采用局部非热平衡模型对石灰窑温度场的模拟及优化分析

以某300 t/d气烧石灰环形竖窑为研究对象,为获得其最佳运行工况并解决窑中煅烧温度分布不均匀的问题,采用数值模拟方法进行研究。将石灰石视为多孔介质、采用自定义标量方程(UDS)编译局部非热平衡模型、窑体中碳酸钙分解反应以源项的形式通过自定义函数(UDF)添加到整个反应过程中,获得的窑体中排烟和出料的模拟平均温度与实测值误差很小(15%),且石灰石固体和烟气的两相温度三带分布图符合实际煅烧过程的温度分布,验证了模拟计算的合理性;在此基础上,对燃料流量、助燃风流量和冷却风流量3参数进行单参数分别分析和正交试验分析。研究表明:燃料流量和冷却风流量对窑体温度场影响较强,而助燃风流量的影响较弱;石灰窑的最佳运行工况为燃料流量、助燃风流量和冷却风流量分别取0.152 4、0.106 7和0.174 6 kg/s。     

并流蓄热式双膛石灰窑煅烧过程数值模拟研究

为提高并流蓄热式双膛石灰窑生产中石灰石的活性和降低能耗。以200 t/d的双膛石灰窑为研究对象,对采用自定义函数和自定义标量方程编译的局部非热平衡模型和石灰石化学反应模型添加前后的燃料、CO_2、O_2的质量分数分布及温度分布做了对比分析。结果表明:添加前后的燃料、O_2和CO_2质量分数分布趋势一致,添加前燃料和O_2的质量分数比添加后高,CO_2质量分数比添加后低;添加后煅烧带烟气温度分布为1 188～1 612 K,石灰石固体颗粒的温度为1 107～1 398 K,符合设计煅烧温度范围1 123～1 423 K;出口排烟和出料的模拟平均温度与同工况实测值相比,误差在15%以内;石灰窑煅烧窑体的预热带、煅烧带和冷却带的分布高度分别为3.5、6和4.5 m,与设计值基本吻合;添加后获得了设计工况下煅烧窑体中的碳酸钙累积分解率分布图,出窑时的分解率为0.961 5。     

气烧石灰竖窑的数值模拟及优化研究

将气烧石灰竖窑中的石灰石处理为多孔介质,多孔介质能量方程选用单温度方程,以源项的形式添加石灰石分解反应,将分解反应热添加到能量方程中。通过建立能量源项的自定义函数,实现在单温度方程中以非定常能量源项来表示石灰石分解反应吸收热量的目的。研究结果表明,添加能量源项后,石灰窑中出现了明显的三带分布,即从窑底到烟气出口依次为冷却带、煅烧带、预热带,且煅烧带中的温度维持在1200~1500 K;在此基础上,得到了该型石灰窑的最佳运行工况参数,即当高炉煤气质量流量为0.127 kg/s、助燃风与冷却风的流量比为2∶3、助燃风和冷却风质量流量分别为0.0970 kg/s和0.1455 kg/s时煅烧效果最佳。     

一次表面回热器动态特性的数值模拟与实验研究

对一次表面回热器(Primary Surface Recuperator,PSR)流量阶跃变化时的动态特性进行了数值分析和实验研究.根据能量守恒原理和一次表面回热器(PSR)的结构特点,导出回热器冷热流体和固体间壁非稳态温度变化的微分方程式,研究流体流量发生阶跃变化时PSR的响应时间.在冷热空气进口参数和换热量相同的条件下,当冷热侧流量分别增加为原来3倍的情况下,PSR的响应时间只有管壳式换热器的1/8,板翅式的1/3.数值分析结果与实验结果相符.由于PSR的固体壁面时间常数远小于板翅式和管壳式回热器,因此这种轻重量结构的先进回热器响应特性明显优于常规回热器.     

非对称过水系统抽蓄机组调速系统稳定性分析

为研究非对称过水系统抽蓄电站的稳定性,基于Hopf分岔理论,先建立了带上游调压室的一管双机非对称过水系统抽蓄机组调速系统数学模型,在此基础上进行了Hopf分岔分析获得了调速系统的理论稳定域,并分析了不同控制参数下机组的动态响应特性,验证其理论稳定域;再揭示了一管双机式抽蓄机组动态响应的多尺度振荡特性及其产生机理;最后,探究了水流惯性时间常数、水轮机惯性时间常数和调压室时间常数对系统稳定性的影响规律。结果表明,带上游调压室的一管双机非对称过水系统抽蓄机组调速系统的Hopf分岔是超临界的,其稳定域由两条分岔线共同决定;调压室及机组间的水力干扰使得机组的响应特性呈现明显的多尺度振荡特性;较大的水流惯性时间常数和较小的水轮机惯性时间常数对系统稳定性有利,调压室时间常数对系统的稳定性影响呈现饱和特性。研究结果对抽蓄机组的智能控制和电站过水系统设计优化具有重要的指导意义。     

