浓相气固两相流质量浓度摩擦电法测量研究

研究了一种气固两相流质量浓度在线实时检测的测量方法———摩擦电法 .推导了固体颗粒与管壁摩擦产生的电流与气固两相流固相质量浓度、气体平均流速以及固相颗粒大小间的关系 .以煤粉为研究对象进行实验研究 ,煤粉质量浓度在 1 7～ 45g/m3 、气体速度在 3～ 7m/s范围内 ,测量段产生的电流和气体流速、颗粒质量流量关系为 Im =4.92× 1 0 -11 u1.77W ,实验数据与理论计算基本符合 ,误差分析表明其测量误差为 2 0 % ,从而也验证了摩擦电法的可行性 .     

煤粉燃烧两相流的数值模拟

由于煤粉燃烧受热面区域的气固两相流场测量难度大,为预测煤粉燃烧炉内部流场与两相流浓度场分布规律,以FLUENT为平台,建立了煤粉燃烧炉模型,用PDF来定义燃料成分,气相湍流流动采用标准的k-ε方程模型,气相为无滑移边界条件。颗粒相采用随机轨道模型。利用有限差分法来离散微分方程,对控制方程的求解采用SIMPLE算法。得到了燃烧炉内部温度场,煤液化率的分布规律及煤粉的颗粒轨迹。揭示了挥发分释放与燃烧的过程,剖析了焦炭的燃烧机理,为煤粉在分解炉内的优化燃烧提供了重要的理论参考依据。模拟结果有助于煤粉炉改造和节能。     

文丘里法管道煤粉流量测量的实验研究

通过实验确定了用文丘里(Venturi)法测量煤粉流量的可行性。根据实验数据,得出了3种不同管型参数、固气比Z和气体速度u与差压Δp1m、Δp2m的关系,从物理意义上分析了上述关系的合理性,并进一步分析了气固两相流流经文丘里管产生压力损失的机理。从测量精度、重复性和压力损失等方面对3种不同的文丘里管进行了比较研究,得到了设计文丘里流量计的基本方法。在实验的基础上,标定了3种文丘里流量计的系数。实验表明,管径比为0.71的文丘里管测量煤粉流量的最大误差不超过5%。     

文丘里法管道煤粉流量测量的实验研究

通过实验确定了文丘里法测量煤粉流量的可行性。首先根据实验数据,得出了3种不同管型参数、固气比Z和气体速度u与差压Δp1m、Δp2m的关系,从物理意义上分析了上述关系的合理性,并进一步分析了气固两相流流经文丘里管产生压力损失的机理。然后从测量精度、重复性和压力损失等方面对3种不同的文丘里管进行了比较研究,得到了设计文丘里流量计的基本方法。最后,在实验基础上,标定了3种文丘里流量计的系数。实验表明,管径比为0.71的文丘里管测量煤粉流量的最大误差不超过5%。     

浓淡煤粉燃烧器双通道速度差对NOx排放的影响

对350 MW电站四角切圆煤粉锅炉燃烧过程和煤粉燃烧器气固两相流的数值计算表明,常规浓淡煤粉燃烧器的双通道速度差为6～9 m·s-1,因此,提出了等速型浓淡煤粉燃烧器的概念.等速型浓淡煤粉燃烧器比常规直流煤粉燃烧器可减少21.8%的NOx排放,比常规浓淡煤粉燃烧器也可降低11.3%的NOx排放.     

风量罩测量球形喷口的模型优化与数值模拟研究

为了探究球形喷口风量测量的精确度,建立了风量罩测量球形喷口的物理模型,采用CFD(computational fluid dynamics)方法对模型仿真,结合罩内的速度分布、压力分布以及相对误差指标对风量测量的精确度进行分析与评价,并通过正交试验的方法对风量罩结构进行优化设计以提高测量球形喷口风量的精确度。结果表明:采用现有风量罩测量■250球形喷口风量的相对误差为58%左右,测量误差主要源于现有罩体结构与测量风口不匹配,气流在测量位置上分布不均匀;通过正交试验对罩体结构优化,优化后的风量罩测量相对误差为0. 12%,罩体结构对球形喷口风量测量的影响已基本消除。     

