基于ANSYS CFX的水射流负压引射除尘装备数值模拟

水射流负压引射集尘装备研制过程中,通过建立水射流负压引射集尘装备的数学模型、几何模型,利用ANSYS CFX数值模拟软件对水射流负压除尘装置进行参数优化,并进行了12组数值模拟。该除尘装置在中国平煤神马集团、郑煤集团的12家煤矿得到了应用,效果良好。     

煤粉工业锅炉燃烧的数值模拟

为了更好地把握锅炉的性能,应用Fluent软件对某新型高效煤粉工业锅炉内的燃烧过程进行了三维数值模拟.采用非预混燃烧模型模拟化学反应过程,用P-1辐射模型计算辐射传热,用Realizable κ-ε湍流模型模拟气相运动,对固体颗粒相的求解采用随机轨道模型.模拟所得到的炉内温度场、离散相和连续相轨迹分布合理,温度场和实测值较为吻合.模拟结果表明,通过适当降低锅炉的负荷,能够进一步改善煤粉燃烧温度场分布.     

煤粉颗粒团燃烧过程的数值模拟

煤粉的燃烧在工程实际中很多情况下都是聚团燃烧,颗粒内部传热传质机理复杂。本文根据多孔介质的传热传质学理论,引入对流项,建立了气流场中煤粉团燃烧的三维数学模型,并对不同孔隙率的煤粉团的燃烧过程进行了对比计算,计算结果合理,揭示了孔隙率对煤粉团着火燃烧的影响,为深入研究煤粉团燃烧特性打下基础。     

煤粉在分解炉内燃烧机理的数值模拟研究

针对华新宜都水泥厂的分解炉建立数学模型，采用简化的PDF反应模型，对煤在分解炉内的燃烧过程进行了数值模拟计算结果揭示了挥发分释放与燃烧的过程，剖析了焦炭的燃烧机理，为煤粉在分解炉内的优化燃烧提供了重要的理论参考依据。     

沥青搅拌站煤粉旋流燃烧室的数值模拟研究

燃煤加热节约沥青搅拌站的运行成本。设计了出力为4 t/h的煤粉旋流燃烧室及其加热系统,并对燃烧室开展数值模拟研究。结果表明,煤粉颗粒燃烧室内迅速着火燃烧,燃烧室内速度场和温度场分布较为对称;旋流燃烧室内流场由旋流燃烧器和切向喷入燃烧室的二次风共同主导,当燃烧室切向进入的二次风与中心射线的偏置角不小于60°,一次风率在0.15~0.20,旋流燃烧室内流场合理,煤粉的燃烧效率可达97%~99%,NO_x排放浓度在650 mg/Nm~3左右,具有较高的负荷调节能力。模拟结果论证了在沥青搅拌站上使用煤粉旋流燃烧的可行性并提供了一定设计指导。     

基于ANSYS的采空区稳定性数值模拟分析

采空区是地下矿山的一大安全隐患,采空区失稳导致的地压灾害既威胁生产安全,也影响矿石资源的充分回收。针对马坑铁矿中矿段采空区稳定性问题,在现场调查和研究空区现有图纸、数据资料的基础上,运用有限元数值分析软件ANSYS建立三维模型,对采空区进行数值模拟计算,研究采空区开挖前后围岩应力场,位移变化及塑性区分布。模拟结果表明,3703y采空区稳定性一般,可能会出现局部冒顶、片帮。     

运用ANSYS数值模拟方法分析内排土场边坡稳定性

为了准确分析宝日希勒露天煤矿内排土场的边坡稳定性,运用ANSYS数值模拟方法对内排土场进行数值模拟分析,直观地勾勒出滑面的形状和位置,揭示了滑坡机理,确定了滑坡模式,对边坡稳定性作出科学评价。     

基于ANSYS的掘锚机防尘圈数值模拟

利用Solidworks建立掘锚机防尘圈的三维模型,通过大型有限元软件ANSYS对模型进行单元网格划分,建立有限元模型,然后对其进行数值模拟,得到防尘圈在掘锚机截割过程中的受力应变云图,为防尘圈优化提供了指导。     

基于ANSYS/CFX的截割减速机内气液两相流油液流动模拟

利用ANSYS/CFX模拟掘进机截割减速机内部润滑油的流动状态,了解截割减速机内部润滑情况,从而优化减速机结构设计。     

大地热流和地温ANSYS数值模拟研究

钻孔系统测温是大地热流和地温问题研究通常采用的方法。应用先进的大型有限元分析软件ANSYS，对缺少系统测温数据的区域进行数值模拟的方法，以平庄盆地为例，对大地热流传导和地温进行了数值模拟。     

几种氯化物对高炉喷吹用煤粉燃烧性能的影响

为了提高高炉喷吹煤粉的燃烧率,分析了Ca Cl2,Mg Cl2,Na Cl和Fe Cl3添加剂对高炉喷吹用煤粉燃烧性能的影响,得到各物质添加量对煤粉燃烧率的影响规律。结果表明,适量的Ca Cl2,Mg Cl2,Na Cl和Fe Cl3均能改善高炉喷吹用煤的燃烧性能。当Ca Cl2和Mg Cl2添加量小于1%、Fe Cl3添加量小于2%时,煤粉燃烧率分别随Ca Cl2,Mg Cl2和Fe Cl3添加量的增加而提高;继续增加各物质的添加量,煤粉燃烧率均下降;煤粉燃烧率随Na Cl添加量的增加而提高。与原煤燃烧后产生的未燃煤粉相比,加入氯化物添加剂后高炉喷吹用煤的未燃煤粉颗粒均变得不规则,且粒度明显减小。综合考虑,高炉喷吹用煤粉中Ca Cl2和Mg Cl2适宜的添加比例均为1%,Fe Cl3适宜的比例为2%,Na Cl的添加比例应小于1%。为改善高炉喷吹用煤粉的燃烧性能,4种氯化物添加剂优的先选用顺序为Fe Cl3,Ca Cl2,Mg Cl2和Na Cl。     

