煤气化炉动态数学模型的建立与分析

以Texaco气化炉为研究对象,分析气化炉内流动、燃烧和气化反应特性,将Texaco气化炉膛分成3个模拟区域,即燃烧区、气化区和回流区,分别对各区运用质量守恒和能量守恒方程,得到集总参数动态数学模型。该模型考虑了气固两相流动、煤热解、辐射换热及包括均相和异相在内的气化反应过程。在模型基础上进行动态与静态仿真,并进行参数化研究和仿真结果分析,得出了一些重要参数的变化趋势和结论。模型的优点在于能对气化炉内喷动区的组分及温度分布进行更加准确的预测,从而具有较好的工程应用价值。     

循环流化床锅炉动态仿真试验平台研制

针对循环流化床燃烧与运行的本质特点,建立了以床内全部未燃烬碳为对象的残碳动力学燃烧及动态能量平衡数学模型,加上以排渣量为主动操作量的动态物料平衡模型、考虑流化床压降与风量间相互作用的复合压降模型、以及有关流动参数及传热系数分布特性的考虑,构成了基本反映循环流化床本质特性的完整动态数学模型.借助先进图形化建模工具,建立了包括流化床燃烧系统、蒸汽发生器系统和各种辅助系统在内的循环流化床锅炉系统仿真平台,并为控制策略研究和控制系统测试设置了必要的接口.仿真计算及实验验证了模型及平台的正确性及实时性.     

面向锅炉燃烧优化的炉膛动态建模

为了设计炉膛燃烧动态优化控制器,提出了一种结合NOx产生机理的锅炉炉膛一维建模方法.通过将锅炉炉膛沿高度方向进行分层,并采用集总参数法分别描述锅炉各层内的流动、燃烧、传热和NOx生成过程,建立了能够表征锅炉燃烧特性的一维动态模型.通过对某HG220/100-10燃煤锅炉的建模仿真表明,所提出的模型能够正确反映出炉膛沿高度方向的一维温度分布及NOx分布,并能够准确反映不同配风方式对NOx排放的影响,以及各层风煤变化时炉膛出口处烟气温度、飞灰含碳量及NOx浓度的动态响应特性.相比传统三维模型,所建模型形式简单、计算量小,对于锅炉燃烧优化控制的设计能够起到关键的支撑作用.     

440 t/h循环流化床锅炉整体动态模型及仿真

建立循环流化床锅炉的整体动态模型对循环流化床锅炉设计、生产优化、自动控制系统的开发研究等有至关重要的影响.本文在综合分析循环流化床锅炉床温和汽包压力的动态特性的基础上,采用集中参数化的方法,分别建立了燃烧系统模型和汽水系统模型;并通过炉膛传热量,将燃烧系统模型和汽水系统模型结合起来,从而建立了以给煤、一、二给风为输入变量的循环流化床锅炉的整体动态模型.并对所建立的模型方程进行仿真,结果分析证实了该模型的正确性.     

选择性催化还原脱硝反应器数学模型及仿真

针对国内选择性催化还原(SCR)脱硝技术尚未成熟,对SCR反应器中主要的化学反应建立了集总参数动态数学模型,其中分别建立了催化剂表面NH,的吸附-解吸附质量平衡模型、反应器中各气体成分的质量平衡模型以及总体能量平衡模型.利用MATLAB仿真语言工具开发了SCR反应器的动态仿真模型,进行了模型的稳态计算.并在仿真模型的基础上进行了NO;浓度、温度扰动下的仿真试验,试验结果趋势正确,分析结果表明建立的数学模型具有较强的实用性.     

转子发动机热力过程数学模型

对转子发动机缸内燃烧过程进行分析,建立转子发动机热力过程数学模型的基本微分方程,并分阶段对方程进行简化,得到压缩期、燃烧期、膨胀期和换气期的质量和能量方程;以Matlab软件的Simulink为平台对单转子发动机热力过程进行仿真模拟,并将仿真结果与J.Abraham等所得结果进行比较.研究结果表明仿真结果与J.Abraham等所得结果有一定偏差且滞后约4°,但最大偏差不超过7%,证明所建立的数学模型可用于模拟仿真转子发动机的运行状况.     

城市固体废弃物热解气化处理气化段模型

采用热解气化方法处理城市固体废弃物，为研究气化段产气情况，建立了物理和数学模型．实验设备采用上吸式固定床反应器，过程不需外来能源供应，热解得到的垃圾碳部分燃烧用于提供整个过程所需的能量，最终通过热解和气化产生以CO、H2、CH4和N2为主要成分的可燃气，热值接近城市煤气．通过气化层3个典型反应和物料平衡及能量平衡，在垃圾质量不变时，得到不同垃圾成分、不同热解温度与生成的燃气各成分体积、总体积覆所需进风量及所需水蒸气量的合理匹配．并得出将垃圾热解气化炉的反应温度控制在800—900℃，能得到最佳产气量的结果．     

系统辨识方法在IGCC电站模型中的应用

整体煤气化联合循环 (IGCC)系统复杂 ,用常规建模方法建立精确的数学模型存在一定的困难。该文采用系统辨识的方法 ,对 IGCC电站的主要动态环节进行了建模 ,得到了与 IGCC电站负荷控制有关的动态环节的传递函数 ,并与实验数据进行了比较 ,证明该模型是适用的。这为进一步研究 IGCC电站的动态特性和控制系统打下了基础 ,对于发展中国 IGCC事业具有一定意义。     

固定床生物质气化机组主要技术性能试验研究

采用气相色谱议等仪器,测试并检验了固定床生物质气化机组的炉膛温度分布、燃气组分、低位发热量及杂质含量等主要性能指标,同时分析了物料种类、气化强度、炉膛温度、二次风系数等因素对气化效果的影响,初步探索了生物质气化机组设计的一般规律.研究结果表明:气化强度在200kg/m3.h左右时,生物质燃气的低位发热量和杂质含量可取得最佳值;二次风系数控制在20-25%之间,炉膛内还原区温度在700℃左右,可以保证较好的燃气质量.     

直流燃烧器参数对氧煤燃烧特性的影响

以Φ200 mm×2 m的火焰炉为对象,借助软件FLUENT研究了在O_2/CO_2气氛下燃烧器射流动量比和射流间距的改变对炉内流场特性和燃烧特性的影响.结果表明:当射流动量比由28增至66时,烟气内循环率峰值呈现先增大后减小的趋势,混合区烟气内循环率的整体水平是在射流动量比为48时最大;随着射流间距的增大,Oxz轴面回流区向下游偏移,且氧气质量分数高于10%的区域逐渐缩小,燃烧峰值有所降低,当射流间距增至75mm时,Oxz轴面回流区的范围明显缩小,反应区氧气体积分数回升,使得燃烧峰值升高.同轴射流方式下的燃烧峰值最高,约2 200K,仅当射流间距为60mm工况下的炉膛燃烧最大温升小于煤粉的着火温度(790 K),即可实现氧煤MILD(moderate or intensive low oxygen dilution,温和)燃烧.