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。     

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。     

竖式石灰窑煅烧过程动态建模及特性分析

采用数值仿真的方法对石灰窑煅烧过程进行研究。基于煅烧过程的物理机理建立竖式石灰窑的数学模型,该模型相比于以往模型,将窑内堆积的石灰石视为球形堆积床式非惰性多孔介质,考虑煅烧过程中各参数的时变性,以及气、固移动和反应引起的组分、能量变化;在此基础上,分别进行燃料量变化静态仿真实验和燃料量、进料量、冷却风扰动仿真实验,得到了几个主要位置的特性参数及传递函数。结果表明:以燃料量为控制参数,煅烧带固体温响应的放大系数K为0.75,其他监测位置的放大系数也为最大,表明其调节作用显著;以冷却风量为控制参数,过程响应无纯滞后,且煅烧带固体温度响应的时间常数T为195.25,其他监测位置的时间常数均较小,表明以冷却风为控制变量的调控效果比较灵敏;以进料量为控制参数,控制效果适中,但会引起产量变化。     

配风比对微型燃气轮机燃烧室燃烧性能影响的数值模拟

以采用燃料和空气预混燃烧方式的微型燃气轮机燃烧室为研究对象,根据设计参数对燃烧室进行建模和模拟计算,模拟不同工况下预混燃料在燃烧室内经过湍流流动并发生燃烧化学反应的过程,进而得到燃烧室内的热态流场、温度分布以及出口烟气中污染物的排放量.结果 表明:在总过量空气系数为3.01的情况下,随着旋流器进口当量比的增大以及助燃风质量流量比例的升高,预混火焰的锋面温度有所升高,出口NOx质量浓度与出口温度分布因子呈正相关.     

紧凑型循环流化床锅炉全烧石油焦热力性能试验分析

在一台采用紧凑型水冷旋风分离器的循环流化床锅炉上进行以石油焦为燃料的锅炉热力性能试验,分析了温度、汽水流量、烟气污染物排放、灰渣含碳量等多个参数.结果表明,锅炉以石油焦为燃料,添加石灰石脱硫,在实际运行负荷下锅炉热效率为93.77％;炉内密相区温度分布均匀;床温、分离器入口温度、排烟温度和回料腿温度等各温度稳定;主蒸汽流量、给水流量、减温水流量等汽水流量波动小;烟气污染物均可控制在较低水平.这对我国燃用石油焦循环流化床锅炉的设计和运行工作有一定借鉴意义.     

410t/h循环流化床锅炉混烧石油焦油页岩热力性能试验分析

在一台采用紧凑型水冷旋风分离器的410 t/h循环流化床锅炉上进行以石油焦、油页岩混合物为燃料的锅炉热力性能试验,对温度、汽水流量、烟气污染物排放及灰渣含碳量等多个参数进行了分析.结果表明:锅炉以石油焦和油页岩的混合物为燃料,添加石灰石脱硫,在锅炉实际运行负荷下热效率为90.89%;炉内密相区温度分布均匀;床温、分离器入口温度、排烟温度和回料腿温度稳定;主蒸汽流量、给水流量、减温水流量波动小;烟气污染物均可控制在较低水平.     

循环流化床锅炉控制系统的分析与设计

结合上海石化热电总厂2×310t/h循环流化床机组控制系统运行的实例,在对循环流化床锅炉进行了燃料扰动、一次风量扰动、二次风量扰动、石灰石扰动试验的基础上,分析了床温、氧量、床压、蒸汽流量、主汽压力、烟气含硫量对各调节量的关系,阐述了主汽压力控制器控制燃烧、配比一、二次风控制氧量与床温,氧量修正控制二次风的控制方案,通过试验给出了锅炉负荷与一次风、二次风、燃料量的函数关系。并结合给料仓燃料易堵、搭桥,给料机燃料跑偏造成给料机空转,给料机易在运行中跳闸的特点,设计了燃料自动修正回路,保证了在燃料堵煤、塌煤、给料机跳闸工况下控制系统的稳定运行,极大地保证了循环流化锅炉机组的安全稳定运行,确保了310循环流化床机组控制系统长期稳定投运。图7参2     

