多股流喷吹粉煤时高炉风口内粉煤浓度场分布

为了揭示改型前、后2种喷煤枪喷吹粉煤气-粒两相湍流流动过程的浓度场的分布,根据质量守恒、动量守恒、混合组分平衡的基本规律建立了高炉粉煤喷吹三维气-粒两相湍流流动过程数学模型,采用k-ε方程描述风口内气-粒两相的湍流流动,通过对Euler正交坐标下节点离散化方程的耦合关系分析求解,采有3组粒度不同的粉煤颗粒对喷枪改型前、后高炉风口湍流流动进行数值计算.计算结果表明随着粉煤颗粒粒度的增加,多股流喷枪对风口底面的低浓度特性明显,当粒度为100 μm时,喷枪对风口底面的浓度为单股流时浓度的(1)/(20);当粒度为75 μm时,为(1)/(10),当粒度为50 μm时,为(1)/(5),这与实验结果相吻合.     

高炉风口内多股流喷吹粉煤磨损数值模拟

根据风口内实际情况建立了具有普遍意义的高炉风口磨损量的数学模型.遵循质量守恒、动量守恒、混合组分平衡的基本规律,用k-ε方程描述风口内气-粒两相的湍流流动,并基于SIMPLE思想,通过对Euler正交坐标下节点离散化方程的耦合关系,对喷枪改型前后高炉风口内气-粒两相湍流流动进行了分析求解,然后根据风口壁面附近的速度场与浓度场的计算结果,采用风口磨损模型,预测风口壁面的磨损量.研究结果表明使用多股流喷吹粉煤,可使风口壁面在单位时间内的磨损量大大减少.     

高炉三维气固湍流和煤粉燃烧过程数值模拟

基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化方程,建立并发展了高炉风口回旋区湍流气固两相流动和煤粉燃烧的三维数学模型.用所建模型分别对冷态模型内气固两相流动和某企业750 m3高炉风口回旋区内的气固两相三维流动与煤粉燃烧进行了数值模拟.采用三维激光相位多普勒分析仪(PDA)对冷态模型内气固两相流场进行了测量,实验结果与冷态两相流动的模拟结果基本一致.热态模拟结果给出了气相温度和组分浓度分布,模拟结果与实验测量结果较吻合,揭示了风口回旋区内气固两相流动和煤粉燃烧的基本性质和特点.     

基于CFD-DEM耦合并行算法的锥形喷动床内离散颗粒数值模拟

基于FLUENT软件的MPI平台,在二次开发框架内通过用户自定义函数文件实现了CFD-DEM耦合并行算法.该并行算法具有随CPU核数增加的较佳扩展性能和良好加速性能.通过构建空隙率标量场、重组基于局部平均并考虑气-固相互作用的气相控制方程,提高了气相控制方程的求解稳定性与收敛性;通过软球模型确定颗粒-颗粒及颗粒-壁面间的相互作用,以曳力模型为基础建立了相间相互作用关系.将该CFD-DEM耦合并行模型应用于锥形喷动床气固两相流动的数值模拟中,结果表明:该CFD-DEM耦合并行模型能较好地模拟锥形喷动床内气固流动行为;锥形喷动床内的颗粒流动经历了鼓泡阶段和稳定流态化阶段;在稳定流态化阶段,物料流动具有明显的周期性.基于锥形喷动床内颗粒相的瞬时速度场,获得了稳定流态化阶段颗粒的时均速度分布规律.     

高炉风口煤粉及回旋区焦炭燃烧过程数学模型

通过对高炉风口粉煤燃烧及回旋区焦炭燃烧过程中高炉工作环境的探讨,得出数值模拟的方法在喷煤高炉风口煤粉及回旋区焦炭燃烧研究中的必要性,回顾了前人应用数值模拟的实验方法在此方面的研究,总结出了煤粉喷吹过程气-粒两相湍流流动数学模型;煤粉挥发分热解及辐射传热数学模型;回旋区焦炭颗粒燃烧能量方程,最后提出了基于CCD技术的数值模拟边界条件设定的新构想.     

喷动流化床流动特性的数值模拟

本文在实验研究的基础上,建立了喷动流化床流动特性的三维湍流数学模型。该模型可揭示气固两相喷动流化床的流动特性,弥补实验手段的不足。模型的气相流场采用欧拉方法,固相颗粒场采用离散单元直接数值模拟的方法,并以SIMPLE算法为基拙,对模型进行了求解。     

高炉粉煤喷吹风口磨损模型及应用

分析了高炉喷吹粉煤颗粒流造成高炉风口壁面底侧的磨损情况,建立了预测高炉风口磨损量的数学模型δm=(ρp)/(ρc)(Hs)/(Hc)(e(D-dp)dp)/(2πD2)Cp|r=RvmE′cosθ.研究结果表明高炉风口磨损主要与粉煤喷吹量、风口材质、风口几何尺寸、风口半收缩角以及热风速度和粉煤颗粒粒径等因素有关;当粉煤喷吹量相同时,减少粉煤颗粒在高炉风口壁面附近的浓度,改变风口壁面材质和使用较小粒径的粉煤,可减少高炉风口壁面磨损.由该数学模型算出的某钢铁厂高炉风口平均寿命与其实际平均寿命基本吻合,这证明了此模型的可靠性和通用性.     

