低负荷掺烟对燃煤锅炉NO_X生成及SCR脱硝控制的研究

以某2×330 MW亚临界燃煤锅炉为研究对象,应用数值模拟研究了低负荷下两种一次风掺烟烟气再循环方案对炉内煤粉燃烧以及NOX生成规律的影响,耦合锅炉热力计算研究了SCR入口烟温的变化规律。计算结果表明,合理掺烟方式以及掺烟比能有效降低炉膛出口NOX浓度,提高SCR入口烟温,但掺烟比例过大会影响炉内煤粉正常燃烧;较优的掺烟方案为一次风掺烟20%,同时维持空气量不变,此时炉膛出口NOX排放质量浓度降低了18.29 mg/m3,SCR入口烟温提高了15℃。采用一次风掺烟能有效控制低负荷下锅炉NO_x生成及烟气中的排放。     

锅炉烟气脱硫相关因素分析

目的通过对洛阳铁路地区各单位及洛阳市部分单位的锅炉烟气SO2排放浓度及锅炉烟气相关参数的检测结果分析,找出影响影响锅炉烟气SO2排放浓度高低的因素,从而为铁路各单位治理锅炉烟气SO2排放提供科学参考。方法运用GB5468-91《锅炉烟尘测试方法》对洛阳铁路地区的有关单位的燃煤锅炉排放的锅炉烟气检测,对结果进行相关性分析。结果锅炉烟气SO2浓度的排放与除尘器出口烟气温度成正相关,如果排放烟气温度过高,SO2浓度就会升高;锅炉烟气SO2浓度的排放与除尘器内烟气压力有一定的相关性,在一定范围内烟气压力升高,SO2浓度也会随之升高。结论控制烟气排放温度即控制除尘器排放口烟气温度是控制SO2排放的关建因素;烟气流经除尘器时动压不能过大,应有减压措施,这样才能保证SO2在水中的溶解和便于吸收,从而降低锅炉烟气SO2的排放。     

链条燃煤工业锅炉燃烧优化的数值模拟研究

运用计算流体动力学模拟软件FLUENT对链条燃煤工业锅炉在不同炉排速度和配风方式下进行了燃烧优化的数值模拟研究,结果表明,炉排速度对工业锅炉的燃烧和NOX生成影响显著,最优的炉排速度为7.2 m/s,此时炉膛和烟道的整体温度水平均表现良好。最佳的配风方式为推迟配风和二次风相结合,增加二次风后,锅炉内的烟气扰动更明显、回流区更强烈,此时锅炉的整体温度水平较合理,高温区集中在炉膛和烟道的中部区域,在后拱处依然能保持着较高的温度水平,并能将后拱的高温烟气带至前拱,且可使NOX的生成量有一定程度的降低。     

甲烷爆炸过程的近球型爆炸罐定量实验研究

甲烷爆炸是矿井生产中的重大灾害。通过20L密封的球形爆炸罐,实验测试了体积百分比浓度为6%~9%的甲烷爆炸过程中罐内压力的变化,建立了据实验结果计算爆炸过程温度、转化率及各组分浓度等重要参数的数学模型,实现爆炸过程定量研究。研究表明,实验浓度范围内,甲烷初始浓度越大,爆炸最高温度越高,达到最高温度点和终止反应的时间越短,反应最高转化率越大,反应越剧烈。甲烷初始浓度为6%和7%时,爆炸温度变化率和甲烷转化率变化率曲线各出现两个明显的峰,随着甲烷初始浓度升高,第一个峰高度增大,第二个峰高度降低,到甲烷浓度9%时仅剩第一个峰。理论分析认为,第一个峰是自由基链反应、第二个峰值则主要是热着火的结果。本研究对瓦斯爆炸危害评估及预防有重要的作用。     