大型循环流化床锅炉床温动态模型的研究

通过对循环流化床结构和炉内温度动态特性的分析,分别建立了炉膛、旋风分离器和外置床内的氧气体积分数平衡方程、动态床料量平衡方程、动态残碳量平衡方程和动态能量平衡方程,给出了以给煤量、一次风风量、二次风风量、排渣量和飞灰量作为输入变量的动态模型.基于四川白马电厂300MW循环流化床锅炉的现场数据,利用Matlab软件对该动态模型进行仿真,得到了一次风风量和给煤量阶跃扰动下床温的响应情况.结果表明:仿真结果与实际运行数据较吻合,可以很好地反映输入参数发生变化时床温的动态响应情况.     

基于生物质气的固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合动力系统的性能分析

以生物质气为燃料,建立了固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合动力系统的仿真模型.利用所建立的模型进行仿真,根据燃料电池特性参数和压气机、透平特性曲线,分析了燃料质量流量、空气质量流量等参数对混合动力系统性能的影响.结果表明:基于生物质气的固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合动力系统的发电效率最高可达61.55%,但在这种情况下系统的寿命和可靠性急剧下降;在设计点工况下,系统的发电效率可达55.31%.燃料质量流量不变,空气质量流量可以在0.084 0~0.179 9kg/s内调节,系统效率变化范围为61.55%~51.43%;空气质量流量不变,为防止压气机发生喘振,燃料质量流量变化范围为0.062 3~0.084 6kg/s,功率变化范围为124.9~187.3kW.     

百公斤级烧结余热冷却炉结构和操作参数优化

为了确定和优化一台处理量为100 kg/h竖罐式冷却炉最优结构和操作参数,在分析竖罐冷却段内的气固传热过程后,根据竖罐内气固换热的特征数关联式给出竖罐内的气固传热计算步骤。在此基础上确定影响罐体内冷却过程的结构和操作参数,主要包括冷却段的高度、冷却段的直径、冷却风进口温度和冷却风流量,并依次分析了各影响参数对冷却过程的影响规律和出口参数即冷却风出口温度、烧结矿出口温度、出口冷却风所携带的值及料层阻力损失的变化规律。利用正交分析法确定其适宜的结构参数和操作参数组合。经计算分析可知,对一台处理量为100 kg/h的竖罐炉,要使烧结矿温度、冷却风温度达到要求时,最佳的结构参数和操作参数是冷却段高度为1.4 m,直径12.2 cm,冷却风的表观流速为3.0 m/s,冷却风进口温度40℃。     

梁式石灰窑煅烧技术优化改进

白灰是冶金行业中的重要辅助原料。某公司梁式石灰窑改为气烧窑后，生产过程中存在窑内频繁蓬料及NO_x超标问题。若减少天然气用量，生烧比例升高，影响白灰质量；提高天然气用量，则造成排放超标；上梁下方易出现严重蓬料，部分区域下料停滞，导致生产无法持续进行，不得不停窑后在窑壁开孔人工处理结瘤。上述问题严重制约着石灰窑的生产顺稳。以燃烧机理分析为基础、窑内落料过程模拟为切入点，通过对梁式石灰窑煅烧技术的优化改进、优化调整一二次风配比、南北侧区域烧嘴燃气量调整以及燃烧梁增加窑中心供风改造，显著提高了窑内温度场的均匀性，在降低NO_x排放量的同时，白灰质量也得以不断提高。     

超声速燃烧室再生冷却结构对传热的影响分析

采用有限容积法结合对流换热关联式与蒙特卡罗法,建立了超声速燃烧室再生冷却通道的耦合换热计算模型。冷却燃料为煤油,其密度、导热系数、动力粘度随温度和压力变化,煤油比热容与金属结构的热物性随温度变化。在考虑再生冷却面板尺寸与冷却燃料量保持不变的耦合性限制条件下,计算分析了非均匀热流密度下,冷却通道内壁厚度、高度、宽度及侧肋厚度对冷却性能的影响。研究结果表明,通道结构参数的变化引起结构传热热阻和冷却剂对流换热性能以及总换热面积、通道个数的变化,在传热分析中应综合考虑。     

船用燃气轮机动态安全性分析方法研究

针对船用燃气轮机动态安全性分析的困难，本文采用动态贝叶斯网络方法对动态故障树进行改进，建立用于动态安全性分析的动态贝叶斯网络模型。方法克服了动态故障树的缺点和不足，更加适合于燃气轮机动态安全性分析。实例分析表明了方法的正确性和优势。     

