自蓄热燃烧技术研究

为提高工业炉窑的热效率,讨论了传统切换式蓄热燃烧系统的优点与不足,介绍了一种新型蓄热燃烧系统——自蓄热燃烧系统,其既继承了蓄热燃烧技术余热"极限稳定回收"的优点,又得以实现火焰的"连续燃烧",结构简单,安装方便。两种形式的燃烧系统数值仿真结果表明:自蓄热燃烧系统速度矢量和温度场的分布具有时间和空间的对称和稳定性,速度涡动大,温度均匀性好。     

蓄热式原油加热炉的开发研究

介绍了一种新型蓄热式原油加热炉的工作原理及结构特点·该加热炉采用填充球蓄热室进行余热回收,保证炉子排烟温度在200℃以下,从而使炉子的运行效率在80%以上·应用结果表明,该炉可比原有水套加热炉热效率提高2141%,节能率达到357%·     

蓄热式燃烧最佳换向时间的计算

为了确定蓄热式燃烧的换向时间对燃烧室的温度波动、烟气排放温度及蓄热室的整体余热回收效率的影响,需要在较高余热回收效率之下寻求最佳换向时间.本文整理了换向时间与余热回收效率之间的关系,并建立了一个数学关系式;通过关系式找出合理的换向时间,得到最高余温回收效率.作为验证,在某一特定的实际工况下计算理论换向时间,考虑预热温度和蓄热室空隙体积对换向时间的影响,并与小球的透热时间作比较,最终得到最佳的换向时间.     

新型太阳能集热器设计与测试研究

目的研究太阳能热水技术,以原有板式集热器为研究对象对其结构进行分析、集热效率进行测试,从而研发一款廉价不易损坏的新型太阳能板式集热器,并对其集热效率、蓄热能力等进行测试与评估.方法将成熟板式集热器进行拆解,分析其结构与工作原理,从而研发新型板式集热器,其主要技术特征为利用毛细管与水泥砂浆的优势互补;以水作为传热工质,通过测量集热器进出水口处水温,计算其集热效率等性能参数.结果新型集热器的制作成本大幅下降,缩短了资金回收期,瞬时集热效率达到42%,在太阳辐射照度为850 W/m~2的情况下可将水加热至43℃.结论利用毛细管增加工质与集热器的接触面积以及水泥砂浆的蓄热能力使得新型板式换热器的集热效率和集热时间得到提高,并且集热器制作成本的下降也对推广太阳能产业发展具有重要意义.     

自蓄热烧嘴的研制与实验研究

简述了自蓄热烧嘴系统的设计与研制过程，并利用该装置系统进行了实验室的实验研究。研究结果表明：该装置系统既能高效回收烟气余热，又能大大幅度降低NOx的排放；而且其设计原理合理，结构简单，具有进一步进行工业试验的价值。     

相变蓄热在工业炉余热回收利用上的实验研究

工业炉燃烧烟气的排放余热所占燃烧热量比重较大,控制工业炉烟气余热温度过高一直都是提高工业炉能源利用率的重要技改目标。本文介绍的蓄热材料是一种新型高温相变蓄热复合材料,通过大量的实验研究发现：泡沫镍与Li2CO3和Na2CO3熔融盐形成的复合蓄热材料既兼备了固体显热蓄热材料和潜热蓄热材料两者的优点,又克服了两者的不足,从而具备能快速放热和快速蓄热和蓄热量大的特性,这种蓄热材料运用到工业炉的余热回收装置中,可显著提升工业炉的余热回收能力,提高工业炉能源利用效率。     