ZKAR-36工程车空调性能改进研究

ZKAR-36工程车空调的制冷量严重不足,运行过程中频繁出现结霜和停机故障.调研与实验分析发现主要原因在于:蒸发风量过小和蒸发器换热面积不足,以致运行过程中蒸发温度向下滑移,形成结霜,从而产生恶性循环.文章采取的主要改进措施有:提高蒸发风机压头,改善风机动力性能,大幅提高蒸发风量;选用层叠式蒸发器替换原样机使用的管带式蒸发器,有效提高蒸发器的换热能力;增大平行流冷凝器换热面积并优化其流程设计.性能实验结果表明,改进后的空调系统性能明显优于原系统,标准工况下制冷量提高64％,能效比提高95％;经装车运行试验考核,改进产品满足工程机械的应用需求.     

多点式风量测量装置应用过程存在问题的机理研究

为解决多点式风量测量装置在安装使用过程中存在的问题,保证磨煤机一次风量测量的稳定性和准确性,利用精准定位测量装置安装位置、改善测量装置的支撑方式和优化逻辑控制参数,对多点式风量测量装置的应用机理进行全面的分析研究,最终使磨煤机入口一次风量测量稳定、精确度高、自动投入率达100%,达到了预期的效果.     

高炉三维气固湍流和煤粉燃烧过程数值模拟

基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化方程,建立并发展了高炉风口回旋区湍流气固两相流动和煤粉燃烧的三维数学模型.用所建模型分别对冷态模型内气固两相流动和某企业750 m3高炉风口回旋区内的气固两相三维流动与煤粉燃烧进行了数值模拟.采用三维激光相位多普勒分析仪(PDA)对冷态模型内气固两相流场进行了测量,实验结果与冷态两相流动的模拟结果基本一致.热态模拟结果给出了气相温度和组分浓度分布,模拟结果与实验测量结果较吻合,揭示了风口回旋区内气固两相流动和煤粉燃烧的基本性质和特点.     

基于长径比修正的飞艇对流换热准则关系式研究

飞艇热控制是平流层飞艇应用中涉及的关键技术之一,而外部对流换热是平流层飞艇热控制的重要影响因素.为了准确预测飞艇换热,基于数值模拟,建立基于飞艇长径比的对流换热准则关系式,并与实验结果比较,发现其预测误差为±7%.与0°攻角换热相比,15°攻角时迎风面换热比背风面增大了10%左右,而总体换热增大7%.     

煤粉锅炉高温空气无油点火研究

在一维平面层流煤粉气流着火的数学模型的基础上,发展了一种更加逼近工程实际的一维平面紊流煤粉气流着火模型.在该数学模型的指导下,设计了高温空气煤粉点火试验台.通过大量的空气加热试验和煤粉气流着火试验,对模型进行了实验验证.结果显示,理论模型的计算结果与实验相符合,验证了高温空气煤粉点火技术的可行性.     

小流量煤粉浓相气力输送特性

煤粉气力输送的稳定性严重制约着煤粉燃烧的效率及稳定性,研究了以干燥空气为载气的上出料发送罐小流量煤粉浓相气力输送系统的一般规律,即给煤率随特征参数如流化风量、补气器位置、发送罐压力、补充风量和L型提升管直径的变化。实验结果表明:流化风量增加,给煤率和固气比均先增大后减小;补气器位置的间距增加,给煤率先增大后减小;发送罐的压力增加,给煤率增大;补充风增加,给煤率减小,固气比减小;给煤率在一定范围内与L型提升管的面积成正比。在优化的流化风量和补气器位置的情况下,通过调整发送罐压力、补充风量可实现上出料发送罐小流量煤粉浓相气力输送的连续稳定运行,且给煤量连续可调。     

双进双出钢球磨容量风量对煤粉细度影响规律试验研究

为掌握双进双出钢球磨煤机容量风量对煤粉细度的影响规律,特组织进行了两台钢球磨煤机现场试验。试验结果表明对于不同的磨煤机平均料位设定值,均存在容量风量低的一侧料位高、煤粉粗;容量风量高的一侧料位低、煤粉细的情况。通过试验数据和磨煤机运行特性的分析,认为两侧煤粉细度偏差是由于假想"中分面"偏移带来的两侧有效磨制空间不同所致。对此提出在运行时应尽量均衡磨煤机两侧容量风量,单进单出运行时应尽量减少停运侧容量风量的优化运行的指导意见。对于双进双出钢球磨煤机运行调整有一定的借鉴意义。     

