煤颗粒热解过程中孔隙分形维数变化的数值模拟

为研究煤粉热解过程中孔隙分形维数的变化规律,更好地预测煤焦的燃烧行为,建立了基于颗粒分形孔隙的热解模型,对煤颗粒热解过程中孔隙分形维数的变化进行数值模拟.模型生成的颗粒在孔隙分形维数、孔隙率和颗粒密度方面与真实的煤粉颗粒相同.模型中采用官能团的裂解来描述热解中的化学反应,颗粒的膨胀由气体压力造成,热解模拟条件与沉降炉的实验条件相同.与实验结果相比,数值模拟能够定性地反映煤粉热解过程分形维数的变化规律.     

CaO MgO Fe_2O_3 Al_2O_3 SiO_2玻璃分相与计算机模拟

采用分形理论和不稳分解模型结合Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法对ＣａＯ ＭｇＯ Ｆｅ２Ｏ３ Ａｌ２Ｏ３ ＳｉＯ２系玻璃的分相进行了计算机模拟,应用分维数作定性描述,探讨了玻璃分相的机理·ＣＭＦＡＳ系玻璃在７１０℃保温２ｈ后产生分相,分相形貌具有分形特征·用图像分析仪测得其分维数为１－７５·模拟所得分相微观形貌的分维数为１－８７,与实验结果相近,分相微观形貌也相似,分相属于不稳分解机理·     

CaOMgOFe_2O_3Al_2O_3SiO_2玻璃分相与计算机模拟

采用分形理论和不稳分解模型结合ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ 方法对ＣａＯＭｇＯＦｅ２Ｏ３Ａｌ２Ｏ３ＳｉＯ２ 系玻璃的分相进行了计算机模拟,应用分维数作定性描述,探讨了玻璃分相的机理·ＣＭＦＡＳ系玻璃在７１０ ℃保温２ ｈ 后产生分相,分相形貌具有分形特征·用图像分析仪测得其分维数为１－７５·模拟所得分相微观形貌的分维数为１－８７,与实验结果相近,分相微观形貌也相似,分相属于不稳分解机理·     

高炉喷煤过程中未燃煤粉分析

通过测定邯钢高炉喷吹煤种的燃烧率,分析了邯钢高炉喷煤利用现状.测定了高炉除尘灰中的碳含量,利用岩相测试技术分析了除尘灰中未燃煤粉和焦炭存在的不同结构形态,并确定了高炉除尘灰中含碳物质的来源.结果表明,邯钢高炉除尘灰中的碳元素含量都比较高.炉尘中的未燃煤粉颗粒可分成微变原煤颗粒、气孔原煤颗粒和残碳颗粒;焦炭颗粒可分成类丝碳、粒状镶嵌结构、流动结构、片状结构、块状结构.结合邯钢高炉目前配煤情况,给出了提高邯钢煤粉燃烧率的有效建议,邯钢高炉混合喷吹的首选用煤为长治煤与大湾煤.     

软土卸荷过程孔隙结构演变规律及损伤定量描述

以宏观卸荷试验及此过程的微(细)观结构分析为基础,定义了卸荷软土损伤变量w/wc,采用分形理论定量描述结构性软土卸荷过程中微(细)观结构演变规律。结果表明:土体开挖卸荷实际上是一个渐进并伴随损伤的过程,其损伤演化可以用分形维数D定量描述;软土卸荷过程在整体上呈现分维数减小的趋势,反映了软土损伤趋于增大的演化规律;软土卸荷过程中,随着卸荷等级的增大,软土在横纵断面的颗粒分布分维数和孔径分布分维数都越来越小,但纵断面的变化速度明显低于横断面。因此,颗粒分布分维数和孔径分布分维数可作为描述软土卸荷损伤的定量指标。     

不同pH环境下黏土类岩崩解过程分形演化规律

基于分形的相似性原理和质量守恒定律,分别探讨了岩石颗粒的细观分数倍崩解过程及粒组宏观分布模拟崩解方法,得到了基于颗粒数量统计的岩石崩解分形描述的关联分维计算公式.在此基础上,以黏土类岩为研究对象,分析了不同pH环境下岩石颗粒崩解过程的分形演化规律.结果表明:初次崩解时溶液pH值越小颗粒分形维数越大,pH值越小分维数趋于稳定所需循环次数越少;酸性溶液对颗粒崩解分维数的增长起到加速作用,碱性溶液对颗粒崩解分维数的增加具有阻碍作用且循环多次后分维曲线才渐趋稳定,但任何溶液条件下黏土类岩崩解的颗粒分形维数最终趋于相等.     

