高炉煤粉燃烧氮氧化物减排控制仿真

如何预测并降低煤粉燃烧产生的氮氧化物排放量是治理大气污染问题的技术难点,当前存在的困难是燃烧场中各种操作条件的微小改动都会对NO_x的排放监测造成干扰。为了能够准确分析NO_x生成特性,制定有效的NO_x减排措施,建立了基于高炉燃烧场内的煤粉燃烧及NO_x生成的物理模型,并针对煤粉燃烧特点以及NO_x生成机理进行深入研究。仿真结果表明:随着煤粉粒径的减小,NO_x排放浓度有较大幅度的下降;通过降低炉膛温度及过量空气系数,其NO_x的排放量有所减少,但同时煤粉的燃烧效率也随之下降;提高挥发分含量后由于NO_x的还原作用逐渐加强导致高炉出口NO_x的浓度有所下降。通过仿真模拟可以比较准确地预测NO_x的生成特性,为工业应用中NO_x的排放量的控制提供理论依据。     

煤粉固硫燃烧的动力学研究

采用新汶、阳泉原煤作为实验用煤,选择Ca（OH）2作为主固硫剂,考察了Ca／S的变化对燃煤固硫燃烧特性以及动力学参数的影响,采用碳酸盐、氯化物和氢氧化物3大系列化学试剂作为添加剂,在Ca／S为1.5的条件下,考察了它们对Ca（OH）2固硫能力的影响,以及固硫煤粉的燃烧特性和动力学参数的变化,实验表明：1）碳酸钾添加剂的助固硫作用明显,将固硫率提高了14％左右;2）固硫剂Ca（OH）2的加入使Arrhenius曲线斜率增大,明显提高了燃烧反应的活化能;3）随着Ca／S的增加,原煤的着火点和结束点、活化能有逐渐增大的趋势;4）添加剂对原煤燃烧特性的影响并不显著,但对活化能的影响却十分明显,添加剂的加入有效地降低了燃烧反应的活化能。     

基于ASPEN的络合铁法高炉煤气脱硫模拟与优化

针对高炉煤气催化水解后的高浓度H₂S处理需求,利用ASPEN软件的ELECNRTL物性方法和JOBACK基团贡献法估算以乙二胺四乙酸为配体原料的EDTA络合铁物性参数。以填料吸收塔和曝气再生槽2个反应器为核心,搭建了整套高炉煤气络合铁湿法吸收H₂S与络合铁脱硫剂曝气氧化再生的反应流程工艺的仿真模型。通过单一因素分析发现,在1000 m³/h的烟气流量下,pH=8时,填料塔与再生槽的反应温度均为25℃,反应压力均为0.1 MPa,液气比为5∶1,络合铁浓度为0.05 mol/L,停留时间为40 s,n(O₂)∶n(络合亚铁)为4∶1时,此模型能在成本与效率之间实现最优化,最终可以实现99.5%的H₂S吸收率和97.6%的络合铁再生率。在此基础上使用正交分析对各因素的影响度进行分析,并将模型应用于实际示范工程的设计。结果表明,工程运行良好,与模型的预期值相近,表明该模型具有良好的应用价值,可用于指导工程设计与优化。     

基于FLUENT模拟的选煤厂煤仓瓦斯超限治理研究

瓦斯事故给选煤厂带来极大威胁,不仅造成严重的经济损失,而且可造成人员伤亡。目前大多数选煤厂缺少对整体工艺方案的优化设计和关键成型设备的选择以及对煤仓瓦斯分布规律的研究,因此很难达到理想的瓦斯治理效果。本文针对西铭选煤厂局部瓦斯浓度超限问题,以放煤口、皮带为研究重点,提出了精煤仓混合式通风瓦斯治理方案,并采用理论分析和数值模拟相结合的方法,利用Fluent软件对煤仓内气流流场进行了数值模拟分析,通过放煤口的运动状况和风流分析,得到了瓦斯浓度超限的原因以及瓦斯浓度超限区域,从理论上验证了混合式通风瓦斯治理方案的可行性;数值模拟结果与实际物理过程基本吻合,对证明煤仓通风设计的合理性起到了辅助作用,也对确定各区域的送(排)风量、风机选型、风道进出布置形成及管路系统的布置等提供了科学依据。     

基于FLUENT的某实验室尾气扩散规律的模拟

某实验室排放的尾气中含有一定量的二氧化硫,随尾气排放后在空气中扩散,对周围环境产生污染。运用通用流体模拟软件FLUENT计算了实验尾气在大气中的扩散,对N向风和W向风两种风向下的三种不同风速和静风工况下SO2的扩散分别进行了模拟,对所得计算结果进行了可视化,分析了风向和风速对尾气浓度扩散的影响。得出实验室周围环境空气中二氧化硫浓度及空气质量,可以用来评价一楼实验室对周围办公学习人员身体健康的影响。初步结论如下:W向风与N向风对尾气扩散规律的影响明显不同;随着风速增大,室内流场复杂,空气更新加快,污染物浓度降低;静风工况室内空气污染程度远低于有风工况。     

