滤筒除尘器结构优化与流场研究

针对滤筒除尘器内部流场非均匀性,采用计算流体力学(CFD)软件Fluent提供的标准k-ε湍流模型对滤筒除尘器内部流场进行数值模拟,发现原实验模型存在气流分布不均等问题。因此提出除尘器结构改进优化措施,并应用正交实验方法研究了结构因素对滤筒除尘器内部流动特征的影响。研究结果表明:适当增加灰斗挡风板长度E、增加气流均布板数量C及减小其角度D能够有效提高流场均匀性,并且灰斗挡风板的设置能够有效避免二次扬尘;导流板数A和角度B对气流均匀性影响较小;影响流场均匀性程度各因素的排序为EDCAB。     

预热催化氧化反应器导流系统的数值模拟与优化

针对反应室入口截面的气体速度分布均匀性对预热催化氧化反应器的氧化效率和运行稳定性的影响,利用CFD软件对预热催化氧化反应器反应室入口的导流分配系统进行模拟计算,确定了扩张段的最佳导流分配方案。结果表明：未加导流板时的原模型在反应室入口处,速度呈现出周围低、中间高的趋势,速度梯度比较大,反应室氧化床入口截面的速度分布不均匀性系数为0.8左右;布置了水平导流板之后,反应室纵向速度分布略微改善,反应室入口处截面的速度分布不均匀性系数降低到0.5左右;增加垂直导流板改装成网格状导流板后,反应室入口处整个截面的速度分布均匀性明显提高,不均匀性系数降低到0.2左右。     

循环流化床半干法脱硫气固两相流动特性研究

采用单相流模型分析脱硫塔在不同导流板组合下的流场均匀性,采用多相流模型分析脱硫塔内的气固两相流动特性及脱硫化学反应特性,重点讨论了"一炉两塔"在单/双塔切换过程中塔内气固流动行为的稳定性.结果表明:脱硫塔内通过合理设置导流板有利于提升塔内的气流均匀性,促使脱硫塔内的塔内床压波动小,提升气固流动的稳定性,有利于保证脱硫塔...     

煤矿乏风预热催化氧化床温度均匀性的研究

对预热催化氧化装置氧化床的温度分布均匀性进行了实验研究,在热平衡状态下研究了空速、进气温度和体积分数对氧化床温度场均匀性的影响。实验结果表明：氧化床在催化氧化时间段内的温度明显比加热启动段要均匀;氧化床内部在加热启动段内的温度不均匀系数由前至后越来越低,而在催化氧化段内的温度不均匀性系数先降低再升高;进气温度对氧化床温度分布均匀性的影响最为明显,氧化床的温度分布均匀性随进气温度的提升明显改善,而较高的空速和较低的进气体积浓度会减缓温度不均匀性系数随进气温度的变化速率。以上研究成果为预热催化氧化装置的优化设计和性能提升提供理论参考。     

燃煤电站SCR内烟气流场及还原剂浓度场模拟与优化

利用数值方法对燃煤电站SCR内烟气流场与还原剂浓度场的改进进行研究,依次定量研究了喷氨格栅(AIG)、导流板;AIG、导流板、整流栅;AIG、导流板、整流栅、混合器3种方案在氨氮比不均匀性、速度不均匀性、温度不均匀性、压降、入射角5方面性能的变化.结果显示,AIG、导流板的配置中,涡旋与二次流造成催化剂入口界面上速度不均匀性及入射角过大.催化剂上方增加整流栅可抑制涡旋与二次流.AIG后增加混合器,可在保持流场稳定的基础上,减小氨氮比不均匀性.最后通过冷态模型及电厂现场反馈信息验证了数值模型的正确性与可靠性.     

