层燃煤有限半气化燃烧炉膛温度场的研究

针对层燃煤有限半气化燃烧这一新型燃烧方式,建立了炉膛三维辐射换热模型,运用区域法对炉膛壁面温度场进行了简化计算和分析,说明了这一燃烧方式在确保锅炉的高效安全运行方面所具有的显著优点。     

干式变压器浇注用环氧树脂体系固化动力学研究

基于非等温DSC方法对干式变压器浇注用环氧树脂体系动态升温过程中的固化动力学进行了研究，采用无模型法得到了体系的活化能和指前因子与固化度之间的关系，分析发现该体系固化反应不是简单的一步反应，而是复杂的多步反应。用唯象模型拟合法对DSC测试结果进行了非线性拟合，两者吻合很好，表明该体系符合通用n级三步分支反应模型。最后用唯象模型对该体系的等温反应进行了预测，得到了等温下体系的固化度随时间的变化规律。研究结果为改进真空浇注干式变压器工艺提供了有力的指导。     

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.     

Fe_2O_3-SiO_2体系深度还原过程动力学

采用等温法和非等温法,分析了Fe2O3-SiO2体系深度还原过程的动力学.等温法试验表明,在一定范围内升高还原温度,有利于焦炭气化反应的进行,进而增加反应的还原度和还原速率.等温法确定的Fe2O3-SiO2体系深度还原反应符合Avrami-Erofeev模型,金属铁颗粒的成核及长大是还原过程的限制性环节,反应的表观活化能为235.33 kJ/mol,指前因子为3.22×107min-1.非等温法试验表明,该体系深度还原反应在温度达到400℃之后开始发生,700℃之后还原反应速度加快,最终反应趋于平衡.非等温法确定的主要反应阶段的表观活化能为238.66 kJ/mol,指前因子为1.04×107min-1.     

Fe2O3-SiO2体系深度还原过程动力学

采用等温法和非等温法,分析了Fe2O3-SiO2体系深度还原过程的动力学.等温法试验表明,在一定范围内升高还原温度,有利于焦炭气化反应的进行,进而增加反应的还原度和还原速率.等温法确定的Fe2O3-SiO2体系深度还原反应符合Avrami-Erofeev模型,金属铁颗粒的成核及长大是还原过程的限制性环节,反应的表观活化能为23533kJ/mol,指前因子为322×107min-1.非等温法试验表明,该体系深度还原反应在温度达到400℃之后开始发生,700℃之后还原反应速度加快,最终反应趋于平衡.非等温法确定的主要反应阶段的表观活化能为23866kJ/mol,指前因子为104×107min-1.     

基于数值模拟的等温挤压速度曲线及获取方法

为了提高制品质量,使125 MN卧式挤压机实现等温挤压,给出一种易于实现、简易的等温挤压速度曲线及获取方法。首先建立挤压机数值模拟仿真模型,然后在不同挤压速度下分别对其进行等速挤压过程仿真,得到一系列制品出口温度曲线。所得出口温度曲线与设定温度交于一组坐标点,对该组坐标点进行曲线拟合得到随行程变化的挤压速度曲线,进一步转换为速度随时间函数曲线,该函数曲线即为等温挤压速度曲线。依照该速度曲线进行挤压过程仿真实验。研究结果表明:制品出口温度曲线变化平缓,基本实现了等温挤压,验证了所提出的速度曲线有效性和获取方法的合理性。     

模式配合法研究固体反应动力学的可靠性

应用模式配合法对碳酸钙热分解非等温动力学进行了分析。模式配合法求得的动力学三因子对反应进程进行预测时,实测值与预测值产生较大偏差。产生偏差的主要原因是求解动力学三因子的过程中,温度积分精确解与其近似解的误差和线性回归模型对实际样本值预测产生的误差被放大。因此,非等温动力学模式配合解析法得到的动力学三因子可靠性值得商榷。     

干式变压器浇注用环氧树脂体系的固化动力学

基于非等温DSC方法对干式变压器浇注用环氧树脂体系动态升温过程中的固化动力学进行了研究,采用无模型法得到了体系的活化能和指前因子与固化度之间的关系,发现该体系的固化反应不是简单的一步反应,而是复杂的多步反应.用唯象模型拟合法对DSC测试结果进行了非线性拟合,两者吻合很好,相关度达99.51%,表明该体系符合通用n级三步分支反应模型.最后用唯象模型对该体系的等温反应进行了预测,结果显示,相同固化时间下,固化温度越低,体系的固化度和固化速率也越低.     