膜法富氧局部增氧助燃技术应用于单元窑

由中国科学院大连化学物理研究所膜技术国家工程研究中心研究成功的膜法富氧局部增氧助燃技术于 2 0 0 3年 7月 2 1日首次在国内成功用于泰山玻璃纤维股份有限公司的单元窑 :平均节油大于 1 0 % ,而且产品产量和质量等明显提高 ,助燃风、大碹温度和排烟温度均大幅下降等。膜法富氧局部增氧助燃技术适用于各种燃料和大多数炉窑如马蹄焰窑、横火焰窑、油炉、链条炉、抛煤机炉、煤粉炉、焚烧炉、加热炉和热媒炉等 ,由于能提高产品产量和质量、显著节能、减少污染和延长炉龄等优点 ,曾通过北京市人民政府和中国科学院的联合鉴定 ,并被评为国家级…     

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℃。     

探究一、二次风入射角度对炉内燃烧特性的影响

本文以某电厂600MW实际运行的一次再热机组为研究对象,重点研究一次风入射角度对炉内燃烧特性的影响,通过模拟计算确定典型工况下的最佳方案。该模拟的内容包括炉膛温度分布特性、组分分布特性、一次风二次风入射角度对各级受热面蒸汽参数的特性影响,为超超临界机组运行性能优化提供参考依据。     

燃机扩建端性能试验中测量参数对试验结果修正的影响

以某电厂燃机扩建端部分为研究对象,分别在燃油和燃气工况下进行现场试验,得到了不同测量参数计算工况值,并对不同计算工况进行了余热锅炉热平衡计算以及结果修正计算,研究测量参数对试验结果影响。结果表明:两种燃料工况下,随着环境条件、燃料流量和余热锅炉烟气温度的升高,功率基本是逐渐降低的,而压降逐渐升高;测量参数中余热锅炉烟气温度是影响功率的主要因素,余热锅炉进出口烟温和燃料流量是影响压降的主要因素,而环境条件则为影响试验结果的次要因素。     

炭素回转窑模型的热态实验测试

建立炭素煅烧回转窑物理模型,对其煅烧过程进行了热态实验.实验结果表明:随着转速的增加,物料在窑内的轴向运动速度增加,窑产量增加;随着煅烧时间的推移,窑内温度逐渐升高,窑头、窑尾温度变化剧烈,窑体中部温度变化平缓;回转窑模型的窑内温度分布与回转窑实际生产时的温度分布大致相同.同时针对实验时发生的一些现象提出了合理建议.     

热风炉蓄热室流动和传热过程数值模拟

以某炼钢厂热风炉为例,因在实际生产中偏离设计工况运行出现了蓄热室内第二层格子砖超温现象.为分析变工况对格子砖温度的影响,并提出一个合理运行工况,文中采用简化蓄热室模型和有限元差分方法对其热风炉蓄热室内的传热和流动过程进行了数值求解,模拟结果与实际情况基本符合.模拟结果分析表明正常设计工况是安全、可靠的;为指导实际运行,通过数值模拟也进一步得出了45 min和60 min典型冷却工况下,热风炉安全运行的临界冷却风量值.     

基于流体网络法的透平叶片冷却内通道网络模型与分析

采用流体网络法研究分析了某E3发动机高压涡轮动叶的冷却结构,通过合理简化,并选用合适的元件模型,构建了冷却流路的流体网络;对高压涡轮流场进行了三维数值计算,确定了叶片冷却流路流体网络计算所需的边界条件;根据实验关联式,确定损失、传热等相关系数,并根据冷却结构特点自定义了部分特性曲线。将流体网络计算结果与NASA文献中的数据进行了比较,表明本文方法能较好地预测各流路的流量、温度、压力等参数,能够用于叶片冷却结构的性能分析以及叶片冷却结构的初步设计。     

渣油加氢脱硫装置分馏塔优化模拟

以分馏塔进料温度、操作压力和汽提蒸汽流量为自变量,柴油侧线抽出量为因变量,经济效益为优化目标,通过Unisim软件对分馏塔系统工艺参数进行模拟。模拟结果显示,当分馏塔进料温度为349℃,汽提蒸汽流量为11.5t/h时,可抽出柴油量达32t/h,此为最佳效益工况,每年可增加效益2044万元,并且满足分馏塔水力学要求,亦为合理运行工况,此工况是提高分馏塔进料温度和增大汽提蒸汽量的协同作用的结果。模拟显示,单独提高分馏塔进料温度或增大汽提流量以及降低塔顶操作压力均有利于增加柴油收率和经济效益,但也会增加能耗,并受硬件条件制约,还会降低分馏塔设备的利用率。就大连石化300×104t/a渣油加氢脱硫装置分馏塔的优化而言,应在不超出限制条件下,以能否增加经济效益为判别依据,根据判断结果调整操作条件。     

