煤田火区高温氧化燃烧特性参数测试装置研发

针对煤田火区高温贫氧氧化燃烧特点、现有煤自燃特性参数测试装置的特点和不足,研发了一种煤田火区氧化燃烧特性参数测试装置,并对该装置进行了温控性能检测和煤田火区燃烧特性实验。实验结果表明,该装置温控性能良好,能够测试不同氧气浓度条件下,以不同升温速率或升温方式模拟的煤田火区燃烧特性参数。     

高瓦斯矿井采空区瓦斯与煤自燃耦合规律研究

针对目前采空区瓦斯与煤自燃共同致灾数值模拟仅考虑流体影响、未考虑其他物理场影响的问题,采用Comsol-Multiphysics多场耦合数值模拟软件建立了采空区瓦斯与煤自燃耦合模型,分析工作面采场与采空区瓦斯和O2分布规律,探讨抽采量和进风量对高位抽采巷道瓦斯浓度和采空区底板O2浓度的影响,并综合确定最佳抽采量和进风量。结果表明:随着抽采量的增大,瓦斯抽采浓度先增大后减小,采空区氧化升温带宽度呈正相关增长,综合考虑瓦斯抽采效果与自然发火防治,建议高位抽采巷道最佳抽采量为90m^3/min;随着进风量的增大,高位抽采巷道瓦斯浓度和纯量先增大后减小,采空区进风侧氧化升温带宽度明显增大,最大时达到109.3m,而回风侧氧化升温带宽度变化幅度很小,综合考虑瓦斯抽采效果与自然发火防治,试验工作面最优进风量为1 500m^3/min。     

煤自燃倾向性的氧化动力学测定中温度测量电路设计

在煤自燃倾向性的氧化动力学测定过程中需要对温度进行高精度的测量并记录。为了满足测温要求,选用高分辨率AD转换器AD7714及三线制Pt100热电阻作为温度传感器构建了温度测量电路;为解决器件非线性度引起的输入、输出为非严格线性关系的问题,采用分段线性插值方法对输出值进行插值运算。实验结果表明,该温度测量电路的AD采样分辨率为0.006 7℃,满足设计要求,且实验数据具有很高的稳定性和可重复性。     

煤矸石自燃氧化过程中自由基变化规律研究

为了从微观层面研究煤矸石自燃氧化特性,利用煤矸石自由基测定实验系统,分析了煤矸石自燃氧化过程中自由基变化规律.结果表明:随着温度的升高,自由基浓度先缓慢增加后快速增加,g因子先缓慢减小后快速增加再减小,CO生成量先缓慢增加后快速增加;含硫量越高,煤矸石由缓慢氧化达到快速氧化的临界温度及g因子快速增加所需的温度越低,CO生成量越大.可见含硫量对煤矸石自燃表现出促进作用,因此在煤矸石堆积之前应对煤矸石进行脱硫处理.     

莱钢2#竖炉自控系统的应 用

针对莱钢2#竖炉存在的问题,对其自控系统进行升级改造,以确保系统稳定运行,提高生产效率。     

雾化与水浴混合加湿实验装置研制

现有用于空气湿度与煤低温氧化规律的加湿装置基本采用单一加湿方法,加湿精度较低,加湿变化范围较小,未完全实现自动化加湿。针对以上问题,基于热湿交换原理,提出了水浴和高压雾化相结合的混合加湿方法,研制了雾化和水浴混合加湿实验装置。该装置通过水浴和雾化分步联合进行加湿,空气通过进气管进入箱体与装置底部的水接触,实现水浴加湿;水浴加湿后的空气从水面出来后继续与箱体内经过高压雾化的水雾接触,从而实现高压雾化加湿。装置出气口处装有湿度控制器,湿度控制器根据需要可以进行不同相对湿度的设置,能够对装置内的空气进行实时检测,从而实现空气加湿的精准控制。水浴和高压雾化相结合的混合加湿方法既缩短了空气加湿时间,又扩大了装置的湿度调节范围,实现了不同范围的加湿需求。     

双蓄热燃烧技术在大型环形炉上的应用

介绍了双蓄热燃烧技术的控制策略及在大型环形加热炉上的应用。主要介绍了应用双蓄热燃烧技术过程中的几个难点：如换向控制策略、排烟温度控制和炉压控制等;生产情况应用表明：控制系统运行稳定,控制策略正确,各项关键参数控制效果良好。     

