隧道内非对称双火源火焰特性及顶棚烟气最高温度研究

针对自然通风下隧道火灾非对称双火源协同作用下火焰特性和顶棚射流烟气最高温度开展研究。在缩尺寸隧道火灾模拟试验平台开展试验,结果表明,随着火源间距的增大,非对称双火源由完全融合到间歇融合,最后完全分离。火焰完全融合且火源热释放速率不同时,火焰呈现非对称形态,存在一个火焰高度,火焰高度主要由较大热释放速率火源决定。随着火源间距的增大,存在两个火焰高度,火焰高度最大值均大于对应工况火焰完全融合时的火焰高度。双火源一侧接收到的辐射热流随离开火源距离的增大而减小,固定水平位置处接收到的热辐射随着火源间距的变化会有波动,但整体变化不大。非对称双火源火羽流顶棚射流烟气最高温度整体随火源间距的增大而减小。当S/D<0.5时,烟气最高温度主要受两个火源热释放速率的影响,火源间距对烟气最高温度的影响较小;而当S/D≥0.5时,烟气最高温度主要受对应侧火源热释放速率的影响,而受临近火源热释放速率的影响较小。在此基础上,建立了非对称双火源顶棚射流烟气最高温度分段预测模型。

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。

氢气喷射火特性教学实验设计

安全是氢气大规模使用的前提。为了研究氢气喷射火特性,自主搭建了喷射火实验系统,开展氢气喷射火特性实验研究。实验分析了氢气喷射火流量、火焰形状、中心温度及辐射场的变化随压力的变化规律。其中,对于火焰形状的分析,采用将图像转化为二值图的方法得出。结果表明,当压力降低16.95%时,火焰长度下降13.29%,火焰高度下降7.29%;压力保持1.02 MPa时,随着距离增加,中心温度平均减少70.10%;距离喷射口所在平面1.5 m处,辐射强度平均减少18.43%。通过氢气喷射火实验得出氢气意外泄漏下周围温度场、辐射场变化情况,可为实现氢气安全利用提供借鉴。

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.

多巴胺包覆珍珠岩对抑制甲烷爆炸的试验研究

通过自行搭建的试验平台,以9.5%的甲烷为爆炸性气体,研究了不同质量的珍珠岩、多巴胺包覆珍珠岩以及SiO_(2)粉体对火焰传播形状、甲烷爆炸压力以及火焰传播速度的影响。采用热重分析、粒径分析、XRD分析以及扫描电镜对包覆前后珍珠岩粉体的热稳定性以及表面微观情况进行了分析,并对比分析改性珍珠岩的抑爆机理。各种数据对比表明,3种粉体均具备抑制甲烷爆炸的作用,其中多巴胺包覆的珍珠岩效果最为明显,喷撒320 mg工况下最大爆炸压力最小,较纯甲烷下降了62.3%,360 mg火焰的最大传播速度最小,下降了42.6%。多巴胺包覆珍珠岩粉体的加入阻碍了火焰的传播,通过化学和物理抑爆中断甲烷爆炸的链式反应,从而达到甲烷抑爆的效果。

隧道区间内运行列车车顶火灾特性研究

为探究地铁区间隧道高速运行列车车顶火灾特性,构建缩尺寸隧道列车模型,开展移动火灾试验,设置不同列车运行速度及火灾热释放速率,并结合数值模拟,揭示隧道高速(20~150 km/h)运行列车车顶火灾发展特征参数演化的规律。试验结果表明:车顶最高温度随列车运行速度增加而呈现先增加后减小的趋势,其中,最大温差达205℃;此外,随着列车运行速度的增加,竖直火焰高度逐渐降低,水平火焰长度呈现出先增后减的变化趋势,临界运行速度随着热释放速率的增大而增加,并通过数值模拟验证了这一火灾行为。结合缩尺寸试验研究,构建了隧道运行列车车顶火灾水平火焰长度的分段预测模型。

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。

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)。

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。

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。

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。

扩散过滤燃烧火焰特性

扩散过滤燃烧是新的燃烧技术,具有扩散燃烧和预混过滤燃烧的某些特性。通过二维双温模型,使用单步总包反应,数值研究氮气稀释的甲烷和氧气同轴同平板扩散过滤燃烧特性。模型中考虑热弥散和组分弥散效应。研究小球直径、气体混合物速度和甲烷质量分数对火焰高度和火焰形态的影响。结果表明,与预混过滤燃烧不同,气体和固体高温区存在于燃烧器的不同位置;而在高温区域之外,气体和多孔介质固体的温差很小。当填充床小球直径从6.66mm减小到2.02mm,火焰高度从0.048m增大到0.12m。增大混合物速度,甲烷的质量分数导致火焰变宽,火焰高度增大。数值模型的有效性得到了实验验证。

西藏高原环境下油池火的燃烧速率和振荡频率

通过拉萨和合肥两地开展相同尺寸的甲醇油池火燃烧实验,研究了高原油池火燃烧特性参数与平原的不同以及具体的影响机制.研究发现,在燃料类型和燃烧尺寸相同的情况下,燃料在拉萨的质量燃烧速率比合肥慢;基于火焰图像分析,用MATLAB编程对两地火焰图像进行处理,确定了在相同尺寸的油盘下,由于受低氧低压条件的影响,拉萨火焰面积比合肥要大,火焰高度比合肥要高,在拉萨火焰振荡频率比合肥要快;通过实验数据拟合出适合高原低氧低压环境下的火焰振荡频率公式.