稀土化合物对氧化钙固硫性能的影响

研究了氧化钙在煤燃烧过程中的固硫性能,讨论了燃煤的硫的质量分数、温度、钙硫比、稀土化合物对氧化钙固硫性能的影响·结果表明,随着煤中硫的质量分数的增加,氧化钙的有效利用率增加,钙硫比大于1∶1时固硫效果比较好,氧化钙的最佳固硫温度约900℃·随着煤粉和氧化钙的不断细化,氧化钙有效利用率也增加·在温度为900℃,钙硫比为1∶1时,最大固硫率约为70%,稀土化合物的添加,更有效地提高了氧化钙的利用率,可提高氧化钙的固硫率约10%,且使固硫温度提高约150℃·     

分形在砂状氧化铝强度研究中的应用

应用分形理论研究了砂状氧化铝表面形貌和强度的关系. 采用扫描电镜分析了一系列种分、碳分氧化铝颗粒的形貌特征, 进行了分维数的计算和磨损指数的测定. 研究结果表明, 碳分氧化铝的磨损指数随分维数增大而增大;种分氧化铝磨损指数和分维数之间的关系必须结合形貌结构进行分析, 形貌结构类型相同的种分氧化铝的磨损指数随分维数增大而增大.     

富氧条件下碱金属对煤与生物质混烧特性的影响

将贫煤与生物质及去碱金属生物质混合进行热重燃烧实验,研究了生物质中碱金属和富氧气氛对煤燃烧特性的影响。实验结果表明,富氧条件能够有效降低固定碳燃烧部分的着火温度和燃尽温度,30%氧浓度的O2/CO2气氛下煤的综合燃烧特性指数S与空气气氛相比从1.93% 2/℃ 3·min 2提高到3.05% 2/℃ 3·min 2,掺混生物质后燃烧性能进一步得到改善,综合燃烧特性指数提高到了5.57% 2/℃ 3·min 2;当贫煤中掺混去碱金属生物质后,综合燃烧特性指数介于原煤和掺混生物质煤之间;对煤掺混Na、K、Ca     

未燃煤粉在高炉内的分布特性的实验研究

对未燃煤粉在炉内的分布特性进行了二维模型实验研究·通过实验发现进入高炉的未燃煤粉主要聚积在气流流动缓慢和气流发生转折的区域或部位 ;在块状带 ,主要滞留在矿石层中·在煤气流主通道未燃煤粉难以聚积 ,对料柱的纵向透气性和压差影响不大·未燃煤粉积聚的不均匀性造成了局部横向压差增加 ,从而导致了煤气流的重新分布·特别是回旋区前方和前上方透气性恶化 ,使中心气流难以发展 ,促使软熔带向“平底的倒Ｖ型”或“倒Ｗ型”转变·未燃煤粉在高炉内的分布特性的实验研究@刘新 @陈星秋     

富氧喷煤燃烧过程的三维数值模拟

采用数学模型预测高炉富氧喷吹煤粉的燃烧过程,数学模型包括气相流动、煤粉挥发分的热解和燃烧、残炭的燃烧、辐射传热和固体颗粒相的运动等子模型．模拟结果表明,单筒煤枪和热风混合效果不好,不利于煤粉燃烧;由于直吹管和风口空间小,因而富氧对煤粉燃烧率影响不大;富氧可提高风口端部平均氧含量,有利于煤粉在回旋区内燃烧．     

氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的数值模拟

炉顶煤气循环-氧气鼓风高炉炼铁新技术的工艺特点决定了煤粉在其回旋区内的燃烧条件与传统高炉相比将发生很大变化.本文建立了氧气高炉直吹管—风口—回旋区下部煤粉流动和燃烧的数学模型,研究了入口布置方式、氧含量、循环煤气温度以及H2 O和CO2含量对煤粉燃烧的影响.模拟结果表明：三种引入方式中,假想的循环煤气和氧气混合进入方式明显优于循环煤气和氧气单独进入方式.当氧的体积分数由80%增加到90%,相应的煤粉燃尽率由87.525%提高到93.402%.循环煤气温度对煤粉燃尽率的影响并不显著.循环煤气中H2 O和CO2的体积分数提高5%,风口轴线上气体的最高温度分别降低124 K和113 K.     

煤中掺混生物质混烧的热重分析及动力学特性

松木屑作为一种废弃的生物质资源,如能将其回收与煤粉掺混后作为锅炉燃料燃烧将具有重大的意义。利用热重分析仪研究了印尼煤与松木屑不同掺混比例(0%、15%、30%、45%、100%)对煤粉燃烧特性的影响,并计算出各掺混不同比例生物质下的动力学参数。结果表明:煤粉中掺混不同比例的松木屑燃烧后其着火温度提高,燃尽温度降低,综合燃烧特性指数降低;在掺混比例为15%时对煤的燃烧特性曲线影响不大,所以掺混15%的生物质是最合理的。随着生物质掺混比例的增加其活化能减少,频率因子降低,在掺混比例为15%时活化能最小,再增加比例后其活化能变化不大。不同掺混比例下反应活化能和频率因子之间存在动力学补偿效应。     