绕圆柱荷电气固两相流动的数值解法

提出了一种求解绕圆柱荷电气固两相流动的数值解法，即用时间推进法求定常解，用有限差分方法离散控制方程，用人工粘性法处理固相间断面．计算结果表明，此数值解法能够处理强固相间断面，并且可用于含强间断面的悬浮体两相流动的数值计算．     

三维流固两相流的颗粒群轨道柔性模型

为解决工程应用中三维流固两相流动力学建模的难题,提出了基于离散单元法(DEM)的颗粒群轨道柔性模型．即在Euler坐标系中表达流体连续相,在Lagrangian坐标系中运用DEM表达颗粒离散相,从而简单且有效地解决了三维流固两相流中颗粒相和流体相间的双向耦合和求解问题,同时以三维管道中气固两相流的建模和典型实例,可视化地说明了该方法的有效性．     

弯曲圆管中矿浆湍流场的三维数值模拟及分析

采用三维、定常、不可压缩,时均Ｎ－Ｓ方程和混合长湍流模型,建立了弯曲圆管中矿浆流动的控制方程和模型,使用有限元法对计算区域进行了离散,并对流动方程进行了求解,为减小用有限元法计算三维湍流场的计算量而采用了加罚有限元法。     

喷吹煤粉中氯元素在高炉风口区域的反应

对煤粉中氯元素在高炉内反应进行了热力学分析,模拟高炉风口环境,研究了喷吹煤粉中的氯元素在风口区的反应和分配规律.结果表明,煤粉中氯在燃烧过程中以HCl形式析出.与常规燃烧过程不同,煤粉中氯元素在风口区的析出率仅为40%~60%,剩余的氯元素残留在未燃煤粉中.喷吹煤粉带入高炉的氯元素不论去向如何,均不利于高炉冶炼过程的顺利进行.建立生产现场煤粉氯含量检测制度,减少高炉煤气中氯元素的危害,提高炉渣的排氯能力是今后努力的方向.     

高炉风口回旋区工作状态监控技术的研究现状

在高炉生产过程中,只有从风口窥视孔可以直接观察高炉内的情况,操作者十分关注高炉风口区的工作状况,并将其作为判断和控制高炉操作的重要依据之一.风口前的监测可以获得喷煤高炉在风口处煤粉输送情况,还可以根据风口亮度与煤粉燃烧数值模拟结合,研判煤粉在风口回旋区的燃烧状况及温度分布等.简述了国内外在高炉风口回旋区温度检测、工作状态的监控技术的研究现状,提出利用数字图像处理技术与数值模拟结合,解决高炉风口回旋区工作状况监测和控制的思考.     

高炉煤粉喷吹控制系统述评

通过对高炉煤粉喷吹系统各环节工作特性及煤粉喷吹量各调节方式的分析,指出煤粉喷吹量调节系统是一个动态、时变、随机干扰严重的多输入单输出非线性对象·总结并分析了煤粉喷吹量计量和控制技术的发展现状,指出目前煤粉喷吹量调节控制系统存在计量信号不准确、控制规律无自适应性等问题,并对智能控制技术用于解决喷煤量调节控制系统存在的难题作了展望·     

300MW双炉膛锅炉中煤粉颗粒的运动轨迹

对某发电厂300MW单炉体双炉膛直流锅炉的煤粉颗粒运动轨迹进行了数值模拟研究,结果表明：小煤粉颗粒的运动轨迹与炉内旋转气流基本一致,而中、大煤粉颗粒因气流对其的作用力不足以提供做旋转运动的向心力,做在热角区域气流急剧转弯时撞击在水冷壁上;由此分析了该锅炉烟气侧水冷壁高温腐蚀的某些原因,提出了发行方案,模拟结果显示：降低一次风喷口高度、加宽喷口宽度、采用水平浓谈风煤粉燃烧器,可以提高一次风射流的刚性,避免煤粉颗粒撞击在热角区域的水冷壁上,从而减少高温腐蚀的发生,改造后的性能测试结果表明,改造方案切实可行,取得了良好的运行佳绩。     

攀钢高炉喷吹煤粉燃烧过程

通过两段卧式燃烧炉模拟攀钢高炉风口燃烧条件,进行了煤粉燃烧过程的研究,考察了煤粉的配比、富氧率、热风温、喷煤量以及煤的粒度等因素对煤粉燃烧过程的影响。     

高炉喷吹煤粉燃烧过程的研究

本文模仿高炉风口前燃烧条件,用试验与计算方法,对喷吹煤粉燃烧速度进行研究,按假设条件建立了喷吹煤粉燃烧速度的数学模型,试验与计算结果基本接近,按高炉风口燃烧特性,将模型作了修正,得出了适合高炉喷吹条件下煤粉燃烧速度变化规律的数学模型,在均匀稳定喷吹情况下,高炉适宜的喷煤量应为140—160kg/吨铁。     

高炉／回转窑煤粉喷吹自动控制系统

介绍了用于高炉/回转炉煤粉喷吹的自动控制系统,包括软硬件及网络配置和喷吹控制工艺。研究了无料位探测仪器的间接计量罐内煤粉方法,根据罐重减少与时间累积得到喷吹速度,再乘以周期数,得到每小时的煤粉喷吹量数据。针对由于喷煤速度计算时使用时间基数造成的喷煤速度控制出现异常现象,采用变化率限幅方法加以解决。     

高炉喷吹煤粉的粉体流动性与煤质相关性

利用Carr粉体流动指数法评价高炉喷吹煤粉的流动特性及喷流特性,研究了煤岩显微组分、变质程度等煤质特性对高炉喷吹煤粉流动性的影响.研究发现,流动特性与喷流特性几乎呈负相关.煤变质程度对煤粉流动特性及喷流特性都有显著影响.变质程度低的烟煤,流动特性差,喷流特性好;变质程度高的无烟煤,流动特性好,喷流特性差.镜质组体积分数为60%～70%时,流动特性指数较差;体积分数在83%～95%,由于影响因素较多,流动特性与镜质组没有相关性.丝质组与喷流特性正相关,与流动特性负相关.矿物质与煤粉流动性无相关性.