页岩气等温吸附/解吸特征

对页岩的吸附与解吸特征进行实验研究,通过吸附模型和解吸模型分别对等温吸附实验和等温解吸实验数据进行拟合和作对比.研究结果表明:Langmuir模型描述页岩气等温吸附过程比较合适;页岩的吸附曲线与解吸曲线不重合,解吸过程存在着滞后.页岩气的等温解吸过程宜用解吸式模型进行模拟.     

反式1,4-环己烷二甲醇的非等温结晶动力学研究

采用差示扫描量热法(DSC)考察了反式1,4-环己烷二甲醇(简称反式CHDM)的结晶过程,用不同的模型方程进行了非等温结晶动力学模拟探索.研究结果表明:Jeziony模型和Ozawa方程均能很好地描述反式CHDM的结晶过程,根据模型分析取得较好的线性关系和动力学参数.同时用Kissinger方法计算了反式CHDM的非等温结晶活化能,为辽阳石化的CHDM结晶工业化生产提供数据和理论支持.     

基于边界移动法的高炉炉缸侵蚀监测模型

基于预埋在高炉炉缸内热电偶反馈的温度数据,联合数值传热计算和最优化理论的梯度下降法寻找最优化的边界移动步长因子,建立了高炉炉缸侵蚀监测模型.应用建立的模型可有效求解未知边界的传热反问题.将热电偶反馈的监测数据作为输入数据,应用建立的炉缸侵蚀监测模型对其进行未知边界问题反演求解,计算得到了炉缸内衬侵蚀形貌和残厚.把已知炉缸侵蚀形貌和相应的热电偶测温数据的高炉炉缸作为校验模型样本,模型预测与样本的侵蚀形貌对比表明其相对误差平均值为3.6%,确认了炉缸侵蚀监测模型的可靠性.     

高炉炉缸三维稳态出铁模型

根据热流体力学原理和计算流体力学热焓-多孔介质方法,建立了包含铁水凝固相变的高炉炉缸三维稳态出铁数值计算模型.计算中采用等效对流换热系数的方法对炉缸、炉底的冷却条件进行了合理转化.结合实际高炉炉缸对其流场、温度场和渣皮形貌进行了数值计算和分析.给出了不同高炉容积利用系数和冷却条件下的炉缸铁水流动特征和结渣情况数据,可为现场操作提供技术参考.     

高炉炉缸炉底温度场和应力场模拟分析

为进一步研究高炉炉缸炉底在生产过程中的侵蚀成因,对某企业2 580 m3高炉建立二维传热模型,运用软件求解得到该高炉开炉初期和炉役末期的炉缸炉底温度场分布;对侧壁碳砖进行温度场求解并与应力场耦合得到其径向热应力分布。结果表明,该企业高炉"陶瓷杯+微孔炭砖"型复合炉缸炉底结构设计合理,死铁层的长期热应力作用导致侧壁炭砖发生崩角并加速形成环裂,是炉缸破损的主要原因之一。     

炭砖炉缸侧壁异常侵蚀诊断研究

利用炭砖炉缸炉底侵蚀计算模型,结合炉缸侧壁填料及耐火材料导热系数的化验结果,对某钢厂高炉炉缸异常侵蚀进行了诊断和模拟研究。得出,由于炉缸填料导热系数过低,导致开炉后陶瓷杯侵蚀过快,陶瓷杯基体被侵蚀光后,碳砖热面温度达到其脆化温度,且冷热面温差较大时,导致环裂;风口漏水使锌碱金属及渣铁渗入继续加剧了环裂;炉缸侧壁窜气使靠近冷面的电偶异常升温;环缝分布在距碳砖冷面300~550 mm范围,炉缸形成较明显的"象脚状"侵蚀,碳砖最薄剩余厚度为644 mm。通过诊断和模拟试验,采取了灌浆、加强风口漏水巡检、改换长风口等有效护炉措施,使得电偶温度控制在低于历史最高值的情况下,保持高炉正常运行。     

高炉理论燃烧温度的计算

理论燃烧温度是反映炉缸热状态的重要参数之一. 提出了新的理论燃烧温度计算模型及详细的参数说明,并编制相关的计算程序. 解析结果表明:与传统的理论燃烧温度计算模型相比,新理论燃烧温度计算模型更能有效地反映炉缸热状态.     