浅埋厚煤层地表漏风对采空区煤自燃影响数值模拟研究

西部矿区浅埋厚煤层通常采用抽出式通风方式,地表漏风不仅使风流紊乱,而且其中的O 2贯穿采空区,与采空区遗煤共同作用使其氧化,从而发生煤自燃,并且产生的CO等有害气体超标,严重影响矿井的正常开采。目前一般采用现场实测、理论分析及实验研究方法对地面漏风引起的采空区内煤自燃的气体浓度场和温度场等进行研究,然而地表裂隙漏风自然发火实验复杂程度较高,理论分析及实验研究方法难以从三维角度认识地表漏风对采空区内煤自燃的影响规律。针对上述问题,根据我国西北矿区埋深浅、煤层厚等特点,建立三维数值计算模型,采用数值模拟与现场实测相结合的方法研究了浅埋厚煤层条件下导气裂隙采空区“三带”分布情况及不同工况下采空区O 2浓度场、CO浓度场、温度场、压力场等的分布规律,并采用ZD5煤矿火灾多参数监测装置进行现场验证。结果表明:采空区内“三带”分布规律和O 2浓度场分布受地表漏风影响明显,采空区顶部O 2容易聚集,改变了采空区内气体流场分布规律,采空区内高体积分数O 2(体积分数为18%~23%)聚集范围为沿采空区走向0~270 m、沿采空区竖直方向3~20 m,特别是在沿采空区走向0~80 m、沿采空区竖直方向3~8 m空间O 2充足、有一定遗煤且热量不容易散失,该区域煤自然发火危险程度较高;采空区内回风隅角压力最小,为-10 Pa,回风口压力最低,进风口压力最大,沿倾向、竖直方向及走向压力均逐渐增大;采空区内温度和CO分布规律类似,在采空区底部受顶部漏风影响很小,主要受工作面进风隅角影响,热量积聚和CO聚集规律与不漏风时基本一致,而从采空区中部开始,温度和CO主要受顶部漏风影响,在中部区域温度和CO均呈现“O”形圈分布,采空区顶部,温度和CO在每个断裂带与采空区交接处达到极大值,并向两侧递减,在最深部的断裂带与采空区交接处出现最大值。     

改进的Bilger型湍流燃烧反应速率模型及其数值模拟的验证

基于旋涡耗散原理,结合平均生成速率正比于化学计量比下的混合分数的概率密度的理论分析,发展Bilger型燃烧反应速率模型,使之能够模拟富氧和贫氧燃烧工况。模型中利用快速反应假设,辐射由多射线模型模拟,结果与Steckler的燃烧实验数据比较,并与文献中多个模型比较。温度、速度分布以及总体量的比较表明,当前模型比传统的EDM、Brizulea-Bilger模型在模拟贫氧燃烧方面好。对不同模型的应用提出了建议。     

Control of highly diluted combustion in Diesel engines

In this paper, an open-loop control strategy to improve the stability of highly diluted Diesel combustion during sharp transients is proposed. The main advantage of this open-loop method is that no additional in-cylinder sensor is required. The approach coordinates existing airpath and fuelpath controllers, and aims at accurately controlling the end of the cool-flame phenomenon. For this purpose, the injection time is adjusted based on an auto-ignition model and a cool-flame model. Both models are expressed under integral forms, named knock integral models. Experimental results obtained on a test bench and on-board a vehicle are presented. The results highlight the relevance of the approach in terms of combustion stability improvement, pollutant emissions and noise.     

高温传感器专用集成电路研究现状与发展趋势

简要概述了集成电路高温性能下降、甚至无法工作的原因.阐述了高温专用集成电路研究的必要性,介绍了国内外的研究现状.给出了国外高温传感器专用集成电路实现的主要技术和设计技巧,分析了专用集成电路的发展趋势.总结了实际高温应用环境中芯片失效的原因,并结合工艺兼容问题,提出了一些合理建议.     

乙烯裂解炉燃烧传热的CFD模拟

为了掌握乙烯炉炉膛内的热场分布规律,本文采用CFD方法对SL-Ⅱ型工业乙烯裂解炉辐射段内所发生的燃烧、辐射传热、烟气流动等过程进行了耦合模拟,并且详细地分析了炉膛内流场及温度场的分布情况。其中,裂解炉的几何模型按照工程图纸1:1的比例建立;网格划分在专业网格生成软件ICEM11.0中完成;计算采用标准k-ε双方程模型模拟湍流,漩涡耗散/有限速率燃烧反应模型(EDM/FRC)模拟侧壁烧嘴的预混燃烧和底部烧嘴的非预混燃烧,离散传递模型(DTM)模拟炉膛辐射传热,计算过程在CFX5.0中完成。计算得到了裂解炉炉膛内流场、温度场分布的详细信息,模拟结果与工业实测数据吻合较好。模拟结果表明,在底部烧嘴的射流核心区周围形成了大范围的回流,过渡段拐角处有小范围的回流现象;炉膛长度、宽度、高度方向都存在明显的温度梯度,说明传统的炉膛传热计算方法假定温度分布均匀是不准确的;炉膛的高温区主要集中在炉高4.5 m处;炉膛上部的热量,由于侧壁烧嘴的加入而得到了很好地补充,说明侧壁烧嘴的安装位置合理。研究结果表明CFD模拟是目前为止研究裂解炉内热场分布规律最为有效的手段之一,对于未来乙烯裂解炉的设计与优化作用很大。     

基于模糊算法的锅炉经济燃烧研究及应用

本文对锅筒锅炉经济燃烧算法进行了研究,在传统控制算法和一般模糊控制算法的基础上,提出了一种新型的更加符合实际、运行效率高的模糊控制算法。它由多查询表代替了通常算法的单查询表,且对边界条件和影响锅炉经济燃烧的因素考虑周全,经在多个企业的实施,证明效果良好。     