船用燃气轮机超临界CO_2/有机闪蒸余热回收循环的热力学分析

为了提高船用燃气轮机效率并降低排烟温度,提出一种由超临界CO_2循环和有机闪蒸循环组成的新型余热回收循环:该循环中超临界CO_2循环回收高温烟气,有机闪蒸循环回收低温烟气。对该系统进行了热力学分析和以循环净功率为目标函数的优化分析,结果表明:在基本工况下,接入该余热回收循环后的燃气轮机热效率和■效率高达50.4%和68.93%,比未接余热回收循环的燃气轮机热效率提高了44%,■效率提高了43.6%;冷凝器■损最大,为842.04 kW,占余热回收循环总■的6%;当CO_2压气机压比越大、加热器1和加热器2的端点温差越小时,余热回收循环的净功率越大;有机闪蒸循环的蒸发温度处于最佳值时,余热回收循环净功率最大;当有机工质为对二甲苯时,该余热回收循环的净功率最高,为9 759.64 kW,最终排烟温度最低,为177.6℃。     

采用温差发电-有机朗肯循环联合系统的船舶余热利用实验研究

为了实现具有复杂特性的船舶多种余热的高效回收,提出了一种基于温差发电-有机朗肯循环(TEG-ORC)联合循环的船舶余热梯级利用系统。根据底循环对主机烟气的利用量,定义了TEG/ORC底循环比参数。通过实验研究,探索了在ORC蒸发压力为0.9MPa的工况下,系统输出功率、热效率、多级余热利用量和发电成本等重要性能参数随底循环比的变化规律,并对联合循环系统的性能及其影响规律进行了评估。实验设计了热管强化换热装置用以克服前期研究中发现的TEG底循环热端换热瓶颈。结果表明:3种底循环比(0.369、0.508、0.615)工况下的实验结果与模拟结果基本一致;TEG-ORC联合循环系统更好地利用了多种船舶余热及TEG底循环的冷却散热,提升了余热利用性能和输出功率,使其热效率高于各底循环且发电成本低于各底循环;在TEG/ORC底循环比为0.615时,联合系统输出功率为134.50 W,热效率为6.93%,发电成本为3.32元/(kW·h)。TEG-ORC联合循环可实现船舶多种烟气余热的梯级利用,提高余热利用量,并提升ORC底循环运行的稳定性和安全性。     

新型快速燃气铝棒加热炉的设计研究

为了降低铝加工行业的能耗,设计研究了新型的快速燃气铝棒加热炉.与传统炉型相比,可加热棒径、棒长不同的铝棒,适合小批量,多品种的生产方式.铝棒表面质量好,适用于高精度铝材的加工.预加热时间短,仅为30min~40min;热效率大大提高.采用热源与炉体分离的方式,使用天然气为燃料,更换燃烧器即可使用其它燃料.将加热铝棒后的烟气回收至热源,既缩短了烟气加热时间,又利用了余热,达到节能的目的.     

中国传统火炕非均质设计与性能优化

针对中国传统火炕（Heated Kang）设计不合理导致的炕面温度不均、热舒适性差、热效率低等问题，提出了一种传统火炕的非均质设计方法. 为更好地揭示新型火炕设计原理与分析火炕热均衡性、热舒适性等性能，通过CFD模拟平台建模，研究火炕的竖洞率（竖洞区域占火炕整体区域的比例）、炕板蓄热层厚度以及入口烟气温度、出入口相对位置等关键参数对炕板表面温度均衡度的影响. 结果表明，竖洞率为83%，炕板蓄热层厚度为80-50-20 mm（Ⅰ区80 mm， Ⅱ区50 mm，Ⅲ区20 mm），入口烟气温度为275 ℃，出入口形式为倒卷帘时炕面温度最为均匀，此时炕面温度标准差为5.6 ℃，而且具有较高的平均温度，为36.4 ℃. 通过采用内部结构非均质设计方法，火炕的表面热均衡性显著提高50%. 倒卷帘形式的出入口相对位置在优化炕面温度均匀性的同时，显著提高炕面最低温度9.1℃. 该研究结果为传统火炕节能、提高热效率提供新思路，对传统火炕的创新改进具有重要指导意义.     

