基于CO2循环的低碳高效白云石煅烧新工艺

白云石是一种广泛应用的冶金、建材和化工原料。针对白云石煅烧过程中CO₂排放严重等问题，构建了基于CO₂循环载热与资源化回收的白云石低碳煅烧竖窑新工艺。通过白云石（CaCO₃·MgCO₃）煅烧过程的Gibbs自由能变计算，发现提高煅烧温度（50~100 K）可有效克服CO₂对反应的抑制作用；通过纯CO₂环境中CaCO₃分解过程的热重实验分析，验证了CO₂循环煅烧白云石煅烧的可行性；通过化学反应动力学计算，解析了全CO₂组分环境下CO₂压力对CaCO₃·MgCO₃高温分解过程的影响，并发现提高CO₂压力可促进气固传热，从而提升分解速率和改善矿料分解均匀性；对CO₂循环煅烧工艺系统能-质平衡计算表明：该工艺理论能耗仅为140 kg/(t 煅白)，且煅烧过程的CO₂排放降低70%以上，环境效益显著。     

民政专用纳米光催化空气净化消毒机的设计与实现

为解决民政行业殡仪场所空气污染问题,研制了一种专用于殡仪场所空气净化的消毒机.以滤网过滤技术、活性炭吸附技术、纳米光催化技术为设计基础,应用改进混沌优化算法与智能PID 最优控制算法设计了智能风面控制系统,优化设计了空气消毒机的结构参数,最后制作样机.结果表明,设计的纳米TiO₂光催化空气净化消毒机具有良好的消毒能力且操作简便,对环境空气具有良好的消毒净化功能,可替代紫外线用于殡仪场所空气净化和消毒.     

用于CO2捕集的新型石灰煅烧过程的数值分析

常规石灰煅烧工艺中燃料在煅烧窑内燃烧,石灰石分解所释放的二氧化碳（CO₂）与烟气混合,CO₂捕集需进行气体分离。而采用CO₂作为循环载气加热石灰石料块的新型煅烧过程,可避免上述混合问题,从而实现直接捕集石灰石分解产生的CO₂。基于CO₂加热的新型煅烧过程与常规工艺煅烧过程有较大不同,为深入理解新型煅烧过程并对其进行准确设计和有效优化,建立了基于CO₂加热的石灰煅烧过程的数学模型。基于模型对一台产量为200 t·d?1的煅烧窑进行了模拟计算,获得了气固温差、气相流量、气相温度、料块表面温度、反应界面温度和转化率等关键参数在煅烧窑中的分布情况,并分析了进气温度、进气流量和料块半径三个工况参数对煅烧过程的影响。      

高炉休风时供氧管网压力对氧气调度的影响

以国内某大型钢铁企业空分厂为研究对象,基于混合整数线性规划方法建立以氧气放散量最小为目标的生产调度模型,并在此基础上以高炉休风期间的氧气生产调度为案例,分析了高炉开始休风期间管网初始压力对氧气放散率的影响.高压管网初始压力大于临界值时,系统出现氧气放散,放散率随初始压力上升呈近线性增大关系,高压管网缓冲容量越大,该线性关系斜率越大.有氧气放散的情况下,对于同一高压管网初始压力,高压管网缓冲容量越大,系统放散率越小.该趋势随着高压管网初始压力增大变得越来越不明显,当初始压力等于最高压力时,高压管网缓冲容量的大小对放散率没有影响.      

基于粒子群算法的转炉用氧节能优化调度

针对钢铁空分企业氧气放散率高、综合能耗高的问题,建立了以减小转炉用氧总量波动和降低系统能耗为目标的转炉用氧调度模型。综合考虑了吹炼区间时长不变、各吹炼区间起始时刻满足工艺要求、钢水温度大于1250 °C、转炉用氧调度前后变动最小等约束,以基于整数空间的粒子群（Particle swarm optimization, PSO）算法进行求解。同时,以国内某大型钢铁企业空分厂为案例,采用Pipeline Studio软件建立该厂区氧气管网输配系统模型,对转炉用氧调度的节能优化效果进行了验证。结果表明,本文提出的转炉用氧节能优化调度在研究时间段尽可能安排单台转炉生产,有效降低多台转炉吹氧重叠时间,在生产时间内错峰用氧,减小转炉用氧总量波动,缓解氧气供求不平衡的矛盾。在120 min研究时长内,调度前后系统氧气放散量由1242.1 m3降低至0,相应的空分系统的电耗节约了1192.42 kW·h,氧压机的压缩能耗增大了41 kW·h,氧气管网输配系统节约总能耗为1151.42 kW·h。综合计算来看,转炉用氧调度应用到全年,预计减少氧气放散总量5.44×106 m3,节约氧气管网输配系统总能耗5.22×106 kW·h。      

空分短期停车时间阈值对氧气生产调度的影响

针对钢铁企业高炉休风场景下的氧气生产调度问题,提出以空分短期计划性停车为主要手段的调度策略,并基于MILP方法建立了氧气系统的优化调度模型。调度模型的优化目标为整个规划周期内氧气高压管网的综合压力最小化。模型包含了空分和部分氧气压缩机短期停车再启动操作的约束条件,并结合实际情况考虑了前述设备的停车时间阈值和运行时间阈值。以国内某大型钢铁企业为实际案例,验证了调度模型的合理性与可行性,然后基于模型计算分析了空分停车时间阈值对调度目标的影响规律。分析结果表明,减小空分停车时间阈值有利于获得更优的调度目标,但空分停车时间阈值对优化目标的影响规律具有阶跃特性,而非简单的比例关系。     

空分装置三吸附器TSA纯化系统及其节能效果分析

为了回收现有的双吸附器空气净化系统余热,提出了采用三吸附器空气净化系统回收利用余热,并分析了可行性. 以两工业企业20000和21000 Nm3/h制氧机为例进行初步分析计算,结果表明,若把现有系统改造为三吸附器纯化系统,可节约氮气加热电耗分别达51.3%和42.7%. 基于Aranovich-Donohue吸附等温线方程和线性驱动力传质假设的非绝热吸附模型,模型参数通过匹配生产现场监控数据确定,开发了空分变温吸附纯化系统模拟器. 基于此模拟器的数值模拟,对宝钢分公司6号制氧机双吸附器TSA系统进行三吸附器系统改造的安全性和节能效果进行了预测,安全达标情况下,节能率为45%.     

基于改进型吸附等温线模型的空气预纯化TSA双层床模拟

为了掌握空气中CO2和水蒸气在空分装置双层床变温吸附(TSA)纯化器中的动态吸附特性,通过LDF传质假设及非绝热假设,建立了一维二元稀组分系统的双层床TSA过程数学模型。一种改进型的多组分等温线模型用于描述水蒸气的Ⅱ型吸附等温线以及水蒸气和CO2混合物的吸附平衡关系。通过对比模拟结果与TSA纯化器的现场监控数据发现,基于改进型等温线模型的模拟结果与现场数据吻合良好。最后对多种工况下的TSA纯化器中的温度、浓度及吸附量床层分布和穿透曲线进行了数值模拟和分析。     

载体桩在河南机电高等专科学校公共教学楼工程中的应用

结合河南机电高等专科学校公共教学楼工程对载体桩的设计原理进行介绍,并对不同的地基处理形式进行造价对比,从而证明载体桩对提高单桩承载力,降低工程成本是可能的。