旋流煤粉燃烧第四类稳燃技术

将国内外旋流燃烧器现有的稳燃措施根据其稳燃原理分为3类.分类分析现有稳燃措施不能适应低挥发分煤稳燃的原因和存在的问题,分析得出:扩口、扩流锥、浓淡燃烧、齿环稳燃器等稳燃措施都没有考虑煤粉气流进入炉膛后与高温烟气迅速混合问题.在这些稳燃措施的流场中,煤粉气流进入炉膛,除脉动外,首先沿回流区外缘流动,向外扩张,与二次风混合过早,而并不迅速与热烟气混合;煤粉气流与高温烟气的混合动力为二者之间的横向湍流脉动,混合强度弱.因此,对于低挥发分煤不能起到良好的稳燃作用.提出了第4类稳燃技术花瓣稳燃器,该技术充分考虑了煤粉气流与高温烟气间的掺混速度和前期掺混强度.花瓣稳燃器能够在其背流面形成轴向和径向多种回流区,使得煤粉颗粒与高温烟气间的混合动力除横向湍流脉动外还有宏观对流混合,加大了二者之间的热质交换强度.     

利用壅塞原理均匀分配高炉各风口的喷煤量

应用纯气体的壅塞原理,对由空气和煤粉组成的气粉两相流的壅塞现象进行了理论和实验研究,提出了一种基于壅塞原理的可均匀分配高炉喷吹煤粉流量的新方法.结果表明,在现有高炉喷煤系统的各输送支管前安装一组具有相同几何尺寸的“喉形喷管”并满足适当压力条件时,两相流将在各喷管内发生壅塞流动.此时,其流速和流量将保持一致且不受后续管路条件不同的影响,从而可起到均化喷煤量的作用.实验测定了质量流量与出口压强的关系,定义了临界压强比可作为判定壅塞发生与否的依据,并找出了临界压强比与固气比之间的变化规律,给出了实用喷管的选择依据和使用条件.     

水平管段高压超浓相煤粉输送特性的数值模拟

在充分考虑气固两相相互作用的基础上,利用修正后的κ-ε湍流模型对以CO2为输送介质的高压超浓相煤粉气力输送进行了数值模拟.对于固相体积分数高达25％的高压超浓相煤粉气力输送,采用该模型模拟一体化管道(垂直管、弯管、水平管连接在一起),获得了水平管段中不同粒径的颗粒在截面上的速度分布、浓度分布,以及不同表观气速下水平管段中固相的径向浓度分布.模拟结果表明,在相同的输送条件下,大粒径煤粉的速度较低,更容易在水平管道沉积;煤粉粒径相同时,表观气速较大的颗粒在沉积区的浓度分布较小.将模拟结果与相同试验条件下的水平管电容层析成像(ECT)结果进行了对比,验证了本文模拟结果的正确性.     

二维轴对称煤粉气流火炬点火的研究

本文介绍了二维轴对称煤粉气流火炬点火的试验和理论研究结果。点火源为氧—乙炔火炬。试验煤种为劣质烟煤、贫煤和无烟煤。结果表明,在用火炬引燃煤粉气流时,存在一个对应于最低煤粉浓度的最佳点燃流速,其值随煤粉气流初始温度的升高而增加。文中提出了二维轴对称煤粉气流火炬点火的理论模型,用“直线法”作了数值计算。计算值与试验结果符合较好。利用该模型,还预测了点火源温度、煤粉粒径以及煤中挥发份含量对煤粉气流火炬点火的影响。     

无焰氧化气流床气化实验炉设计与气化特性研究

根据煤粉无焰氧化燃烧的条件与技术要求,设计定制了一圆形横截面的煤粉气流床气化实验炉.并在炉膛上对冲布置了三层煤粉喷嘴、切向布置了三层空气喷嘴.在实验炉上分别进行了冷态流场实验与典型工况下的煤粉无焰氧化气化特性实验.研究结果表明,在三层煤粉喷嘴投入运行且氧/碳原子比为1.0左右时,气化炉的气化特性最佳,有效气组分（CO＋H2）浓度、合成气热值和冷煤气效率均达最大值,分别为30.3%,4 477kJ/Nm3和75.29%.     

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。