微型HAT循环过渡过程动态模拟

在建立压气机、燃烧室、透平、回热器、湿化器、气水换热器、转轴转动惯性模型、气道热惯性模型和燃料供给系统模型等单元部件动态模型的基础上,建立了恒转速微型HAT循环的系统动态模型及其控制系统模型。对其阶跃降负荷过渡过程进行了动态模拟,并与微燃机简单、回热循环进行了对比。结果表明,该动态模型能够有效地对系统的过渡过程进行模拟与分析,计算稳定可靠,可为微型HAT循环控制系统设计与分析提供模型基础;控制系统设计合理,能够满足调节负荷和转速的要求,保证循环系统安全运行;水路的热惯性对系统响应影响较小,而回热器的热惯性是影响微型HAT循环和回热循环过渡过程响应的主要因素。     

发电机转子动态接地的检查处理

介绍了新丰江发电有限责任公司3~#发电机发生转子动态接地故障的经过,转子动态接地故障的查找。本文重点介绍了新丰江发电有限责任公司3~#发电机转子发生接地后怎样动态查找接地点的方法,分析发电机转子发生动态接地的原因,研究排除接地故障的措施。     

柴油机曲轴的动态特性研究

在某大功率柴油机曲轴的三维实体建模的基础上 ,对曲轴进行了动态特性的研究 :包括有限元模态分析、动态响应分析及灵敏度分析 ,并在灵敏度分析结果的指导下进行了曲轴的动力修改 ,从而为整机的动力学仿真研究奠定了基础     

小型风力发电机组的动态设计与计算

对小型风力发电系统的振动频率采用解析法计算和有限元动态计算,得到塔架和叶片的固有频率的理论计算值、并用动态信号分析仪FOCUSⅡ进行了验证。根据机组的运行激励,分析了塔架和叶片的共振特性,找出它们结构上的薄弱环节,进而对结构进行动力修改方案的探讨。     

一种高性能快速晶闸管串联使用保护技术及其应用

在中频电源领域,由于晶闸管的开关频率高,在关断过程中,产生很大的反向di/dt,严重威胁器件的安全.由于国外生产的快速晶闸管性能高,能承受比较高的dv/dt、di/dt;而国内dv/dt最高达500 V/μs、di/dt达200A/μs、tq：12μs.所以,一般RC吸收回路在国产中频电源中的保护就显得有些欠缺.介绍了一种快速晶闸管换相缓冲技术的设计原理,及其在国产中频并联谐振逆变器的应用.实践证明,该技术可改善多个串联快速晶闸管的动态均压特性,能有效地保证国产快速晶闸管在中频电源中的稳定运行.     

基于POA算法的变维线性模型在水电站群优化调度中的应用

本文运用POA算法的原理,建立了一个大型混联水库群考虑下游水位变化,适用于任何来水年份的变维线性模型。该模型除了用于水能规划外,还可用来指导水库群的运行调度。     

粗粒料水平循环单剪动力特性试验研究

针对利用动三轴试验设备进行粗粒料动力特性试验时存在试验成本高和工序复杂等问题,采用自主研发的水平向单剪试验仪,通过大型水平循环单剪试验,研究了粗粒料的动剪切模量和动阻尼比等动力特性。试验结果表明,粗粒料的动剪切模量、动阻尼比与水平剪应变、初始竖向应力、剪切速率和循环数等因素有关。水平剪应变越小,初始竖向应力越大,循环数越多,动剪切模量越大,动阻尼比越小,且动阻尼比随循环数的增多,其减小和增长速率均变小,最终达到收敛。试验结果与动三轴剪切试验结果规律类似,可见采用大型水平循环单剪仪进行粗粒料动力特性试验研究可行、合理。     

电磁式在线自动平衡系统及其动平衡方法研究

提出了一种新型的在线自动平衡系统，论述了其原理、结构和动平衡方法。该系统在旋转机械的轴上装有一个或一个以上的自动动平衡头，平衡头的定子能产生非接触的电磁力，以拖动装在旋转轴上的平衡盘。每个平衡头有两或三个平衡盘，每个盘上均有平衡块（或称为平衡质量）。这些平衡重所合成的总的平衡矢量就可以对转子的失衡进行平衡。轴的振动和平衡盘的位置均有相应的传感器探测。平衡盘采用单向移动方式；这种移动方式可以大幅简化控制系统。文中讨论了使转子达到动平衡的平衡盘的移动原则和步骤，并在具有挠性转子的实验台上进行了成功的动平衡实验。     

变转速风力机的动态模型与随机载荷下的动态分析

变转速风力机是当前大型风力机研究领域的研究热点之一。该文通过研究其控制策略和动态特性，建立了适用于变转速风力机控制设计的动态模型，确定了相应的仿真分析方法。在此基础上以300kW变转速水平轴风力机为分析对象，对其动态模型在紊流风场的随机载荷情况下进行了仿真计算并分析了计算结果。