家用燃气灶热效率特性测试分析

在实际使用条件下，对火势、锅具大小和水温与家用燃气灶热效率的关系进行测试分析．测试结果表明：烧开水时，平均热效率为43％—52％；对于小锅，天然气流量与热效率呈现单调递减的关系，热效率最大值与最小值之比为1．6；对于大锅，天然气流量与热效率呈现马鞍形关系，天然气流量为0．1m^3／h时热效率最高；大火时，家用燃气灶烧开水的一次能耗比电水壶大．     

带有热管热回收装置的燃气热水器系统性能实验研究

设计了一种加装于常规燃气热水器尾部烟道的冷凝式热管换热器,通过实验测试分析了热负荷和进水流量对该换热器蒸发段显热、潜热回收量以及燃气热水器热效率的影响。实验结果表明,燃气热水器热负荷对热管换热器热回收量有重要影响,随着热负荷从0.51 m3/h增加至0.59 m3/h,显热和潜热的回收量分别从2 671 kJ/h增加至3 283 kJ/h、735 kJ/h增加至1 126 kJ/h,燃气热水器的平均热效率能够达到94%,按燃气低位热值计算,最高热效率可达到101%。     

Study of a ceramic burner for shaftless stoves

A multi-burner-port annular flameless ceramic burner (MAFCB) of the shaftless stove for blast furnaces was designed. The characteristics of pressure drop, homogeneousness of the flows at burner ports, and distribution of the flows in the chambers and joint were studied by cold model experiments. This type of ceramic burner was successfully applied in 6# blast furnace at Liuzhou Iron & Steel Co. Ltd. (LISC) and this practice proved that it could be used in the hot blast stove and other stoves with a higher efficiency and a higher steadiness of hot blast temperature at 1200℃. With the combustion of blast furnace gas alone, the thermal efficiency was up to 78.95%, saving energy remarkably.     

喷淋式助燃空气加湿型烟气冷凝余热回收系统实验研究

提高燃气锅炉烟气冷凝余热回收效率和降低烟气氮氧化物排放浓度研究工作具有重要的工程应用价值。提出了一种喷淋式助燃空气加湿型烟气冷凝余热回收方式。实验研究了助燃空气含湿量变化对燃气锅炉的烟气露点温度、系统热回收效率、氮氧化物排放浓度的影响规律。实验结果表明:当助燃空气的含湿量从3 g/kg增加到60 g/kg时,对应的烟气露点温度可提高8. 0℃;在维持喷淋水温度45℃、喷淋水质量流量0. 075 kg/s的工况下,烟气余热回收效率可达到8. 4%;排放烟气中的氮氧化物平均浓度可从101. 6 mg/m~3降低到53. 3 mg/m~3。当助燃空气含湿量处于40 g/kg时,燃气锅炉运行比较稳定,排放烟气中的氮氧化物平均浓度为70. 1 mg/m~3。     

不稳定操作状态下EGR式柴油热风炉均相耦合燃烧研究

介绍一种研制适用于野外大棚内的全数字微机智能监控废气再循环式柴油热风炉中的在不稳定操作状态下等压脉动圆周径向恒流进废气与喉管式轴向新气均相耦合燃烧的方法。它涉及到热传导领域,用于EGR式柴油热风炉的热交换。从系统的原理、EGR热交换系统结构设计出发,借助计算机对不稳定操作状态下进行运算,对大量的数值计算问题和分析影响野外大棚内EGR热交换时的热效率因素进行正交试验得到了有效的解决。研制出结构优化的EGR热交换系统与柴油热风炉组成了EGR式柴油热风炉,能够使整个系统达到最佳工作状况。即当控制EGR率在50%～70%范围时,能提高热利用率17.6%,节约能源,并且还降低了NOx排放污染。     

颗粒绕流圆管传热的数值模拟研究

干法粒化后的高炉渣颗粒余热回收工艺主要以空气为冷却介质,由于空气的比热容小从而导致热效率低,因此,提出用自流床余热锅炉来回收高温炉渣颗粒的余热.基于CFD软件,将流动的颗粒当作连续的黏性流体,建立了一个三维数学模型,对颗粒绕流圆管传热的过程进行数值模拟,并验证了模型的正确性,研究了颗粒入口速度、水入口速度以及水入口温度对余热锅炉换热效果的影响规律.数值模拟结果表明:增大颗粒和水入口速度,可提高换热效果;增大水入口温度,传热系数没有变化,但热回收率减小.     