表面活性剂在甲烷氧化菌降解煤体甲烷中的适用性研究

甲烷氧化菌液在进入煤储层后会产生较高的毛管压力,且随着甲烷氧化菌降解煤层瓦斯的进行,毛管压力逐渐增大,容易引起水锁伤害。采取向甲烷氧化菌菌液加入复配表面活性剂以期减缓菌液造成的水锁伤害,通过测试所选表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺（CDEA）对菌液表面张力的降低程度来了解表面活性剂与菌液的配伍比例,并对含复配表面活性剂的甲烷氧化菌对煤层甲烷的降解进行研究。研究结果表明:表面活性剂与菌液最佳配伍比例为SDBS∶CDEA为1∶4,最佳配伍浓度为0.5％,且表面活性剂在菌液中稳定性较好;菌液中添加复配表活剂20 mL,在混合气体压力为2 MPa、氧浓度为 1％、温度为 30 ℃时,添加复配表面活剂菌液的甲烷最终降解率为51.65％,比未添加复配表面活剂菌液高出11％左右。因此,向甲烷氧化菌菌液中添加复配表面活性剂具有很好的适用性。     

燃煤电厂掺烧市政污泥工程大气污染分析

市政污泥与燃煤掺混在电厂锅炉内焚烧,实现污泥无害化、减量化、资源化处置是较好的方式。利用电厂做过功、不经处理无法直接利用的低品质蒸汽为热源,对污泥进行间接干化,干化后的污泥在燃煤锅炉内进行焚烧处理。污泥掺烧比率的增大会对大气污染物排放浓度产生一定的影响。在7.35%的污泥掺烧率内,随着污泥掺烧率的增大,SO2的排放浓度变化不大,NOx的排放浓度逐渐降低,烟粉尘的排放量有增大趋势,但是最终的排放浓度均在排放限值内。污泥与燃煤掺烧,重金属排放浓度并无较大改变,符合排放标准。     

炉内配风方式对锅炉燃烧特性影响的数值模拟

为了了解不同配风工况对煤粉燃烧过程的影响,本文以四角切圆燃烧煤粉锅炉为研究对象,采用k-ε-f-g即混即燃气相燃烧模型与煤的双挥发反应热解模型对不同工况下炉内流动、燃烧等过程进行了数值模拟。其结果表明：当机组负荷一定时,适当减少一次风率使整个炉膛火焰充满度大大得到改善,火焰长度与煤粉着火距离有所缩短;采用倒宝塔型二次风配风方式对于较差煤种的稳定着火较为有利;而停止三次风时,炉膛温度水平较高,煤粉燃烧完全,锅炉效率有所提高。     

矿井季节性热害治理技术探讨

针对地面气候条件变化对矿井气候的影响,提出了矿井季节性热害的概念。通过对矿井季节性热害影响因素分析,按原岩温度大小将其季节性热害划分为4类。根据矿井热害严重程度的不同,选择不同的矿井降温方法,以济三煤矿为例,探讨了采用地面集中风冷系统,降低进风温度,将湿度留在地面,解决矿井季节性热害治理的难题。     

基于响应面法的抑尘剂组分配比优选模型

为解决抑尘剂多功能组分优选过程中存在的非线性问题,提出基于响应面法(RSM)的抑尘剂配比优化模型,在分析影响因素与响应值、各影响因素之间的交互作用特征的基础上,通过分析响应面的变化特征获得抑尘剂的最优配比。采用星点设计法,以润湿、保湿、黏结组分的体积分数为自变量,以粉尘沉降时间、失水率和风蚀率为因变量,在室内试验数据的基础上,开展多元线性方程拟合和方差分析,获得最优配比的预测结果,并进行试验验证。研究结果表明：星点设计—RSM模型的预测值与试验值偏差小于6.0%,优选组相比对照组(水)而言,粉尘沉降时间缩短23倍,失水率和风蚀率分别降低3.00%和2.64%,说明优选组具有优良的润湿、保湿和黏结性能,证明所构建的优化模型对抑尘剂多组分非线性优化问题具有良好的预测性能。     

