超临界W型火焰锅炉结构效应导致前墙水冷壁温差偏大问题的研究与治理

为解决某锅炉前墙水冷壁温差偏大导致水冷壁频繁超温爆管的问题,从管外传热和管内吸热两方面对热偏差进行分析,发现采用内螺纹管技术的水冷壁管具有自补偿特性,通过数值模拟试验发现结构效应带来温度场和气流场的变化对热偏差影响显著,是造成水冷壁变形和泄漏的主要原因,进而提出二次风差异配风、水冷壁前墙喷涂绝热涂料和优化卫燃带等治理方案,成功治理了水冷壁超温爆管问题.

多算法融合的超临界W火焰炉水冷壁壁温预测模型研究

针对某火电厂水冷壁在深度调峰背景下易发生拉裂而需对水冷壁管间温度梯度进行监控的问题,构建了一种基于PCA-SSA-LSTM多算法融合的预测模型,实现对易拉裂管附近水冷壁管出口壁温的有效预测。为改善模型的预测性能,依据壁温计算理论选取17个输入参数,使用PCA法进行降维处理;采用SSA算法优化PCA-LSTM预测模型超参数,得到最优PCA-SSA-LSTM壁温预测模型。通过与其他预测模型对比发现,融合模型的决定性系数(R2)值有一定程度的增大,均方根误差(RMSE)及平均绝对百分比误差(MAPE)有不同幅度的降低。实际应用表明:建立的多算法融合模型可有效提高多管出口壁温预测精度,能作为电厂DCS监测系统的补充,预警危险壁温,降低因管间大温差造成的水冷壁拉裂风险。

微细通道内火焰传播及淬熄过程研究

为研究阻火器阻火单元微细通道内火焰传播与淬熄的过程,基于Fluent建立了平板狭缝通道内火焰传播的数值模型。将仿真结果与之前的实验值进行了对比,发现仿真结果与实验值的误差最大值仅为6.5%,数值计算模型准确性及仿真结果可靠度均较高。提取火焰在微细通道内的温度变化数据可知,微细通道内火焰逐渐拉伸,最终形成“尖状”,同时传播速度呈先增大后减小的趋势。分析OH自由基的浓度分布情况可知,OH自由基的浓度分布也呈先增大后减小的趋势。其次分析火焰的淬熄过程可知,入口火焰速度、孔隙高度均是影响淬熄长度的重要因素,但温度变化对淬熄长度的影响程度较低。

单排冲击孔的冲击/气膜复合冷却结构火焰筒壁温分布

针对单排冲击孔的冲击/气膜复合冷却结构火焰筒建立一维壁温计算程序,对火焰筒一维壁温进行计算分析,通过示温漆测温法和热电偶测温法获得了高温高压下该火焰筒壁温分布规律和最高壁温值,并将试验结果与计算结果进行对比分析。结果表明:计算结果与试验结果吻合较好,该计算模型可有效评估冲击/气膜复合冷却结构火焰筒壁温分布趋势;将冲击孔布置在气膜段末端可有效降低该处壁温,从而控制最高壁温值;单位面积冷却气量对冷却效率有重要影响;火焰筒壁温分布较均匀,最高壁温低于材料长期许用工作温度。

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)。

某660MW超临界W型火焰锅炉水冷壁拉裂数值模拟研究

本文通过对某660 MW超临界W型火焰锅炉水冷壁拉裂问题进行分析,采用数值模拟和应力分析对水冷壁应力进行比较,分析了影响水冷壁拉裂的主要因素和原因,发现了水冷壁膨胀受阻导致水冷壁热应力急骤上升是造成水冷壁开裂的根本原因,从而为后续水冷壁拉裂治理奠定了理论基础。

自然通风下隧道贴壁双火源火焰融合特性研究

由于隧道内贴壁双火源火灾的特殊性,其火焰的特征与开放空间及非贴壁情况下的火灾有显著不同。文章在自然通风的矩形缩尺寸隧道模型内进行了一系列试验,结果表明:随火源间距s增大,火焰高度Hf先短暂增大后持续减小,最后趋于定值。相同火源尺寸下,隧道内贴壁双火源的火焰高度是贴壁单火源火焰高度的1.2~1.4倍。相同工况下,由于贴壁情况下的火焰羽流卷吸受限,双火源的火焰高度比位于中轴线情况下高15%~17%。与火源位于开放空间和隧道中轴线的情况相比,贴壁火源的最大火焰高度更高。基于空气卷吸理论推导了融合火焰高度Hf的经验公式,确定了无量纲间距为1.8时Hf最低。

