低挥发分煤粉着火与火焰稳定性研究

为了研究低挥发分煤粉着火与火焰稳定性,分析了气相燃烧与煤粉燃烧的着火贫限,提出了低挥发分煤粉着火的一次风粉气分离原则.实验证明,根据这一原则设计的开缝纯体燃烧器对低挥发分煤粉的着火与火焰稳定具有较好的适应性.     

天然矿物添加剂对高炉喷吹煤粉燃烧特性的影响

利用热分析法研究了大贵白云石、荣富镁石、东燃镁石、里领石灰石和方解石五种天然矿物添加剂对无烟煤燃烧过程的影响.考察了着火温度、最大燃烧速率、挥发分释放特性指数和燃尽特征指数等燃烧特征参数,求出了反应动力学参数活化能Ea和指前因子A.实验结果表明:大贵白云石、荣富镁石和东燃镁石能够显著促进煤粉的燃烧过程,降低着火温度,增大煤粉的挥发分释放特征指数D和煤粉的燃尽特性指数Cb,使最大燃烧速率前移至挥发分着火燃烧阶段;里领石灰石和方解石则相反.同时,动力学计算表明:大贵白云石、荣富镁石和东燃镁石使煤粉的活化能分别降低10.4%、14.5%和10.7%,对煤粉燃烧有助燃作用;里领石灰石和方解石使煤粉的活化能分别提高2.0%和4.3%,对煤粉燃烧没有助燃作用.     

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．     

单角煤粉燃烧炉中煤粉着火与稳燃的数学模型

将煤粉空气两相流在着火前和着火期间基本上仍遵从的射流发展规律作为模型基础，考虑了煤粉颗粒与气相间的速度滑移与温度滑移。气相场按射流规律发展井计及颗粒群对气相温度、速度、浓度变化的影响；颗粒群则按Ｌａｇｒａｎｇｅ处理方法追踪颗粒变化史。模型首次采用了挥发分与环境氧气匹配达着火限方能产生挥发分火焰的概念并取得了与实验现象一致的计算结果。     

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。     

高浓度煤粉着火阶段燃烧特性的试验研究

在滴管处对烟煤粉气流着火阶段燃烧特性进行了试验研究，研究表明，高浓度煤粉的着火是挥发分燃烧的均相着火，初期挥发分相燃烧生成ＣＯ，当煤粉浓度降低时，着火方式由均相着火经联合着火向非元相着火过渡，此外还对煤粉粒径的影响进行了研究。     

煤粉气流中钝体稳焰机理的近似分析

基于煤粉气流中钝体后回流区的流场特性,假定回流区为一温度均匀的搅拌系统,在其中只有煤粉挥发分的析出并燃烧,而燃烧过程受挥发分析出规律的控制,从而导出了煤粉气流火焰稳定的定量分析模型.以回流区温度不变作为火焰稳定条件可进而得到使煤粉气流火焰稳定的最小回流区长度的表达式.     

高温回流区稳焰机理的集总参数分析法

将钝体回流区视作一温度均匀的良好搅拌系统,用半理论半经验的分析方法,求解了从边界卷吸进回流区的煤粉的停留时间和热解规律;证明了挥发分可在高温回流区中着火并充分燃烧;建立了集总参数法热平衡模型.用一次风工况初始条件作为火焰稳定性判据,导出了保证稳燃的最低煤粉浓度c_(min),最大风速u_(max),最小初温T_(0min).     

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。     

煤粉无焰燃烧的数值模拟

用组分输运方法对煤粉的无焰燃烧进行了数值模拟,湍流采用Realizable k-ε紊流模型,颗粒相采用随机轨道模型,挥发分的析出采用化学渗透模型(CPD),湍流化学反应采用涡耗散模型(Eddy-Dissipation),煤粉颗粒表面燃烧模拟采用内表面化学反应动力学模型,辐射传热采用P-1辐射模型.结果表明,实验数据与数值模拟吻合良好;煤粉无焰燃烧时,燃烧反应发生在整个炉膛空间,炉内温度分布较均匀,温差为200K左右,燃烧呈现低O2浓度特征,NOx排放浓度较低.     

