延迟焦化炉的数学模拟Ⅰ.梯形截面立式炉中辐射传热计算的直接交换面积

叙述了一种比较严格的用于焦化炉设计的方法。采用区域法计算辐射传热，系统被分为若干个表面区和气体区，焦化炉的温度分布通过联立求解每一区的能量平衡式而得。直接交换面积是区域法计算辐射传热的基础数据。Ｈｏｔｅｌ和Ｃｏｈｅｎ提出的直接交换面积限于立方体和正方形，本文给出的在立式炉中任意两区之间的直接交换面积公式可适用于任何大小的梯形表面与空间。     

热解条件对淮南煤焦孔隙结构的影响

用N2等温吸附(77 K)法考察了热解条件对淮南煤焦孔隙结构的影响.测量了淮南原煤、淮南快焦和淮南慢焦的BET比表面积,并由BJH模型计算得到了孔容积、平均孔径及孔径分布.结果表明,快速热解和慢速热解都可以使煤孔隙结构发达,加速孔的生成和发展,且热解温度越高,趋势越明显,但慢速热解对煤焦孔隙结构的影响更加显著.应用分形维数的概念,结合吸附/脱附曲线得到了煤焦的分形维数,结果表明快速热解和慢速热解都可以增加煤焦的分形维数.     

辐射废锅入口结构对流场及颗粒分布的影响

为优化结构设计,合理布置水冷壁,对辐射废锅接口、入口结构及内筒水冷壁组成的系统进行模拟研究。采用组分输运模型计算气体组分扩散过程,通过Realizable-湍流模型计算炉内流场,利用随机轨道模型跟踪灰渣颗粒运动轨迹,并考虑了气固相间耦合。利用灰气体加权和模型和P1辐射模型计算炉内辐射传热过程,且考虑了灰渣颗粒的热辐射特性。结果表明:炉体入口存在中心射流区,流速与宽度和入口结构有很大关系,且周围存在明显回流区;灰渣颗粒主要集中在中心流道,但由于卷吸回流的作用,回流区内部分细小颗粒富集;缩口结构使灰渣颗粒更集中于中心流道,扩口结构则起一定的导流作用,使卷吸作用减弱。     

撞击气流床气化炉内雾化过程中颗粒运动特性

基于实验室规模的撞击气流床气化炉,以水煤浆为原料进行气化实验,采用高温内窥镜及工业相机组成的可视化成像系统,在操作条件下,对水煤浆雾化过程进行拍摄。运用图像处理算法来识别和检测所得图像中的颗粒信息,利用颗粒示踪算法对颗粒进行轨迹测算。对颗粒的平均粒径、速度及角度进行统计分析。结果表明,喷嘴出口射流区内平均粒径主要集中在325～375 μm,相较于原煤颗粒较大;大部分颗粒速度集中在1～2 m·s^-1且运动过程中速度变化不大;大部分颗粒运动方向不随时间而变化,呈简单直线运动;颗粒轨迹呈现以喷嘴为起始点的扇形射线。     

气流床气化炉托砖架温度分布研究

托砖架用于支撑耐火砖的重要，高温会降低其强度，造成耐火砖塌陷的生产事故，所以温度分布研究至关重要，建立了通用三维传热模型，应用有限单元法，计算了不同结构和不同工况下托砖架的温度分布，结果表明：在托砖架上部增加20mm耐火纤维会较大幅度降低托砖架最高温度，在炉壳外部增加翅片也能降低托砖架最高温度，但幅度不大，如果既增加耐火纤维又增加翅片将会对托砖架起到良好的保护作用。     

撞击气化火焰边缘的分形特性

气化炉是IGCC发电系统的关键设备,在试验中采用火焰摄像系统拍摄了多喷嘴对置气化炉内撞击气化火焰图像,用像素点覆盖法计算了撞击气化火焰边缘的分形维数,提供了一种有效判断撞击气化火焰燃烧状态的方法。试验结果表明,撞击气化火焰边缘曲线具有分形特征。撞击火焰的边缘分形维数在点火阶段逐渐降低;从两喷嘴撞击向四喷嘴撞击过渡时火焰边缘曲线分形维数逐渐增大;随着操作负荷的增大,分形维数增大,但两喷嘴和四喷嘴撞击火焰之间的分形维数相差逐渐减小。     

生物质与煤共热解行为及模型化研究

采用热天平分析仪对稻草和北宿煤、神府煤的共热解行为进行研究,建立共热解模型,并对实验结果进行分析。结果表明,当温度低于700 K时,失重曲线与稻草失重曲线吻合较好。温度高于700 K时,失重曲线不能用生物质和煤失重曲线的叠加描述。共热解模型表明,加入少量生物质后,共热解反应表观活化能出现下降趋势,随生物质含量增加,活化能逐渐升高。生物质中纤维素和半纤维素对于共热解反应的参与程度低于木质素。对比神府煤和北宿煤与稻草共热解实验结果表明,较低的煤热解温度有利于提高生物质利用率。     

多喷嘴对置式气化炉撞击火焰三维温度场

基于多喷嘴对置式气化炉热态试验装置,以光学分层成像和Planck辐射定律为理论基础,建立了一种采用单套面阵CCD相机测量气化炉内三维温度场的方法.火焰监测系统安装在气化炉顶部以采集火焰图像,热电偶以及另一只相机与内窥镜组合以验证计算得到的温度场.结果表明,气化炉内整体温度维持在1,300,K左右,撞击火焰在喷嘴平面上下200,mm内形成1,950～2,150,K的高温区;该算法能够很好地还原炉内火焰的内部结构,较为准确地反映气化炉三维空间内各区域的温度分布.     

不同生物质灰的理化特性

根据我国和美国国家标准,将稻草、松木屑和梧桐树叶3种生物质分别在815和600℃下制灰,此外也在500℃下制灰进行比较。测定了灰分量和灰成分,考察了灰成分中氧化物的含量变化以及生物质灰的积灰、结渣特性;利用X射线衍射方法和SEM对不同温度灰的物相和灰形态进行了分析;利用灰熔点仪测定了生物质灰的灰熔点。研究表明:灰分量、灰成分、物相变化、灰形态以及灰熔点均与灰化温度密切相关,600℃的灰化温度比较适合研究生物质灰分的性质。     

双通道气流式喷嘴火焰声学特性试验研究

研究双通道气流式喷嘴射流火焰不同燃烧状态下的声学特性。发现,火焰随氧化剂流量的增大而呈现四个阶段:层流、湍流、狂暴和吹熄。层流火焰产生低能量低频噪声;湍流火焰噪声由两波段噪声组成;狂暴火焰噪声能量远大于湍流火焰及层流火焰。火焰噪声是喷雾噪声与燃烧噪声的耦合。火焰声学信号分析可作为监测火焰燃烧稳定性的一种手段。