废弃物微藻厌氧消化产氢气和甲烷的优化研究

本文探究了影响微藻厌氧消化的因素(有机负荷、酶预处理、温度)并优化了工艺参数。结果表明:微藻生物质的最佳有机负荷为10. 0 g/L,相应的氢气最大产量为18. 8 m L/g (以单位挥发性有机质计算),挥发性脂肪酸最大产量为789 mg/L。蛋白酶预处理能够强化微藻水解酸化,且蛋白酶最佳剂量为1. 0g/L,氢气最大产量为20. 5 m L/g,pH最低值为5. 4。最后在产甲烷相中优化微藻厌氧消化的温度,35℃是产甲烷相最佳温度,甲烷的最大产量为238. 9 m L/g,高温环境产生的过程产物反馈抑制了产甲烷菌的活性从而导致甲烷产量下降。     

基于燃烧相互作用的PMMA相向火蔓延特性实验研究

为探究耦合燃烧作用对固体可燃物火蔓延的影响,开展基于燃烧相互作用的聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate, PMMA)相向火蔓延特性实验研究。通过对不同宽度PMMA板进行相向火蔓延实验,获取火焰图像、温度场、质量损失速率等燃烧特性参数,分析相向火蔓延的过程特点与燃烧机理。研究结果表明：相向火蔓延过程中存在4个典型阶段,即快速发展阶段、相对稳定阶段、相互作用阶段、融合燃尽阶段;PMMA板宽度对相向火蔓延燃烧特性的影响较为显著,体现在热解区长度、相对稳定状态维持时间、质量损失速率等参数变化上。研究结果可为建筑物保温材料的火灾预防抑制提供参考。     

点火位置对污水管网可燃气体爆燃特性影响模拟研究

针对典型市政污水管网内可燃气体爆燃过程,采用流体动力学软件Fluidyn,建立了由顶端封闭、深度为4 m的竖直检查井和两端开口、长度各为20 m的水平井构成的管网模型,研究了不同点火位置（检查井上部、中部和下部）对甲烷爆燃特性的影响。研究结果表明:不同位置点火时,管网内测点压力时程呈现出亥姆霍兹振荡,各压力峰值曲线具有明显的分段性,且相同测点的数值接近;爆炸温度在点火位置附近出现最大值,其中上部点火时数值最大,中部点火时居中,下部点火时最小,但在水平井内温度峰值近似呈线性衰减并在端口出现最小值;与下部点火相比,上部和中部点火时,检查井和水平井连接处扩容效应造成火焰传播速度衰减显著,但在水平井内均近似呈线性增大并在端口出现最大值。     

基于非线性技术锅炉故障分析*

为预测和判断锅炉故障的发生，完善锅炉故障检测技术，基于锅炉运转具有非线性特点，提出将非线性评价指标应用于锅炉故障诊断。研究特征信号的非线性特性，通过确定延迟时间和嵌入维数来重构相空间；采用混沌分形理论研究非线性评价指标；提取最大Lyapunov指数和关联维数，并为收集的每种特征信号选择最合适的非线性指标。结果表明:蒸汽压力的非线性特征指标应选择关联维数，烟气温度1、烟气温度2、水管温度1和水管温度2的非线性特征指标应当选择最大Lyapunov指数。     

Theoretical investigation on the relationship between tail roadway methane drainage and distribution of easily spontaneous combustible region in gob

In order to understand the influence of tail methane drainage pattern on easily spontaneous combustible region in gob, a theoretical qualitative analysis was performed in regards to the spontaneous combustion hazards resulting from drainage position and pressure. Subsequently, the software FLUENT was employed to quantitatively investigate the theoretical solutions by solving the mathematic model established with mass, momentum, component and energy conservation equations. The calculation results demonstrate that methane drainage from alternate exterior roadway to gob can increase the range of easily spontaneous combustible region dramatically; the oxidation zone width increases with increasing drainage pressure, especially near the drainage hole. The rate of temperature rise can accelerate obviously, original high temperature region backs towards gob depth due to enhanced air leakage. The conclusions summarize the negative influence of methane drainage on fire protection in gob and present a method of determining drainage parameters dedicated to prevent spontaneous combustion.     