高炉回旋区燃烧火焰三维温度场重构

建立了煤粉及焦炭燃烧火焰光束在回旋区内部的传输过程模型,提出了基于直吹管窥视孔方向CCD靶面热流分布的辐射传热方程(RTE)的蒙特卡洛(Monte Carlo)求解方法,分析影响回旋区三维温度场重建的辐射传递因子的影响因素.以及回旋区不同焦炭粒子浓度下回旋区的三维温度场重构问题,为实现回旋区工况的在线监测诊断提供了有效手段.     

煤粉钝体燃烧器的数值模拟及稳燃机理的研究

本文对煤粉钝体燃烧器中煤粉气流的流动、传热传质和燃烧过程进行了计算机数值模拟,并在实验及计算的基础上,对钝体使煤粉火焰稳定的机理进行了探讨和分析.     

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.     

煤粉燃烧火焰着火判据

研究了煤粉火焰着火判断问题 ,提出了基于图像模式识别方法的煤粉着火判别准则 .在单角煤粉炉上 ,做了不同工况的燃烧试验 .对煤粉燃烧火焰着火形状和特性进行了研究分析 ,并推导出两类问题判别函数 ,在此基础上给出了最小距离判别准则 .该判别法模型应用到煤粉火焰燃烧ON/ OFF的判断上 ,通过对试验所采集火焰图像的分析和计算 ,确定模型中的参数 ,得到判据准则 ,所得到的结果具有一定的普适性     

煤层燃过程中热解气燃烧氮氧化物排放实验

我国大气中的氮氧化物污染日益严重,燃煤是大气中氮氧化物的主要来源之一。为研究燃煤过程中氮氧化物的排放规律,设计了双层固定床反应器,对煤燃烧产生的热解气和焦炭的燃烧情况分别进行研究。利用实验研究分析煤燃烧时煤中氮元素的分配、热解气析出特性及热解气燃烧时的氮氧化物排放规律。结果表明:煤热解过程中进入热解气和留在焦炭内的N分别为38%和62%。实验结果为分析煤炭层燃过程中NOx排放规律奠定了基础。     

工业废锰尘氧化动力学

为了使废弃的锰尘资源化,拟将废锰尘氧化成MnO2作为煤粉的助燃剂·考察了Mn2O3→MnO2氧化过程的反应机理及其限制性环节,得出其反应速度式,并有结论:该氧化反应的氧化率低,反应速率小,温度及氧分压对其影响较小;O2在Mn2O3颗粒表面上的吸附是该反应的限制性环节;直接氧化焙烧Mn2O3制取MnO2,虽然热力学条件可行,但其动力学条件难以得到满足·     

基于最小二乘-支持向量机的制粉过程煤粉细度软测量模型

煤粉细度是煤粉磨制过程控制的一个关键工艺指标,保证煤粉细度在一定范围内对于优化锅炉或回转窑的燃烧效率有着重要意义。由于煤粉细度无法在线测量,而离线化验既不能保证实时性,又容易造成煤粉泄漏污染环境,因此难以实现对煤粉细度的有效控制。该文通过对制粉过程中影响煤粉细度的因素进行分析,采用基于最小二乘-支持向量机的方法建立煤粉细度的软测量模型。通过模型误差最小的原则,确定了模型相关参数,解决了样本数量较少,常规软测量方法难以实现的问题。通过现场采集的样本数据进行的实验研究表明了该模型的有效性。     

煤田火区挥发燃烧机理分析及实验

根据煤田火区挥发燃烧的特点,建立了煤田火区挥发燃烧数学模型和物理模型,用解析方法对数学模型中的控制方程进行求解,得出了在相对静止高温环境中煤层挥发燃烧速度、挥发份组分含量、燃烧火焰温度等参数的解。根据解析的结果,煤田火区挥发燃烧火焰的温度是按挥发份的低热值计算的绝热燃烧温度。在实际的火区中,由于自然对流或强迫对流的作用,真实温度要比绝热燃烧温度低。实验研究发现,在外界加热过程中,不仅发现受热面受到外界的升温影响最大,而内部受到外界影响较小,而且发现在外界温度升高达到一定的程度后,受热面温度会超过外界温度持