钻井柴油机废气余热分析研究

随着经济的快速发展与能源供应相对不足的矛盾日益突出,柴油机废气余热回收利用越来越受到重视。针对钻井常用柴油机Z12V190耗油量大、热效率低、大部分热量以废气余热形势随废气排到大气中、能源浪费较大等问题,分析柴油机燃烧反应与废气成分,分别根据质量守恒定律和能量守恒定律,建立了废气排量计算模型和废气余热量计算模型;并举例计算。分析发现:Z12V190柴油机废气排量较大,废气排量随废气含氧量增加急剧增加;废气余热量随废气排量增加呈线性增加。废气余热量较大,具有较好的经济开发前景,结合当前存在的利用柴油机废气余热热管锅炉、热力发电、热能储藏等实际应用,为钻井用柴油机废气余热回收利用做理论基础。     

烟气余热复合供暖对生物质直燃发电系统性能的影响

针对生物质直燃发电系统排烟含水蒸汽量大、潜热回收潜力巨大的状况,首次提出了一种生物质直燃发电与吸收式热泵和水源热泵集成的热电联供系统,利用TRNSYS软件对复合供暖系统进行了建模,分析了系统的稳定性,并对系统进行了建模分析及系统效益分析.结果表明:复合供暖系统在采暖季可以稳定为用户输出热量,其中采暖季吸收式热泵运行的性能系数均值为1.61,水源热泵的性能系数平均值为4.32,复合供暖系统的效率为41.85%.加入复合供暖系统后,节能率提升了5.2%,综合能源利用率提升了7.8%,烟气余热回收利用率提升了15.5%,年节约标煤6 416.5 t,年减排CO₂量16 682.98 t、SO₂量128.33 t、NO_X量449.16 t.     

柴油机多品位余热回收低损跨临界联合循环模拟

为了提高柴油机多品位、大温差余热的回收利用率,提出了一种低损跨临界有机朗肯联合循环,其中高温级循环用于回收温度较高的柴油机排气余热和废气再循环(EGR)余热,低温级循环回收柴油机冷却水余热、增压空气余热、与高温级循环换热后的排气余热和EGR余热.高温级对比分析了3种硅氧烷工质MM、MDM和D4,低温级选用了R143a,模拟研究了高低温级参数对循环性能的影响.结果表明:高低温级均存在最优的蒸发压力,高温级冷凝压力在允许范围内越低越好;高温级采用MM较MDM和D4循环性能更好,循环净功最高可以达到36.36,kW,损只有4.5,kW;各部分余热的利用率均在86%以上;增加高低温级的回热效能均可以提高循环性能.     

双层泡沫陶瓷抑制瓦斯爆炸研究

为有效抑制煤矿瓦斯爆炸产生的冲击波,自行设计、搭建了瓦斯爆炸圆形大尺度管道实验系统,对8%浓度的瓦斯预混爆炸过程中多孔泡沫陶瓷对冲击波的抑制特性进行了研究.研究结果表明：泡沫陶瓷的多孔结构通过弹性形变和塑性形变吸收瓦斯预混爆燃的冲击波能量,实现抑制、衰减冲击波的效果.泡沫陶瓷层数、厚度和位置对抑制瓦斯爆炸传播均有一定的影响,其中层数影响尤为显著,双层布置时爆炸冲击最大超压下降速度更快、梯度更大;设置位置距点火端的距离3 m至4 m的范围内可以成功抑制爆炸的发展和演化;泡沫陶瓷厚度对爆炸冲击波趋势影响并不明显,而对最大超压数值有影响,相比50 mm厚,30 mm厚的泡沫陶瓷最大超压衰减率更大,抑爆效果更好.