煤矿通风瓦斯甲烷热氧化装置实验研究

通过热力计算设计搭建了最大处理量为1 000 m3/h的煤矿通风瓦斯热氧化装置,实现了装置的快速启动及长期自维持稳定运行。研究了处理量400～800 m3/h、甲烷浓度0.4%～0.8%、切换时间10～50 s时装置的运行情况,得到了装置的运行特点以及各运行参数对其的影响规律。实验结果表明,较高的风量、较高的甲烷浓度、较长的切换时间都会导致装置高温区变长。

开式吸收式热泵降膜吸收器实验研究

以构建的用于开式吸收式热泵的竖直管降膜吸收器实验台为基础,以价格低廉的CaCl_2溶液作为吸收剂,通过实验研究确定各参数对吸收过程中传质的影响。实验发现:提高吸收剂浓度、液气比、冷却比和吸收塔高度可增强吸收效果;气体湿度和气体温度的增加会降低吸收效果;冷却水和吸收剂的流动方向也会影响吸收效果。分析了产生这些影响的原因,并从实际应用出发给出了这些参数的限制条件。

开式吸收式热泵内冷型吸收器的实验研究

建立开式吸收式热泵内冷型吸收器实验台,以CaCl2溶液为吸收剂在该实验台上对比不同操作参数、外部参数和装置尺寸下,从HAT循环高湿排烟中回收水的性能。实验表明:提高进口溶液浓度、液气比、冷却比和降低进口溶液温度可提高水回收率;进气含湿量增加会提高水回收率,而进气温度增加会降低水回收率;吸收器高度存在最优值,此时水回收率最大。还分析了产生这些影响的原因,并从实际应用出发给出了这些参数的限制条件和使用范围。

废弃柞木段热解特性及其反应动力学研究

以废弃柞木段为研究对象,进行了不同升温速率（5,15,25℃/min）下的热解失重实验以及TG和DTG曲线分析,采用分布活化能模型（DAEM）和一级反应模型研究其反应动力学特性。结果表明,脱水干燥的废弃柞木段热解过程主要分为过渡、挥发分析出和碳化3个阶段,随着升温速率的提高,DTG曲线有向高温侧移动的趋势,不同升温速率下的最大热解速率所对应的温度在360~380℃;采用DAEM得到的主热解阶段活化能为210~260 k J/mol,一级反应模型得到的主热解阶段活化能约为62 k J/mol,两种模型都能够较好地描述废弃柞木段主热解阶段,而DAEM模型更为全面。

喷淋吸收过程模型及实验研究

开式循环吸收式热泵是用于HAT循环烟气水回收的新型技术于段。本文以喷淋吸收器为对象,对应用氯化钙溶液的吸收过程进行了研究。首先通过理论建模预测了吸收过程的温度及浓度分布,并且就温度及浓度等参数的影响进行了分析;其次对喷淋吸收过程进行了实验研究并与冷却水喷淋减湿进行对照,结果表明要达到相同的吸收效果,冷却水流量要多于溶液流量5倍以上.

方形截面循环流化床出口效应的实验研究

在0.27m(长)×0.27m(宽)×10m(高)方形截面循环流化床冷态实验台上,针对三个不同的表观气速(Ug=6.0m/s,6.8m/s,7.6m/s),考察了半弯道光滑出口和T形突变出口两种不同结构对系统颗粒循环流率以及床内颗粒浓度分布的影响.实验得到的系统颗粒循环流率Gs=60kg/m2s^170kg/m2s.结果表明:两种出口结构下,系统颗粒最大循环流率都随主床表观气速的增加而增加;半弯道光滑出口结构下得到的最大循环流率大,其对应的最大循环流率分别为136kg/m2s,162kg/m2s和170kg/m2s;床内颗粒浓度为底部浓顶部稀的分布,T形出口的约束效应使出口附近产生了一个颗粒增浓的区域.

微型湿空气透平循环性能实验研究

湿空气透平循环是新型动力循环的重要发展方向之一。基于某微型燃气轮机,构建微型湿空气透平(humid airturbine,HAT)循环原型实验系统,研究了满负荷和部分负荷下HAT循环的热力性能和NOx排放性能,分析后冷器对循环性能的影响。结果表明,相比回热循环微燃机,满负荷时微型HAT循环发电功率提高约23%,发电效率提高约18%,且随负荷降低,发电效率的相对增加值提高;各负荷下微型HAT循环NOx排放降低30%以上。同时实验还证实对于微型HAT循环,有、无后冷器时循环热力性能相当。