混合遗传算法在多煤种掺烧电站制粉系统优化中的应用

电站制粉运行优化是一类多变量非线性时变系统,同时受到燃烧稳定性、磨的安全性、炉膛结焦等因素约束,且控制参数和约束条件之间相互耦合制约。本文将人工神经网络和遗传算法相结合形成混合优化算法,对电站多煤种掺烧制粉系统运行进行寻优。针对掺烧煤结焦的模糊性和非线性特征,采用模糊神经网络评估混煤的结焦特性,并利用径向基神经网络关联掺烧煤的煤粉细度和磨出口温度。以混煤煤价和制粉单耗最低为目标,采用组合结构基因加速寻优,其中煤种和掺混比率基因用于全局粗寻优, 运行参数基因用于制粉系统局部优化。考虑到参数基因维数大,在可行解空间内对浮点编码的10维变量进行均匀分割随机初始化,以保证搜索的稀疏性和初始群体的多样性。仿真结果表明,该算法对电站多煤种掺烧制粉系统运行问题具有相当好的实用性和适应性。     

基于分形理论的采空区遗煤孔隙率研究

自燃是煤矿的主要灾害,采空区自燃直接影响到回采工作面的生产,甚至能够造成严重的恶性事故。遗煤的存在是造成采空区自燃的根源,采空区内遗煤属于颗粒堆积型多孔介质范畴。由于遗煤颗粒形状相似但粒径大小差别巨大,具有分形特征。本文基于分形理论建立了采空区遗煤的粒径质量分布分形维数模型,并从实际的采空区内取煤样进行筛分对粒径分布特征进行了分析,通过分析计算得出六合煤矿和阜生煤矿的分形维数分别为2.2596和2.0554。分析影响煤自燃的孔隙主要是外部孔隙,对筛分出来的不同粒径的煤进行了外部孔隙率的测定,结合粒径分布的分形维数,对采空区遗煤的孔隙率进行了分析。通过研究粒径分布分形维数来分析采空区内的孔隙率分布,为采空区内孔隙率的研究提供了一个新思路。     

混煤燃烧特性的热重分析法研究

利用热重分析法对六枝化处煤和娄底煤焦两种单煤及其混煤的热解、着火和燃尽等燃烧特性进行了研究．试验结果表明,不同煤质的煤进行掺烧,着火性能和燃烧速度与各个单煤相比有差异,提出了反映煤燃烧、着火及燃尽性能的燃烧特性综合判别指数S’,对两煤种混烧的燃烧特性及其燃尽性能进行初步预测．     

煤粉压力燃烧特性及动力学分析

利用加压热重分析天平,采用非等温燃烧方法对国内某钢铁厂高炉典型喷吹煤粉的燃烧特性及反应动力学参数进行了实验研究。研究了在0.1,1.1,2.1,3.1,4.1 MPa压力等级下试样煤粉的着火温度、最大燃烧速率温度、燃尽温度、综合燃烧特性指数(S)、最大燃烧速率等燃烧特征参数,计算了煤粉燃烧过程的活化能(E)和指前因子(A)。结果表明,北区煤粉在压力等级由0.1 MPa升至4.1 MPa的燃烧过程中,着火点温度最多下降了85.7K,失重峰值温度最多提前了249.3K,燃尽温度最多下降了375K,最大燃烧速率最多提升了10倍,燃烧特性指数最大为常压下的33.6倍;两段热解活化能和指前因子的对数值之间存在动力学补偿效应;煤粉的反应控制条件及燃烧方式转变的临界压力为3.1MPa。     

大隆煤升温氧化时煤表面的介观特性

采用内置样品电加热装置的原子力显微镜对低温氧化过程大隆矿-390 m煤样表面形态进行实验观测,得到不同氧化温度下煤表面形态特征.根据分形理论的功率谱密度法计算煤表面的分形维数,并进行了分析.结果表明,不同氧化温度下煤表面的分形维数值都在2～3,煤低温氧化过程符合一定的分形规律,随着氧化温度的增加,表面分形维数呈增大趋势,表明分形维数的大小可以反映煤氧化的不同程度.而采用原子力显微镜结合分形理论研究煤自燃氧化的微观结构的变化是一个新的研究途径.     

煤矸石散粒料的分形特征研究

应用分形几何理论对徐州地区的煤矸石散粒料进行了粒度分析，并研究了几个矿区煤矸石散粒料的粒度分布的分维，研究表明煤矸石散粒料具有分形结构特征，散粒材料的粒度级配特征参数－不均匀系数Cu=6^1/(3-D)，曲率系数Cc=1.5^1/(3-D)，同时研究了煤矸石的击实特性和强度特性与分维特征的关系。     

混煤燃烧特性及污染物形成规律的研究

采用热天平和滴管炉对几种单一煤及混煤的着火、燃烧、燃尽特性进行了测定,初步分析了挥发分含量及混合比对混煤燃烧性能的影响;同时对混煤的灰渣形成特性和NO_x形成规律进行了研究.根据试验结果,用模糊数学方法进行综合评判,确定了最佳混合比,为大型电站锅炉混煤燃烧的安全、经济和清洁运行提供了科学依据.