潜艇应急燃气吹除过程的理论分析及实验验证

通过对燃气吹除压载水舱过程进行热力学分析,确立了考虑相变产生水蒸气情况下燃气吹除过程的能量方程、质量方程和气体状态方程,推导并建立了压载水舱吹除过程的数理模型.进行了潜艇应急燃气吹除系统的小比例模型原理实验,模拟了水下100m深度时燃气吹除的排水性能与规律以及燃气吹除过程中的主要性能参数变化情况,并对影响吹除效率的各种因素进行了分析.实验结果与所建立的潜艇应急燃气吹除过程数理模型的仿真结果进行了对比验证,结果表明,通过热力学方法建立的用于燃气吹除过程的工程计算数理模型与实际实验情况符合较好,可用于燃气应急吹除系统的设计及优化.

潜艇应急燃气吹除过程的数值仿真及实验验证

进行了潜艇应急燃气吹除系统的小比例模型原理实验,模拟了水下100 m深度时燃气吹除的排水性能与规律以及燃气吹除过程中的主要性能参数变化情况.建立了模拟小比例实验吹除过程的物理模型,应用结构化六面体网格对其两相流体流动区域进行了计算区域的离散化,并对100m海水深度下的燃气吹除过程进行了数值仿真计算,得到了对燃气泡成长规律的描述,深化了对排水过程机理的认识.仿真结果与实际情况的实验结果十分吻合,混合气体压力和排水总体积的相对误差均不超过5%,验证了数值仿真方法的可行性.

燃气吹除压载水舱过程的理论分析

本文通过对燃气吹除压载水船过程的热力学分析，确立了燃气吹除过程的能量变化的微分方程，推导出燃气吹除压载水般的排水效率及燃气吹除热效率的数学表达式，建立了表征吹除压载水船过程中燃气的气体参数及排水流量的数学模型。为解决吹除过程中水舱内的燃气排水超压与吹除容积等问题提供了计算方法。

燃气喷吹耦合热风循环烧结的热风罩内数值模拟与结构优化

热风烧结耦合燃气喷吹技术是在热风罩内同时进行热风循环烧结和燃气喷吹的一种新型强化烧结技术,该技术能提高烧结矿产质量、降低烧结固体燃料消耗和污染物排放量。当流场均匀性较低时,喷出的燃气易富集、着火和逃逸,严重影响运行安全。为此,本文利用Fluent软件对某烧结厂500 m^(2)烧结机热风罩内流场进行仿真模拟,结果表明:热风进入罩内后偏向于一侧料面,并在进气口下方产生回流死区使得外界空气进入罩内阻碍喷出的燃气进入料面,导致喷吹管附近燃气富集;通过优化罩内结构,使得进入料面的最大风速由6.42 m/s降低至2.72 m/s,料面风速方差由2.70降低至0.25,喷嘴出口区域和料面的最大燃气质量分数分别由1.82%和0.98%降低至1.30%和0.53%,相比原结构分别降低了57.63%、90.74%、28.57%和45.92%;优化后侧部漏风平均风速由1.17 m/s降低至0.22 m/s,相比原结构降低了81.2%,保证了燃气喷吹耦合热风循环烧结系统的安全高效稳定运行。

烧结燃气顶吹关键装备技术的研发与应用

针对烧结行业新兴工艺技术"Super sinter"(烧结燃气顶吹)在生产时存在的问题,以技术机理为基础,通过流场仿真模拟分析,开发出含多个子技术在内的一整套燃气顶吹关键装备技术,并将其成功应用于韶钢工业现场,且针对现场数据进行了技术效果和效益比对。最后,对该技术的未来发展趋势进行了预测分析。

烧结料面燃气喷吹系统仿真模拟研究与应用

为了提高喷吹燃气混合的均匀性,确定合理的喷吹管结构参数,本文运用Fluent数值仿真软件,对燃气喷吹系统进行建模和流场仿真,分析不同喷吹速度(30、40、50 m/s)、喷孔角度(0°、30°、60°)和管间距(500、600、700 mm)对料面燃气峰值体积分数和喷吹范围的影响。研究结果表明:双孔喷吹时,随着速度的增大,料面燃气峰值体积分数、喷吹范围逐渐增大;随着喷孔角度的增大,料面燃气峰值体积分数逐渐减小,喷吹范围逐渐增大;随着管间距的增大,料面燃气峰值体积分数和喷吹范围均先增加后减小;在300~500 Nm^(3)/h喷吹量下,优选的喷孔角度为60°,管间距为700 mm。新技术成功应用于中天钢铁工业现场后,当喷吹总流量为300 Nm^(3)/h时,吨矿固体燃料消耗量减少2.8 kg。

C_5气化与燃气喷吹装置

纤维细而柔软的玻璃棉,系借助于高温、高速气流将玻璃丝迅速熔化并牵伸成型.产生高温、高速气流的装置,即燃气喷吹装置,如图1所示.