410 t/h循环流化床锅炉煤焦混烧热力性能试验研究

在额定蒸发量为410t/h的循环流化床锅炉上进行以烟煤、石油焦混合物为燃料的锅炉热力性能试验,根据ASME锅炉性能规程计算了锅炉热效率,并对温度、汽水流量、气态污染物排放、灰渣含碳量等多个参数进行了测试,整理得到了一些规律性的结果。结果表明,锅炉以烟煤、石油焦为燃料,添加石灰石脱硫,采用尾部飞灰再循环,额定负荷下锅炉热效率可达92.8%;炉内密相区温度分布均匀;床温、分离器入口温度、排烟温度和排渣温度等各温度稳定;主蒸汽流量、给水流量、减温水流量等汽水流量波动小;气态污染物均可控制在较低水平。这对我国循环流化床锅炉燃用煤焦混合物的设计和运行工作有一定借鉴意义。     

一台燃煤锅炉运行性能随气温变化的实证分析

充分挖掘现有机组运行DCS历史数据,直接为优化运行服务,是智能发电技术研发的重要途径。本文以一台600 MW机组近一年DCS存储的相关历史运行数据为基础,分析锅炉运行性能和参数随锅炉出力(主蒸汽流量)和气温(送风机入口风温)的变化。计算分析结果表明:该机组在气温高于年平均值的秋夏季节,相同负荷下的总燃料量比冬春季节明显升高;氮氧化物排放随气温变化不大。秋夏季节负荷较高的情况下,烟气氧量处于合适的水平,风煤配比恰当,但锅炉排烟温度较高,消耗燃料较多,对应锅炉热损失较大。因此,单纯地以追求最佳烟气氧量水平就以为达到了优化燃烧工况的认识和实践是片面的。气温较高的秋夏季节,总风量实际值与理论空气量之差与总燃料量之间显示了良好的正相关性,可能说明总风量高于理想风量是造成秋夏季节燃料量偏大的直接原因之一。     

循环流化床还原性气氛对固硫效果的影响

利用热天平对固硫所用石灰石的煅烧特性进行了试验研究,并选取不同煤质的煤样在旋转炉中进行了模拟CFB运行状态的固硫试验,分析了钙硫摩尔比、床温和固硫时间对固硫效果的影响.结果表明：床温在850℃左右、钙硫比为2.3时能得到一个较高的固硫效率;升温速度越大,石灰石开始分解的时间越早,则其分解速度越快.固硫过程中存在一个最佳的反应时间：反应时间过短,固硫反应不完全;反应时间过长,由于燃煤后期还原性气氛的形成容易发生硫酸盐分解,导致固硫效率降低.在适当的钙硫摩尔比工况下,存在一个最佳的炉膛温度和气氛的匹配,使固硫效果达到最佳.     

沟槽式散热器水冷服务器基板流动与散热性能的研究

如何在较低功耗下,使服务器基板CPU低于规定温度已成为数据中心冷却问题的关键。研究了沟槽式水冷散热器对服务器基板芯片的散热。首先,通过开展沟槽式散热器冷却一个模拟CPU服务器基板的实验,对散热器水冷却过程的流动特性和传热特性做了研究,并分别获得"压降-流量"和"进口水温-流量"的性能拟合公式。其次,开展采用集成式沟槽散热器冷却含多CPU服务器基板的实验研究,通过实验测试,改变冷却水的流量和入口温度,以期获取芯片温度为70和80℃时所提供的最小能耗。实验结果表明:进口温度为25℃时,芯片温度维持在80℃以下的最佳流量为0.8 L/min;使芯片温度稳定在70℃以下的最佳流量为1.0 L/min。     

卧式柴油机冷却水流动特性的影响因素研究

针对卧式柴油机强制冷却闭式循环系统水套结构,试验研究了不同工况下水套入口流量及关键点的温度和压力。采用计算流体动力学(CFD)三维模拟的方法建立了冷却水流动仿真模型,并进行了试验验证。设计了冷却水套结构参数正交方案,通过CFD模拟分析了水泵出水流量、公共水腔截面形状和面积、缸体及缸盖入水孔的设置和分布等水套结构参数对冷却水流动的影响关系。研究结果表明:卧式柴油机缸体入水孔截面积和布置对缸体水套冷却水流动、冷却效果和冷却均匀性有很大的影响;卧式柴油机缸盖入水孔的位置、孔数和截面积等结构参数对缸盖水套的冷却水流动、冷却效果、冷却均匀性及进/排气侧的冷却分布等均有很大的影响。