MWCNT-FAP协效聚磷酸铵阻燃环氧树脂研究

为了资源化利用废水中的氮、磷元素,以含氮、磷、铁的模拟废水和多壁碳纳米管(MWCNT)为原料,以化学沉淀法合成了多壁碳纳米管-磷酸铵铁(MWCNT-FAP),优化了MWCNT-FAP的合成条件。采用红外光谱、能谱、扫描电镜、透射电镜和热重分析等手段对MWCNT-FAP进行表征。将MWCNT-FAP和聚磷酸铵(APP)引入环氧树脂(EP)中制备复合材料(MWCNT-FAP-APP/EP)。采用微尺度燃烧量热法和UL-94方法测试了复合材料的热释放率(HRR)和阻燃性,利用拉伸测试系统对EP复合材料的力学性能进行了测试。结果表明:FAP粒径约为20~30nm。MWCNT-FAP能改善环氧复合材料的阻燃性能和力学性能。加入MWCNT-FAP和APP后,环氧树脂的HRR明显降低,点燃时间延长,MWCNT-FAP-APP/EP可通过UL 94 V-0评级。炭渣分析表明,MWCNT-FAP和APP在降低聚合物可燃性方面具有协同作用。该方法在废水处理、氮磷回收和防火材料等方面具有潜在的应用价值。

浅析SiO_(2)气凝胶材料在超低能耗建筑中的应用

被动式超低能耗建筑助力绿色转型,已经是未来建筑发展的趋势。但目前市场上的被动式超低能耗建筑外墙保温材料是以建筑节能75%标准设计,一是不能满足节能率达到90%以上的超低能耗建筑技术要求,二是阻燃等级以B级为主,存在很大的安全隐患。气凝胶作为一种多功能的高效保温隔热环保材料,在建筑领域的应用研究逐渐受到广泛关注。本文主要针对SiO_(2)气凝胶保温隔热材料在外墙保温系统应用的特点作了分析和总结,对推动气凝胶材料在被动式超低能耗建筑领域的发展提供参考。

管壁导管对管道内甲烷火焰泄放作用的研究

为提高狭长空间可燃混合气体泄爆效率及防护水平,开展设置管壁导管的方形管道内甲烷泄爆试验,通过改变管壁导管长径比以及位置,探究管壁导管管径、位置因素对管道内气体火焰传播过程、爆炸超压的影响。结果表明:管壁导管对火焰的泄放作用在时间上存在些许滞后;与无管壁导管工况相比,导管管径分别为60、80、100 mm时,火焰传播时间分别延长15.4%、35.8%、61.0%,最大爆炸超压峰值分别下降24.5%、30.5%、40.4%;同一管径管壁导管置于方管前端可有效泄放部分火焰及压力,降低爆炸能量横向传播动力,泄爆效果明显优于管壁导管置于管道中部及后端。导管分别置于前端、中部、后端时,火焰传播时间分别延长85.4%、15.4%、4.5%,最大爆炸超压峰值分别下降40.6%、24.5%、18.6%。因此,设置管壁导管能有效降低火焰传播速度以及泄放爆炸超压。

湿壁氛围甲烷预混火焰传播的可视化试验研究

针对壁面油膜对受限空间内预混火焰燃烧过程的影响机理,设计开发了基于定容燃烧弹和纹影法的燃烧可视化试验系统,研究了不同初始压力条件下正十二烷/正十四烷油膜对甲烷预混火焰燃烧过程的影响,通过背景建模与背景差分预处理和粒子群优化算法改进OTSU自适应阈值算法,开发了一种适用于纹影图像的火焰轮廓分割算法,基于火焰前锋面轮廓提取结果定量研究火焰传播速度和火焰面积.结果表明湿壁氛围下油膜蒸发过程对预混火焰燃烧过程影响有限,壁面油膜蒸气对混合气当量比的影响是预混火焰燃烧强度的主要影响因素.

超临界W火焰锅炉水冷壁壁温偏差分析治理

福溪发电1号锅炉投产以来多次发生水冷壁泄漏,近年来实际燃用煤种偏离设计煤种较多,水冷壁壁温偏差大和炉膛结焦问题进一步加重。通过深度挖掘历史数据和现场燃烧调整试验相结合的方式,寻找煤质热值、配煤方式和磨煤机组合等影响W火焰锅炉热偏差的主要因素,量化了煤质发热量对于W火焰锅炉水冷壁壁温偏差的影响,确定了锅炉适宜燃用的煤质发热量在19.26 MJ/kg以内,形成了W火焰锅炉水冷壁壁温偏差的控制策略,进行了锅炉二次风箱的改造,改善了水冷壁壁温偏差情况。

柴油机喷雾碰壁引燃进气预热特性研究

针对低温环境下重型柴油机的冷起动,提出了喷雾撞击热壁面引燃、回流稳焰的进气预热方案。基于自主设计搭建的预热实验装置,研究了不同风速、喷油落点、喷油策略下的温升和燃烧特性,并开展了CFD数值模拟。实验结果表明:着火和温升对喷油落点呈较强的敏感性,加热板存在最佳位置,风速10 m/s下的平均温升速率达到4.24℃/s。为了兼顾温升速率、燃烧效率和维护成本,高风速下须采取喷射周期为20~25 ms、喷射脉宽为1~3 ms的喷油策略。高速液滴撞击加热板表面后发生回弹和破碎,属于Leidenfrost破碎模式。模拟结果显示:扰流板形成了局部风速低于5 m/s的回流区,促进了蒸发和油气混合,有利于着火和火焰稳定;针对喷射频率合理匹配喷射量,本质上是调控燃烧持续期与喷射周期相适应,使燃油充分利用,提高温升和放热速率。