燃煤电站SCR内烟气流场及还原剂浓度场模拟与优化

利用数值方法对燃煤电站SCR内烟气流场与还原剂浓度场的改进进行研究,依次定量研究了喷氨格栅（AIG）、导流板;AIG、导流板、整流栅;AIG、导流板、整流栅、混合器3种方案在氨氮比不均匀性、速度不均匀性、温度不均匀性、压降、入射角5方面性能的变化.结果显示,AIG、导流板的配置中,涡旋与二次流造成催化剂入口界面上速度不均匀性及入射角过大.催化剂上方增加整流栅可抑制涡旋与二次流.AIG 后增加混合器,可在保持流场稳定的基础上,减小氨氮比不均匀性.最后通过冷态模型及电厂现场反馈信息验证了数值模型的正确性与可靠性.     

水平环式焙烧炉火道内气流分布规律的研究

水平环式焙烧炉火道内温度分布的均匀程度是影响炭阳极焙烧质量的主要因素之一,而温度场与气流分布的均匀程度密切相关。为了解火道内气流分布的情况,应用Navier-Stokes方程与κ-ε双方程湍流模型,对水平环式阳极焙烧炉火道内的气流分布进行了仿真计算,并以提高火道内气流分布的均匀程度为目标,对火道内挡块的数量与位置进行了优化。其计算结果表明：在设计挡块时,应考虑气体的流动方向。根据气体的流动规律,适当调整挡块的数量与位置,可大大改善火道内气流分布的均匀强度。     

热逆流反应器的流动均匀性实验研究

对热逆流反应器的陶瓷床内部流动均匀性进行了实验研究,建立了陶瓷床的流动阻力数学模型,并进行了流体力学机理分析。研究结果表明：陶瓷床整体速度分布不均匀,并且均匀性指数随着进口流速的提高而降低;上、下集气箱的压差为陶瓷床内的流动提供推动力,因此集气箱内的静压分布与陶瓷床内的流动均匀性紧密相关;随着进口流速的提高,动量交换作用和摩擦阻力损失对静压的影响加强,使陶瓷床内、外侧的压差进一步增大,从而使陶瓷床内的流动更不均匀。     

乏风瓦斯蓄热氧化床阻力特性的数值模拟

基于自行开发的煤矿乏风热逆流氧化试验装置,采用多孔介质均质模型,建立了煤矿乏风蓄热逆流氧化的控制方程组和化学反应方程,模拟研究了氧化床运行参数、蜂窝陶瓷的结构参数和物性参数对氧化床的流动阻力和出口温度的影响规律。计算结果表明：在气流方向切换瞬间,氧化床的压强损失瞬时增大,经过1~2 s后趋于稳定;随着进入氧化床的乏风气体表观速度的增加,压强损失和出口温度都增加;乏风甲烷浓度对压强损失影响较小;提高蜂窝陶瓷的孔隙率,可以有效降低阻力损失,但是蓄热能力明显下降;提高比热容,有利于氧化装置稳定运行;随着当量直径的增加,压强损失显著降低。     

通风管道风机入口段的三维流动数值模拟及优化

通风管道风机入口段空气流速较大,流动情况较复杂。对通风机入口管段进行数值模拟,掌握空气流动情况。在此基础上对几种优化流动措施进行数值模拟,对比分析结果表明气流转向处设置导流板的措施为最优,有利于减小气流在风管内扰动,降低流动阻力。     

脉冲袋式除尘器内流场均匀性研究

借助Fluent软件对脉冲袋式除尘器内部流场进行了模拟分析,结果表明:脉冲袋式除尘器内部流场分布极不均匀,灰斗内存在明显的射流和回流现象,欲提高其分离性能及减少对滤袋的磨损,应从提高其内部流场分布的均匀性入手,如增设导流板和分布板。     