高炉喷吹用煤燃烧过程中氯的析出特性

高炉喷吹用煤在低温燃烧和风口条件下高温快速燃烧过程中氯元素的析出特性差别很大。为对比其差别,对煤燃烧过程中氯的析出机理进行了热力学分析,并试验研究了高炉喷吹用煤低温燃烧过程中氯的析出特性,分析了温度、时间和空气流量对其影响规律。结果表明,低温燃烧条件下,高炉喷吹用煤氯的析出率受温度影响显著。在300～600 ℃内随温度上升,氯的析出率迅速增加,600 ℃时,氯析出率高达90%。继续升温至800 ℃以上时,氯析出率有所减缓;随燃烧时间的延长,煤中氯析出率增大;在500~700 ℃固定温度下,煤粉燃烧过程中氯的析出属于零级反应,其析出的表观活化能Ea为6 691.1 kJ/mol、频率因子k0=3.562;氯的析出率随空气流量的增加缓慢增加。高炉喷吹用煤粉在风口高温快速燃烧时氯的析出率仅在50%左右,远低于其在低温燃烧时氯的析出率。煤粉在高炉中燃烧时部分氯元素滞留在未燃煤粉中,故高炉生产建立煤粉中氯元素检测制度,并使用低氯煤进行喷吹。     

中等挥发分烟煤回燃逆喷式燃烧数值模拟

为扩展逆喷室燃煤粉工业锅炉对中等挥发分烟煤的适用性,以大同烟煤为研究对象,利用数值模拟技术,对14 MW旋流逆喷式燃烧器三维建模,模拟了燃烧器内的燃烧组织过程。通过对比挥发分较高的神华煤模拟结果发现:着火位置、供料量和燃烧室温度均是影响中挥发分烟煤燃烧稳定的关键因素,延长高温区域、增加回流区域面积、强化燃烧器燃烧过程组织可有效提高燃烧器对中等挥发分煤种的燃烧效果,根据煤质特性,选择相应的运行条件可起到良好的稳定燃烧作用。结合现场运行,同时对现有燃烧器进行了优化研究,最终确定了14 MW燃烧器燃用大同煤的最佳运行工况,即一次风速为24 m/s、二次风速为10 m/s和进料量为0.35 kg/s的优化运行条件,经对运行过程检测,燃烧器出口和炉膛温度由原来的926.5℃和856.7℃分别升高至1 055.6℃和938.8℃,燃烧效率达到98%以上,燃烧更加稳定。     

基于主成分分析的高炉喷吹煤粉性能评价

针对高炉喷吹煤性能评价指标存在的不足,提出了一种新的基于主成分分析的高炉喷吹煤综合特性指标提取方法。该方法综合考虑了高炉喷吹煤发热值、着火点、燃烧性、反应性、流动性和可磨性等性能指标,采用主成分分析方法,提取了高炉喷吹煤的综合特性指标：综合燃烧特性指标P1,综合反应特性指标P2,综合流动特性指标P3和综合可磨特性指标P4。新的综合特性指标不仅减少评价指标的数量,且综合特性指标之间相互独立,避免指标之间的重叠。在4个新综合特性指标的基础上,进一步引入煤粉喷吹性能评价指标P,并结合基础性能评价指标F,最终得到煤粉性能的总体评定。     

静态坩埚燃烧法探索新型煤粉助燃剂

采用静态坩埚燃烧失重法对数十种试剂分别作为煤粉助燃剂进行实验研究,结果表明MnO2等多种传统助燃剂对煤粉燃烧的催化效果不及尿素、柠檬酸、偏钒酸铵等若干种文献中尚未研究和报道的新物质,因而认为这些物质具备作为高炉喷吹煤粉用新型助燃剂的潜力。     

露天煤堆群自燃特性的数值模拟

为了研究露天煤堆群中各煤堆之间自燃趋势的差异,采用数值模拟方法分析了先低后高、等高、先高后低3种排列方式下煤堆群整体的温度及CO分布情况,结果表明：迎风向首座煤堆的形状规模会影响后方煤堆的漏风强度,首座煤堆越高,掠过的风流越不易直接进入第二座煤堆;在堆放18 d时先高后低排列方式的煤堆群高温区面积较其他2种排列方式的显著缩小;CO最易集聚的地点在2座煤堆之间区域,煤堆高度不均易使风流绕过煤堆后形成大面积低速涡流,产生CO富集区;煤堆间距从2 m增大至8 m后,煤堆间CO质量分数从2.3×10^-5降低至1.2×10^-5以下。煤堆群中每座煤堆体现出不同的自燃危险性,日常安全管理应考虑煤场中每座煤堆的自燃特性,合理制订防火技术方案,及时采取防火措施。     

基于FEMLAB的采空区煤层自然发火影响因素数值模拟

为了解决采空区煤层气抽采效率低、采空区漏风、煤层自然发火等问题,建立了采空区流场和温度场耦合数学模型,利用FEMLAB软件对采空区气体流场分布进行了数值模拟,分析了有无抽采对采空区煤层气改变氧化升温带的主要影响因素,以此研究合理的抽采位置、抽采方法、抽采量及工作面推进速度。研究发现,在推进度v=2.0 m/d下,采空区经历了缓慢氧化、加剧氧化和激烈氧化3个过程,70 d后发生采空区自燃;在推进度v=2.6 m/d下,采空区在100 d后发生采空区自燃;采空区自燃危险区域应在35~280 m,自燃氧化带宽度约为245 m。