氢系气体喷吹对烧结污染物释放的影响规律

采用焦炉煤气和水蒸气作为氢系喷吹介质,研究了喷吹介质、喷吹方式、气体喷吹量等因素对烧结过程典型污染物释放规律的影响.结果表明,氢系气体喷吹使烧结料层温度分布明显改善,1200~1300℃的高温区间明显拓宽;喷吹0.6%(体积分数)的焦炉煤气后,烟气中的NO x峰值质量浓度最高降低了约100 mg/m 3,平均质量浓度降低21.1%,这主要是由于燃气喷吹拓宽了有利于复合铁酸钙生成的温度区间,而蒸汽喷吹对CO的减排有明显效果.蒸汽喷吹后水蒸气与烧结原料中的碳发生水煤气反应,烧结烟气中的CO从11690 mg/m 3最低降至9918 mg/m 3,降幅达29.4%;烧结料表面同时喷吹焦炉煤气和水蒸气可以实现NO x和CO的综合减排.

燃气喷吹技术调控铁矿烧结熔化特性的实验研究

寻找清洁燃料替代焦粉是铁矿石烧结工序中降低排放的重要途径。本文针对高木炭替代比例下烧结质量严重恶化的问题,使用燃气喷吹技术对烧结床内熔化特性进行调控。首先,分别对焦粉烧结、60%木炭烧结和0.5%甲烷喷吹烧结进行了红外热像测试。与焦粉烧结相比,60%木炭烧结的熔化区厚度明显变薄。燃气喷吹技术从上游显著拓宽了60%木炭烧结熔化区的厚度。其次,数据显示随着甲烷喷吹浓度的提高,熔化温度保持时间延长,烧结矿粉碎强度也有显著改善。此外,当喷吹浓度达到0.4%时,烧结矿强度已经高于焦粉烧结强度。进一步提高喷吹浓度至0.5%,烧结强度的增幅有所减缓,烧结时间也已经超过焦粉烧结时间。建议最佳甲烷喷吹浓度为0.4%~0.5%。

烧结烟气CO_(x)的生成机理及减排措施

铁矿烧结烟气是钢铁领域污染负荷最为严重的环节。目前,研究者在颗粒物、SO_(x)、NO_(x)治理方面已取得了很大的成效,但烧结烟气中还含有一定的CO_(x)(7%~10%的CO_(2)、0.4%~1%的CO),其对人类健康和社会环境具有严重的影响,也是未来烧结烟气治理的关注点。本研究在分析烧结烟气CO_(x)生成机理的基础上,从源头减量、过程控制、末端治理全方位出发,提出烧结烟气CO_(x)的减排策略和待研究的问题,包括厚料层烧结、氢系燃气喷吹、生物质燃料烧结、燃料粒度控制、涂层制粒烧结、添加剂预处理燃料、烟气循环、富氧烧结、蒸汽喷吹、CO催化氧化及CO_(2)的分离吸附等。

复合气体介质烧结的节能减排技术开发与应用

烧结烟气排放量大、污染物种类多,是钢铁工业节能减排的重点工序。阐述了气体介质变化对烧结的影响规律,介绍了多种基于复合气体介质烧结的减排新工艺和新技术。针对烧结烟气和热废气循环利用,开发了区域选择性烟气循环工艺,在不影响烧结指标前提下实现烟气减量和污染物减排;开发了环冷机热废气提质-循环烧结工艺,提高了余热利用效率,并减少了冷却废气无组织排放。揭示了多种类型的富氢燃气喷吹对烧结的影响规律,开发了富氢燃气梯级喷吹技术,改善了烧结料层的热量分布状态,降低了固体燃耗和污染物排放。探明了烧结料面喷吹水蒸气对烧结指标的影响,获得了水蒸气喷吹的适宜区间和喷吹方法,实现了CO的减排。提出了载能复合气体介质烧结协同减排技术路线,以燃气和蒸汽复合气体为例,探明了两类气体在烧结料面的适宜耦合喷吹方式,取得了更大程度的烧结提质、节能、减排效果。