蜂窝陶瓷蓄热体的研究现状

综述了高温空气燃烧系统的关键部件之一——蜂窝陶瓷蓄热体的主要发展历程,制备要求以及国内外对蜂窝陶瓷蓄热体热工性能的实验研究和数值模拟现状。可以看出,深入研究蜂窝陶瓷蓄热体的特性对我国发展和应用蓄热式高温空气燃烧技术具有重要意义。

缘线匹配指导下热痕迁移现象的数值研究

热痕严重影响涡轮叶片热负荷及寿命.本文在缘线匹配技术的指导下,以某1+1对转涡轮为研究对象,采用数值模拟手段研究了热痕的温度分布形式、周向位置及叶排之间的时序位置等因素对涡轮热环境的影响.结果表明,热痕/叶排以及叶排/叶排的时序位置对第三排叶片表面的时均温度分布影响较大,优化叶片参数和时序位置是改善涡轮热环境的有效手段.

CaS-CaSO_4是否共熔的DTA和TG实验研究

CaS和CaSO4熔点均在1400℃以上,研究发现CaS和CaSO4混合物在827℃可能存在熔融现象。CaS与CaSO4是否存在共熔对以CaSO4为载氧体的反应器的操作条件优化具有重要影响。从物理化学变化及其热效应角度,利用综合热分析仪对氮气气氛下不同摩尔比例均匀混合的CaS、CaSO4样品进行差热分析(DTA)和热重分析(TG)研究,并对实验残留物进行SEM分析。结果表明,在700～1300℃的常压惰性气氛条件下,没有发现CaS和CaSO4组成的任意二元混合物存在共熔现象。对由不同比例组成的CaO、CaS、CaSO4三元混合物进行类似的实验,结果表明,在700～1500℃的常压惰性气氛下,没有明显的证据证明存在三相共熔现象。

煤加氢热解及热解焦气化特性试验研究

为给输运床气化试验提供基础数据,采用加压滴管炉反应装置,以次烟煤为研究对象,研究了不同温度、不同压力、不同反应气氛下煤的热解产物特性,并分析了不同热解条件对煤焦结构、基础物化性质及其CO_2气化反应性的影响。结果表明:氢气气氛热解产物中CH_4、C_2H_4的产率超过氮气气氛条件下的3倍,且对煤焦剩余挥发分的影响不大,反应气氛对于失重率的影响因温度而异,600~800℃下常压加氢工况煤的热解失重率相比惰性气氛下更小,总压0.5 MPa含氢气氛则比惰性气氛下的失重率更大。对于热解焦的气化活性,常压加氢工况制得的热解焦,其气化活性高于氮气气氛热解焦,而加压工况的气氛是否含氢对气化活性的影响不显著,氢气与煤的反应主要表现为甲烷化反应,加氢工况提高了热解焦的孔比表面积和孔体积,但对煤焦的化学结构影响很小。

重质有机资源热解过程中自由基诱导反应的密度泛函理论研究

以重质有机资源热解过程中的自由基反应为背景,为了探究自由基对共价键的诱导作用及其对共价键解离能的影响,采用基于密度泛函理论的研究方法,选择ωB97XD/6-31G**级别在Gaussian 09程序上对·CH_(3)、·OH和·H分别诱导七类共价键反应过程的能量进行了理论计算。结果表明,空间位阻效应对自由基诱导反应能垒的影响占主要地位,共价键种类的影响相对次要;不存在·OH和·H的同基团诱导交换反应时,·OH诱导能垒比·H的高约40 kJ/mol,·CH_(3)比·OH、·H的诱导能垒分别高约为50、90 kJ/mol;存在·OH或·H的同基团诱导交换反应时,会导致能垒约有70 kJ/mol的提高,在计算时应判断诱导反应的具体情况并加以修正。可以利用上述值估算不同共价键诱导反应的能垒。

双侧返料气动分配阀调节性能冷态实验研究

在气动分配阀实验台上，对双侧返料气动分配阀的调节性能进行了冷态实验研究。研究表明：分配阀单侧返料与双侧返料时，在未达到最大返料流率之前，返料流率随着流化风与松动风的增大而增加，返料流率对松动风的变化更加敏感；双侧返料时，只改变一侧流化风时对另外一侧没有影响，但是只改变一侧松动风时对另外一侧返料也会产生影响；调节流化风能够实现0～80％之间的调节，调节松动风能够实现30％～55％之间的调节；分流板高度ξ对分配阀单侧返料影响较大，在相同的流化数下，返料流率随ξ的增加而增大；ξ对双侧返料影响较小，对两侧分配比例几乎没有影响。