连续重整加热炉内多火焰组合燃烧的数值模拟

分别对 3种工况下连续重整加热炉中特定复杂燃烧器和多燃烧器组合的燃烧状况进行了数值模拟 ,建立了连续重整加热炉内多火焰组合燃烧数学模型 ,对炉膛和瓦斯燃烧器进行了网格划分。结果表明 ,在多个瓦斯燃烧器射流之间存在相互干涉现象 ,对于有不同数量燃烧器的加热炉 ,炉膛内流场和温度场以及组分分布均存在差异。重力对于炉膛内的流场、组分分布、温度分布都有较大的影响 ,对这种影响给出了合理的预测结果。     

大型高炉合理炉缸冷却制度

合理的炉缸冷却制度是保证大型高炉长寿的基础,不同冷却制度对高炉炉缸的温度分布和侵蚀状况具有直接影响.结合某4000 m3级高炉,根据传热学理论建立了高炉炉缸、炉底温度场物理模型和数学模型,通过数值模拟对"大水量、小温差"和"小水量、大温差"这两种不同炉缸冷却制度进行了研究,分析了不同冷却制度对炉缸温度场、炉缸侵蚀状况及高炉寿命的影响.结果表明,在炉役初期砖衬较厚时,不同冷却制度对炉内温度分布的影响区别不大;随着砖衬的不断减薄,不同冷却制度对炉内温度分布的影响逐渐明显;当砖衬侵蚀到一定程度后,再好的冷却也无济于事,但采用"大水量、小温差"并加强冷却可以减缓砖衬的侵蚀,延长高炉寿命.     

温度场及非均布移动荷载作用下

为研究路面结构实际温度场对沥青路面结构动力响应的影响,基于路面结构温度场现场实测数据及室内实际路面材料动态模量试验结果,建立温度场分析和非均布移动荷载作用下沥青路面瞬态动力分析三维有限元模型,分析路面结构在实际温度荷载作用下的动力响应规律,并与传统的等温结构模型动力响应结果进行对比分析.结果表明,层底控温方法模拟出的温度场可用于分析夏季高温时段和低温时段沥青路面的实际动力响应;夏季一天中高温时段,等温模型高估了竖向应变及上、下面层的剪应变,低估了中面层的剪应变;夏季一天中低温时段,沥青路面的实际动力响应大于等温模型的计算值,等温模型低估了温度分布对沥青路面车辙和开裂的影响.     

综合管廊电缆桥架火灾的温度场分布特性研究

针对综合管廊电缆火灾的危害性,建立了截面尺寸为1:1的综合管廊模型,重点研究电缆桥架火灾造成的受限空间温度场分布。结果表明：烟气的沉降作用可将垂直温度场划分为顶棚射流层、中间热烟气过渡层和底部冷空气层;封堵端口会加快顶棚烟气温度的纵向衰减速度,并分别提出了封堵侧和贯通侧的温度衰减预测模型;对于火源功率较小的电缆桥架火灾,火源功率与顶棚最大温升满足线性关系;通过建立顶棚最大温升预测模型,发现实验值与预测值之间的误差大多维持在30%以内,其中最小的预测误差为14.73%,模型的整体预测效果较好。     

600MW“W”型火焰锅炉炉内燃烧过程的数值模拟

为了分析"W"型火焰锅炉爆管原因,对某电厂某台600MW"W"型火焰锅炉在100%,75%和50%负荷下以及不同煤质情况下的燃烧过程进行数值模拟计算,研究不同负荷及不同煤质时锅炉炉内速度场、温度场的分布。研究结果表明:100%负荷和50%负荷下速度场和温度场比较对称,75%负荷下则出现明显的偏斜;在100%负荷下,火焰冲刷下炉膛的前后墙两端较严重;在50%负荷下,炉膛火焰中心有所下移,冷灰斗处温度较高;在75%负荷下,后墙火焰冲刷前墙严重,上炉膛温度偏高以致过热器温度过高,这些区域都容易引起受热面结渣和爆管。