SSVR算法及炉膛燃烧状态时间序列预测

用支持向量回归（SVR）的方法分析和预测时间序列,可解决复杂非线性系统的建模问题。采用光滑化方法对SVR的基本算法进行改进,可降低计算的复杂度。将光滑支持向量回归（SSVR）算法应用于炉膛燃烧状态时间序列预测。对炉内火焰图像进行聚类分析,计算表征炉膛燃烧状态的状态指数,建立状态指数时间序列,并利用光滑支持向量回归算法构建预测模型。实验结果表明,SSVR方法具有更快的收敛速度、更好的拟合精度和良好的预测性能。     

煤自燃生成一氧化碳和水的反应机理研究

应用傅立叶变换红外光谱仪研究煤在氧化自燃中不同温度所生成的气体产物.在30%～100%左右有水和二氧化碳气体析出,温度升至105℃～150%左右时,有一氧化碳生成.采用密度泛函B3LYP法,在6-311G基组水平上研究煤与氧发生自燃反应生成水和一氧化碳的反应体系,对反应势能面上各驻点的几何构型全优化,用频率分析法和内禀反应坐标(IRC)法验证过渡态.计算结果表明,煤自燃生成一氧化碳的反应是氧分子攻击苯环侧链上丙基末端的碳原子,使丙基生成带醛的基团(-CH2-CH2-CO-H)和水,而带醛的基团继续分解生成一氧化碳.由反应活化能可知,生成水和一氧化碳的反应是一个自发式反应.     

强化悬浮式分解炉内煤粉燃烧过程模拟的研究

分解炉是新型干法水泥生产线上预分解技术的核心设备和关键技术装备之一,其性能优劣直接影响到系统能耗、环保排放以及整个系统的生产效率。将数值模拟方法应用于分解炉的复杂燃烧过程研究,以强化悬浮式分解炉为研究对象,结合气固二相流理论,对煤粉的燃烧模拟采用非预混燃烧模型,对挥发份的燃烧采用概率密度函数模型,焦碳的燃烧采用表面反应PDF模型,挥发份的析出模型选用两步竞争反应模型,燃烧的辐射传热采用P-1模型进行模拟。数值计算采用二阶迎风差分和SIMPLE算法,求解方程采用TDMA逐面迭代和低松弛因子。对分解炉内煤粉的燃烧过程进行的数值模拟揭示分解炉内煤粉的燃烧机理,为煤粉内优化燃烧提供理论依据和有利的信息。     

串口通信技术在炉膛燃烧监控系统中的应用

某300MW电站锅炉安装了一套燃烧监控系统,利用炉本体上分层布置的数个CCD火焰探头拍摄炉内燃烧火焰图像实时计算炉内三维温度分布,空间分辨率低于1m3,刷新时间不超过5s。本文论述了在解析CCD串口通信协议的基础上,基于R485总线对CCD参数设置进行远程控制,以及利用Modbus协议以串行通信方式实现本系统与DCS的数据交换,以此实现两套系统的有机集成与信息共享。     

数据融合算法在煤自然发火实验系统中的应用

煤自燃是矿井的主要灾害之一,煤自然发火实验台的建造为煤自然发火的实验模拟提供了有效的解决方案;实验中温度数据的准确、可靠测量是目前亟待解决的技术问题。对煤自然发火实验台的温度数据采用改进的一致性数据融合算法进行处理,该方法的应用使融合结果有更高的精度,更强的抗干扰能力。     

湍流燃烧反应数值模拟的研究与实现

基于开源计算流体力学平台OpenFOAM和化学动力反应模型库Cantera设计出定常可压缩的湍流燃烧反应解算器,使用该解算器对Sydney钝体驻定火焰HM1进行数值模拟,模拟采用煤气和空气的详细反应机理,并根据计算结果得到燃烧流动组分浓度分布图和温度曲线变化图.通过计算结果与实验数据对比分析表明,模拟效果较好的符合燃烧组分变化的研究要求,这说明设计的解算器对定长可压缩燃烧流动问题有很好的计算仿真效果,体现了其可行性.湍流燃烧流动解算器的设计对于燃烧室性能预估有一定的参考价值.     

生活垃圾焚烧炉燃烧过程温度的仿人智能控制

针对城市垃圾焚烧排放污染物含量高,探讨了一种焚烧系统温度控制的仿人智能算法。剖析了垃圾不完全燃烧、烟气排放污染与导致二次污染等产生的原由,讨论了焚烧稳定性控制的条件,总结了焚烧过程的控制论特性,研究了焚烧过程的智能控制策略,构建了一种基于仿人智能的控制算法。以二阶滞后模型为例,仿真实验验证了仿人智能控制算法的强抗干扰能力与过程控制的良好品质。仿真研究结果表明,提出的控制算法对焚烧炉过程温度控制是可行与有效的。