煤矿乏风瓦斯流入特性对填充床内置换热器取热的影响

在实验验证数学模型有效基础上,研究了气体流入特性对煤矿乏风氧化床内置换热器取热的影响,结果表明:填充床内置换热器取热率随床层入口气体质量流速均匀性指数的下降而减小,蜂窝陶瓷的存在导致气体流动单向导通、增大床层物理流速及辐射面积,使床层入口气体质量流速均匀性指数减幅相同时填充床内置换热器取热率减小幅度要比空床换热器大;床层入口气体平均质量流速不变时,内置热器取热率随床层入口气体温度均匀性变差而减小,温度分布不均同时引起流速分布不均,温度分布不均引起的取热率下降幅度要明显大于相同平均质量流速、温度下床层入口气体流速不均引起的取热率下降幅度;对于立式氧化床,各部分气体由于温度不同导致的浮力大小不同以及气体所受浮力由于进风方式不同导致的对流动影响差异,换热器取热率也随之发生变化,随着床层入口气体平均温度逐步升高,进风方式对取热率影响越来越明显。     

一进两回Y型通风采空区气体分布数值模拟

为了掌握Y型通风采空区气体分布规律,根据现场实际建立了一进两回Y型通风采空区物理模型,运用Fluent软件对一进两回Y型通风采空区漏风流场、漏风量和瓦斯浓度分布进行数值模拟研究。结果表明:随至下隅角距离的增大,工作面向采空区的漏风量减小,在上隅角附近漏风量急剧增大;沿采空区长度方向,越靠近采空区深部瓦斯浓度越大;沿工作面方向靠近运输巷侧瓦斯浓度低,靠近沿空留巷侧瓦斯浓度高。     

鼓泡流化床排渣流动的模拟与实验研究

基于计算颗粒流体力学(CPFD)方法,研究了鼓泡流化床的排渣流动特点,获得了不同管径的排渣管对流化床排渣流率的影响,并对排渣流动的流场进行了详细分析。模拟结果表明,布风板上开孔排渣会影响床内的正常流态化,随排渣管径的增大所影响的区域也会逐渐增大;排渣流率与流化风速、床层压降和管径的平方呈现出正相关性。根据流体力学拟流体理论所建立的公式能较好地预测排渣流率的变化趋势,从排渣流动过程中颗粒体积分数的梯度分布可知,布风板上排渣口的上方存在一个拱形临界面,此临界面是排渣过程中颗粒流动形态发生转变的分界面。     

导流板对袋式除尘器流场影响的数值分析

袋式除尘器的内部流场是否均匀与气体进入袋室前的分配状况有很大关系,其中导流板对其影响较大。借助Fluent软件对添加导流板前后的流场进行数值模拟,结果表明:导流板对流场有明显的影响,添加导流板后袋室内气流的速度场分布更为均匀,滤袋出口流量的不均幅值大大降低。     

矿井降温风量计算模型研究

部分矿山的热害治理可通过增加风量和其他非机械制冷降温措施达到理想的效果,风量的计算是此方法的关键。在传统矿井需风量计算方法的基础上,结合矿井热交换原理和矿井热源调查统计,针对矿山井下热害的特点建立矿井降温风量计算模型。该模型计算矿井降温风量的步骤包括：①需风量计算和风量分配;②选择主要风量路线;③分析计算井巷热源散热量;④计算采掘工作面干球温度;⑤计算分析采掘工作面干球温度随风量的变化情况;⑥确定矿井降温风量。将矿井降温风量计算模型应用于湖南某锑矿,计算出矿山的降温风量为78.88 m3/s。该矿井降温风量计算模型适用于其他类似矿山,具有一定的推广价值。     

煤与天然气的高温共热解研究

在常压固定床上进行煤与天然气的共热解试验,采用气相色谱仪（GC）分析热解过程中的气体,同时利用扫描电镜（SEM）研究制得煤焦的表面微观结构.结果表明,随着热解终结温度的提高,制得煤焦的宏观团聚倾向越来越明显,对应SEM图中煤焦表面的炭粒也从颗粒发展到丝状并向四周延伸.气相色谱分析则表明,煤焦表面的析炭是来自天然气中甲烷的裂解.此外还发现,天然气气氛的存在促进了煤的热解,二者产生一定的协同效应.