超薄壁低烟无卤阻燃汽车线材料和导体预热工艺分析

汽车轻量化已成为主机厂及其配套行业的重要课题,超薄壁低烟无卤阻燃汽车线是解决汽车轻量化的重要途径之一。文章考察不同材料对超薄壁低烟无卤阻燃汽车线耐刮磨、耐低温、阻燃、耐油等性能的影响。实验结果表明,绝缘材料选用XLPE+PP,采用一次共挤工艺生产,制作线材综合性能最佳,对不同温度下的导体进行预热,当导体预热温度为60℃时,线材的附着力、抗张强度和断裂伸长率性最优,制备线材各项性能均符合超薄壁低烟无卤阻燃汽车线性能要求,此类线材的成功研制,为以后其他类型的薄壁汽车线提供技术参考。

300 MW燃煤锅炉启动过程中壁温超温原因分析与对策研究

针对某机组锅炉在启动过程中大幅度超温现象发生概率较高的问题,分析锅炉启动过程中壁温超温的原因,通过调整送风量、配风方式和油枪投退来控制各段烟气温度和各级减温器后汽温,验证了严格按照开机曲线规范来控制升压升温率能够解决锅炉启动过程中的管壁超温问题,保障了机组锅炉运行的安全性。

W火焰锅炉水冷壁壁温偏差分析及处理

某发电厂600 MW超临界W火焰锅炉长期存在严重的水冷壁壁温偏差,机组被迫降参数运行。对上、下水冷壁出口壁温与设计参数对比分析,发现该炉上水冷壁热偏差情况严重,前墙壁温偏差主要在上炉膛产生,水冷壁出口壁温不均导致的热效流动偏差使前墙壁温情况恶化。为提高炉膛热负荷分布均匀性,根据当前存煤情况对磨煤机配煤进行优化,高低热值混煤仓掺配比例根据局部壁温情况进行调节。由于当前采用的“前墙压后墙”F风配风方式对侧墙水冷壁吸热产生负面影响,因此关小后墙靠两侧墙二次风门开度,改善两侧墙吸热情况。调整后前墙壁温差减小,主汽温度提升,达到预期效果。

海洋平台玻璃钢挡风墙应用研究

为了解决海上平台碳钢挡风墙腐蚀严重的问题,开展采用玻璃钢挡风墙替代传统碳钢挡风墙的应用研究。避免后期再次更换,结合海洋环境工况,从力学特性、老化特性以及防火安全性等方面论证了将玻璃钢材料应用于挡风墙的可行性,同时基于有限元分析软件ABAQUS开展了挡风墙静力和屈曲分析。结果表明,采用玻璃钢挡风墙,可以满足海洋平台的应用工况要求,同时可以降低挡风墙结构重量,节省海洋平台挡风墙全生命周期综合更换维护费用。

微型缩放喷管中氢气/空气预混燃烧实验研究

在最大内径2mm，喉部内径1mm的微型缩放喷管中进行氢气／空气的预混燃烧实验，获取稳燃范围、壁面温度、火焰起始位置等燃烧特性。缩放的喷管结构相比于等直径的圆直管和T形管拓展了稳燃范围，合适的当量比下，入口流速在3．4～41．4m／s的范围内火焰根部能稳定在缩放段燃烧。壁面温度和火焰位置受到流速和当量比的双重影响。壁面温度最大值出现在燃料稍有富余，当量比为1．4时。火焰起始位置随流量的增大向下游移动，随当量比的增大先向上游移动后向下游移动。通过选择合适的当量比和流速，能控制微喷管内的燃烧温度和位置，为微推进、微喷射等系统的设计和改进提供依据。

综采放顶煤工作面采空区自燃区的划分

依据采煤工作面上覆岩层采动裂隙分布的“0”形圈及实际观测 ,把综采放顶煤工作面采空区的自燃分为易自燃区、自燃区、不自燃Ⅰ和不自燃Ⅱ区 ,客观地反映了综采放顶煤工作面采空区自燃 ,对煤层自燃的防治有重要的意义。

乙炔/空气预混火焰法合成多壁碳纳米管的实验研究

本文利用乙炔-空气预混火焰研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)的合成,采用涂覆有二茂铁或硝酸镍催化剂的探针在预混火焰中采样,用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对碳纳米材料(CNTs)的形貌和结构进行了表征。结果表明在乙炔-空气预混火焰中,二茂铁和硝酸镍均能够成功合成竹节状多壁碳纳米管,产物中还发现了碳纤维(CNF)、巴基葱(bucky onion)和碳黑等物质。二茂铁催化生成的碳纳米管管径大于硝酸镍催化生成的碳纳米管的管径;在乙炔-空气扩散火焰和甲烷-空气扩散火焰中硝酸镍所催化合成的碳纳米管管径相近,说明碳纳米管的管径受催化剂颗粒尺寸的影响较大。研究表明探针在火焰中停留的时间和保护气体也会影响碳纳米管的合成。