基于生物质气化湿式净化装置防冻技术模拟研究

提出一种利用生物质气化装置加热空气对净化间采暖的方法,按传热学基本理论进行建模,推导出计算盘管出口空气温度的线性方程及计算采暖后净化间温度的非线性方程.以某生物质气化站数据为例计算盘管内径为0.08,0.10,0.12 m时满足采暖要求所需盘管长度及风速,验证了该方法的可行性.利用软件Origin对计算得出的净化间温度值进行线性拟合,求出了净化间温度与风速之间的对数函数关系式.确定了风速的设定范围,并对比了采暖能耗与采暖产热量.相比于传统的电暖气,可降低能耗95%以上.     

不同农业生物质废弃物的热解特性及动力学对比

为了充分利用农业生物质废弃物进行热解气化,以玉米芯、花生壳、稻壳和稻秸为研究对象,以高纯氮气为载气,通过热重分析和质谱分析联用技术,考察了其热解过程的失重机制、热流变化规律、小分子可燃气体(CO,H_2和CH_4)的释放规律及综合热解特性.结果表明,生物质的热解失重主要发生在220~410℃,玉米芯在该区间的失重最高,占总失重的80%~90%;挥发分综合释放指数D:玉米芯稻秸稻壳花生壳,活化能:稻壳玉米芯稻秸花生壳,固体剩余物:稻壳花生壳稻秸玉米芯,总体上看,玉米芯和稻秸的热稳定性较差,而稻壳和花生壳的热稳定性较好;通过Coats-Redfern法计算得到了相应的活化能和频率因子,计算结果与热重试验基本一致.     

生物质气化风机套管采暖系统非稳态模拟

针对装设防火墙导致我国北方生物质气化站存在湿式净化装置冬季防冻的问题,提出了一种基于风机套管的余热回收系统.采用商用CFD软件Fluent以及k-ε模型对采暖效果进行非稳态数值模拟,结果表明,当进气口空气流速分别为9 m/s(供暖90 min后),13 m/s(供暖40 min后)满足防冻要求,证明了技术的可行性;同时模拟了进气口空气流速分别为5,9,13 m/s在不同时刻的采暖效果,得出增大风机风量可提高采暖效果、缩短达到防冻要求所需时间以及使得净化间内温度分布更加均匀,但风机风量不可无限增加,需要考虑规范对风速的限制以及能耗的增加.     

复合型工艺风险评估模型的研究及其现场应用

充分考虑石化装置的复杂工艺特点,建立了基于贝叶斯网络的危险与可操作性研究(HAZOP)、保护层分析(LOPA)、领结分析(Bow-Tie分析)于一体的复合型工艺风险评估模型.首先编制系统故障树,将其映射成对应贝叶斯网络,利用Ge NIe软件实现贝叶斯双向推理进行故障预测和诊断,找出最容易导致事故的风险贝叶斯故障节点;然后运用HAZOP-LOPA集成分析研究该节点参数出现偏差的原因及后果,通过独立保护层失效概率评估风险等级;最后对剩余风险等级较高的事件进行Bow-Tie分析,辨识出使保护层持续有效的关键活动,进而控制后果严重的工艺安全事故.以辽河石化公司的延迟焦化装置为例对该风险评估模型进行了现场应用.     

基于BN-bow-tie的生物质气化中毒事故分析

通过将故障树转化为贝叶斯网络,计算生物质气化中毒事故发生的概率为1.202 98×10-4/d,利用贝叶斯网络双向推导与诊断的功能计算基本事件的后验概率及重要度,从而分析出系统中导致事故发生的薄弱环节.结合bow-tie法同时分析导致薄弱环节失效的因素及失效后可能会出现的后果,基于此得出防止薄弱环节失效的预防措施以及失效后采取的控制措施,进而降低事故发生的概率;对薄弱环节阀门泄漏采取措施后,可使得中毒事故发生概率降低20.92%,最终达到降低事故发生概率的目的.     

不同参数对综放工作面尘流运动规律的影响

基于耦合的离散相模型,应用CFD软件对综放工作面内的尘流规律进行数值模拟,对比研究不同倾角、不同配风量、不同粒径粉尘参数对综放工作面粉尘浓度分布规律的影响,并与现场实测的粉尘浓度分布情况进行对比分析.结果表明,大倾角综放工作面内风流更趋于流向靠近煤壁的空间.倾角增加,呼吸性粉尘运动活跃.适当增大风量后,呼吸性粉尘易被风流携带,粉尘浓度降低明显,但风速过大易产生二次扬尘.     

复杂系统安全评价模式的集成研究及应用

为了充分提高对复杂系统安全评价的准确性与可靠性,提出了将危险度评价法、HAZOP分析、LOPA研究与Bow-Tie分析有机结合的复杂工艺系统安全评价模型.首先应用危险度评价法确定系统中危险度等级较高的单元,对其进行详细的HAZOP分析;然后利用LOPA对后果严重的事故场景进行研究,依据半定量风险矩阵评估事故的剩余风险等级,借助于LOPA完善HAZOP分析;最后通过Bow-Tie分析详细识别出防止防护层失效的关键措施,从根本上避免有重大伤亡或财产损失的工艺安全事故的发生.以辽河石化公司的重油催化裂化装置为例进行应用研究,验证了该模型的适用性与可靠性.     

花生壳的热重-质谱分析及其反应动力学

采用热重-质谱联用(TG-MS)研究了氮气气氛中花生壳在不同升温速率(5,10和20℃/min)下的热解行为,分析得到了花生壳热裂解过程产生的小分子气相产物(CO2,CH4,H2,CO)随温度和升温速率变化的释放规律.结果表明:花生壳热裂解过程分为四个阶段,升温速率越大,花生壳热解的失重温度区间越宽,最大热解速率峰越陡峭.应用Flynn-Wall-Ozawa法得出花生壳热裂解过程不同转化率(0.2~0.8)下的活化能在57.3~88.6 k J/mol范围内.结合Achar微分法和Coats-Redfern积分法确定了该反应过程的机理函数表达式,将30种常用机理函数一一代入得出花生壳热裂解机理的最概然函数为球形对称的三维扩散Jander方程,反应级数为2级.     

生物质气化套管采暖热环境数值模拟

为保障我国北方的生物质气化站在冬季可以安全运行,提出一种利用轴流风机与套管将生物质气化反应的余热送入净化间进行采暖的方法.采用计算流体力学(CFD)方法对采暖后的生物质气化站净化间热环境进行模拟,并使用Fluent进行计算,得出在沈阳市冬季温度最低(243.15 K)的情况下可将净化间的温度提升至254 K以上;若对净化间围护采取保温措施,则可使温度继续提高,使净化间内温度达到278 K以上,进而满足防冻要求.从而证明套管采暖方案的可行性,并为我国北方生物质气化站防冻改造提供参考.     

生物质气化火灾爆炸事故复合型风险评价

为降低生物质气化火灾爆炸事故发生的概率,提出了一种将贝叶斯网络与bow-tie法相结合的风险评价方法.通过建立火灾爆炸事故的故障树并转化成贝叶斯网络,然后计算各基本事件的重要度,进而找出系统中导致事故发生的薄弱环节.采用bow-tie对薄弱环节进行分析,提出相应的预防措施与控制措施,并计算了薄弱环节采取控制措施后事故发生概率降低的幅度.该方法可精确找出导致事故发生的最主要原因及有效预防控制措施,达到有效降低生物质气化火灾爆炸事故发生概率的目的.