采空区热环境对深部倾斜厚煤层自燃区域影响研究*

为探究热场对深部倾斜采空区煤自燃区域划分的影响,通过对采场空隙结构和耗氧速率进行分析,利用Fluent软件模拟不同通风方式下热环境对采空区流场及自燃带影响。结果表明:受倾角工作面、采空区空隙率及地温梯度综合影响,下行冷风与受采空区浮升力作用的热风在工作面中下部汇合并涌向工作面,使工作面局部温度升高;上行通风方式采空区蓄热范围大于下行风,回风侧温度更高;上行通风自燃带进风侧范围25～40 m,回风侧范围21～52 m;下行通风自燃带进风侧范围15～40 m,回风侧范围15～24 m;结合工作面实测参数,上行风回风侧自燃带范围19～47 m,与实际误差较小。研究结果可为倾角采空区热场条件对自燃带划分影响分析提供参考。     

甲烷爆炸传播过程膜状障碍物的激励效应研究

针对管状空间内膜状障碍物对甲烷爆炸传播的激励效应现象,基于机理分析进行了数值模拟和实验研究,计算分析薄膜附近爆炸冲击波压力峰值大小与火焰速度变化,同时运用激波管道进行相同工况条件下的实验,并对两者结果对比分析,发现有无膜状障碍物的压力峰值相差6倍以上。研究表明,膜状障碍物的激励效应是破膜以后形成的带压燃烧,提高了燃烧速率,导致甲烷爆炸的火焰传播速度剧增。实验结果一定意义诠释了同样数量的甲烷气体爆炸在不同环境内后果上的巨大差异,研究结果对矿井瓦斯爆炸事故调查及防治具有指导意义。     

书架群燃烧相互影响下的书架防火间距优化研究

为探究多种因素对书架群燃烧的影响，对书架间距的设定提出优化方案，依据实地调研结果和相关规范，建立书架间距影响燃烧FDS模型，根据释热率增长阶段将书架群燃烧过程划分为3个时期，提出释热量增量极限值I(HRR)的概念，研究上架率、书架框架数、书架排数和火源位置在不同书架间距时对书架群燃烧的促进程度。研究结果表明:书架排数相较于上架率、火源位置、框架数而言对书架群燃烧的影响更为显著，应作为图书馆防火设计时的主要考虑因素；从防火角度建议0.8 m或0.85 m作为借阅室的书架间距优选值，1.15 m作为阅览室或新建图书馆的书架间距优选值，1.05 m作为书架间距避开值。     

基于正交试验砂土地层基坑稳定性参数敏感性分析*

为提高砂土地层中基坑开挖工程参数设计的合理性,确保基坑开挖的稳定和安全,采用正交试验方法研究在砂土层中基坑深度、地下水位、围护结构插入比、土体加固系数、钢支撑数量和支挡强度共同作用下对支挡水平位移、地表沉降值和坑底隆起值等基坑稳定性指标的影响,通过对试验结果的分析确定各因素对指标影响大小的排序,由进一步方差和参数敏感性分析得出各因素对基坑稳定性作用大小的排序。结果表明:各因素对支挡水平位移、地表沉降值和坑底隆起值3个基坑稳定性指标的影响主次分别为:基坑深度>地下水位>支挡强度>钢支撑数量>土体加固系数>插入比;基坑深度>地下水位>支挡强度>土体加固系数>钢支撑数量>插入比;基坑深度>地下水位>插入比>支挡强度>土体加固系数>钢支撑数量;对基坑稳定性按作用程度由大至小排序为:基坑深度>地下水位>支挡强度>插入比>土体加固系数>钢支撑数量。     

凯达煤矿采空区煤自燃极限参数分析*

为更加精准地判定采空区自燃危险区域,对煤自燃极限参数的计算方法进行改进,采用能量守恒微分方程的分析解计算煤自燃所需必要条件的极限值;以内蒙古凯达煤矿为例对该方法进行验证,根据浮煤的物性参数以及采空区环境条件,计算分析46205工作面回风侧采空区煤的自燃危险性;根据采空区漏风条件以及煤自燃所需要的氧浓度值,分析在遗煤较厚的条件下采空区可能发生的煤自燃危险性,划分不同遗煤条件下采空区自燃危险区域。结果表明:采空区实际遗煤厚度无法满足浮煤持续升温的要求,通过分析煤自燃极限参数可知,自然条件下浮煤在升温达到约30 ℃时其温度不再增加,因此不具有自燃危险性。