展的重要技术支撑,也是井筒建设发展的必然趋势。在分析我国深厚冲积地层、硬岩地层、岩溶地层、富水弱胶结地层4种典型地层条件下现有建井技术的基础上,以西部富水弱胶结地层煤矿盲竖井建设为典型代表,从地质探查、地层改性、掘进装备、支护结构等方面梳理了智能化建井面临的挑战;深入剖析了复杂地层条件下智能化建井需要继续解决的问题及技术发展趋势,包括建井地层全信息探识与重构技术、智能化冻结控制技术、掘进装备破岩-排渣及智能化控制技术、掘-支协同智能化控制技术、仿真决策与智能化管理系统平台;提出了智能建井的发展建议,以期为推动智能化建井技术发展提供参考。

固定床固态排渣碎煤加压气化技术在国内应用现状

煤气化技术是保障我国能源安全的关键技术之一,其中固定床固态排渣碎煤加压气化技术具有一定的市场适应性且在国内有着广泛的应用,但存在废水产量大且难处理的缺点,因而其应用技术有待进一步改进提升。介绍固定床固态排渣碎煤加压气化技术的起源以及在国内的简要研究发展历程,对其技术特点进行分析,并剖析此技术在国内的主要应用现状及设想未来的发展趋势。通过对气化炉的废水处理技术的研发,固定床固态排渣碎煤加压气化技术会更加完善。煤气水减量化技术已进入工业化安装调试阶段,相关技术的研发和应用可促进固定床固态排渣碎煤加压气化技术节约成本及减少水资源使用。