几种煤反应动力学研究仪器的分析比较

论述了煤反应动力学研究的必要性和实验研究的重要性。热重分析仪(TGA)、丝网反应器(WMR)、滴管炉(DTF)是实验室用以进行煤反应动力学研究的几种代表性仪器,通过简要介绍其工作原理,从动力学研究的角度,对其功能和特点进行了深入地分析和比较。

10MW级HAT循环试验系统配置与热力性能研究

HAT循环作为一种新型燃气轮机循环,具有低NOx、高效率、灵活热电调节、启停快的特点。本文分析了以某10MW级回热循环燃气轮机为基础,构建HAT循环热电联供特性试验系统的配置,给出了燃气轮机通流匹配、热电联供以及大范围热电比调节对燃烧室等部件的技术要求。

串行分级燃烧器柔和燃烧的实验研究

提出采用串行分级燃烧器来研究柔和燃烧,在该燃烧器中,第一段产生的烟气与燃料空气快速混合,在第二段中发生柔和燃烧。用实验方法将烟气量、当量比对柔和燃烧的影响进行了研究。测量了燃烧器出口温度、CO和NOx排放以及OH-PLIF分布图像。结果表明第一段烟气通过影响掺混段出口处温度、氧浓度以及速度来影响OH分布和污染排放特性。烟气量较大以及相对较低的出口温度可以实现较为分散的燃烧区域,而较高的烟气温度使反应区域更接近于出口且反应更加剧烈。研究结果为开发燃气轮机的柔和燃烧技术提供了基础数据。

壁面散热对天然气柔和燃烧器NO_x排放影响研究

随着"煤改气"的逐步推进,天然气锅炉应用越来越多,在保证效率的同时,锅炉的NO_x排放标准也越来越严格。以应用于锅炉的柔和燃烧器为研究对象,通过实验和化学反应模型的方法研究了柔和燃烧器在不同换热情况(石英玻璃罩和水套)下NO_x排放特性,并对不同工况进行了分析。结果表明,燃烧器散热越大,越有利于降低NO_x排放,当量比小于0.9时,NO_x排放低于30 mg/Nm^3,可以直接满足现有锅炉排放需求。模拟结果显示相对NO_x随散热量呈负相关变化趋势。相对NO_x随当量比的变化曲线随着散热量的增加而变得更加平缓,说明散热量增大会减弱当量比对相对NO_x的影响,使其在不同当量比下的下降程度相当。分析其原因是散热量增大,燃烧室内温度整体下降,烟气在高温区的停留时间减小,热力型NO_x的影响在减弱,快速型NO_x及N_2O型NO_x对整体NO_x的贡献在增强。

高通量J阀返料特性实验研究

在提升管高度为17 m,内径为0.1m的密相输运床实验装置上,实验研究J阀充气流化数(Nj)、J阀斜管充气流化数(Ni)、温度、压力对J阀返料影响。结果表明:在温度和Nj相同下,Ni和压力对固体循环流率基本没有影响;在常温下,Nj≤10时,随着流化数的增加固体循环流率(Gs)呈现线性增加的趋势,当Nj>10时,系统运行出现不稳定现象,固体循环流率波动较大;在相同的Ni下,温度越高固体循环流率越小。建立了Gs为38~750 kg/(m^2·s)范围内与Nj的关联式。

喷管结构对甲烷微混燃烧特性的影响研究

微混燃烧是一种具有潜力的低污染燃烧技术,而作为基础单元的微管结构对燃烧特性有显著的影响。以单元微管模型燃烧器为对象,在空气预热加压和常温常压2组工况下,使用计算流体力学方法分析了不同微管直径、微管后段长度、火焰筒微管面积比时的甲烷微混燃烧特性。数值模拟结果表明:常温工况的火焰长度明显增长,并且增幅受到微管直径和面积比的影响较大;随着微管直径增大,火焰筒内流场和温度场基本相似,无量纲火焰长度变化不大,但是微管直径更小时2组工况的火焰长度变化更小,具有更好的适应性;随着微管后段长度增加,微管出口湍流强度大幅降低,火焰长度明显增加,2组工况下火焰长度的变化趋势较为一致;随着火焰筒与微管面积比增加,火焰长度有先缩短后增长的趋势,而面积比在4.0~9.0时火焰长度较短,燃烧性能较好。研究结果对燃气轮机燃烧室具有参考价值,对自由射流火焰也有一定的参考意义。

基于碳化硅陶瓷换热的巷道降温模拟研究

基于深井地温高、矿井涌水量大的特点,笔者采用高导热型碳化硅陶瓷管换热器对巷道进行冷却降温,并对换热器内部风流的流动和降温效果进行了二维数值模拟研究。研究结果表明,该换热器可较好的地改善巷道内的热环境。