煤粉旋流燃烧法的应用

一、煤粉旋流燃烧法的产生普通煤粉燃烧法是用煤粉机将煤粉直接喷入炉膛,在热气流中悬浮燃烧。这种燃烧方式只需很小的燃烧室,热量损失很少,热效率高,节煤效果比其它燃     

煤粉掺造纸黑液的燃烧试验与分析

碱法造纸黑液是造纸厂的废水，量大污染严重，人们用了很多办法都难于解决，为此，我们利用造纸黑液掺入煤粉中燃烧，不仅消除了造纸黑液的污染，而且还节煤固硫，使用简便，效果显著。用碱法以植物纤维为原料制浆造纸的黑液，均由有机物与无机物两部分组成。有机物包括：植物纤维原料溶出的木素，半纤维素和纤维素的降解物等，这是产生热值的主要能源。无机盐包括：游离的氢氧化钠、硫化钠、碳酸钠、硫酸钠、二氧化硅等。根据制浆原料和生产的工艺条件的不同，黑液固体物中有的有机物与无机物的组分比例也不同，一般有机物占7O％，无机物…     

煤粉工业锅炉兰炭与烟煤燃烧性能比较

为合理利用兰炭并节约煤粉工业锅炉运行成本,采用70 MW双燃料煤粉工业锅炉进行试验,在不同伴燃条件下将兰炭和煤粉作为单一燃料进行燃烧。结果表明:作为单一燃料,兰炭燃烧过程稳定,满足替代燃料的基本条件;对比点火后10 min内的点火特性,兰炭和煤粉燃烧过程中炉膛温度变化量分别是388.659℃和585.072℃,氧含量变化量分别为11.736%和8.089%;伴燃可优化燃烧进程,降低兰炭着火难度并改善炉膛内的温度分布情况,更有利于后续的烟气净化;当锅炉负荷70 MW时,采用燃油+长明火伴燃和无燃油伴燃时,炉膛上部温度分别为1 017.382℃、989.126℃,燃烧强度与伴燃强度为正相关关系;在相同负荷下,兰炭的初始NO_x及SO_2排放量均低于煤粉。     

煤粉粒度对煤粉燃烧NOx排放的影响

通过数值模拟和试验研究，探讨了煤粉在一维热态试验炉内燃烧时，煤粉粒度对NOx排放特性的影响规律．研究结果表明：NOx的排放浓度与煤粉粒度的关系中，存在一个煤粉粒度临界值．当煤粉粒度小于临界值时，随煤粉粒度的减小，NOx的排放浓度减小；当煤粉粒度大于临界值时，随煤粉粒度的减小，NOx的排放浓度增大；无论在氧化性气氛中，还是在还原性气氛中，煤粉超细化后NOx的释放浓度均减小；煤粉高度细化后，褐煤NOx的排放浓度明显减少，无烟煤则变化不大模拟计算与试验结果较为吻合．     

超细化煤粉燃烧硫释放的特性

在德国NETZSCH公司生产的STA 409C型热天平联合德国BRUKE公司生产的EQUINOX55傅里叶红外光谱仪上(TGA-FTIR),对合山高硫煤4种不同粒径煤样的硫释放特性进行了燃烧实验研究,重点研究了超细化煤粉(0～20μm)的自脱硫特性及加入脱硫剂CaO时的脱硫特性.结果表明不加脱硫剂时,超细化煤粉(hs10.90)燃烧生成的SO₂气体总量比其它较大颗粒的煤粉燃烧生成的SO₂气体的总量小.以CaO作脱硫剂钙硫摩尔比(Ca/S)为3的情况下,超细化煤粉(hs10.90)燃烧生成的SO₂气体总量比其它较大颗粒的煤粉燃烧生成的SO₂气体的总量小得多.超细化煤粉的优越脱硫特性为煤粉燃烧过程中的直接固硫提供了新的思路与途径.     

煤粉锅炉掺烧石油焦燃烧污染物排放特性的研究

对煤粉锅炉掺烧石油焦的污染物排放特性作了较详细的研究.煤焦粉的细度对燃烧性能影响很大,因而间接地影响NO_x,SO₂排放;煤焦掺混比以及煤、焦各自的含氮、硫量对NO_x,SO₂排放影响明显;烟气中SO2的浓度随过量空气系数α的增大而减少,过量空气系数α在1.3～1.4之间时,烟气中NO_x的浓度最高.现场调试结果与实验室试验结果基本一致.实际应用中应综合考虑煤焦粉细度、煤焦掺混比以及煤焦中含氮、硫量对其燃烧特性以及NO_x,SO₂排放的影响,以确定合适的细度及煤焦掺混比投入生产运行中.      

可燃垃圾与煤粉混合燃烧特性及动力学分析

采用热重分析法对可燃垃圾、煤粉及其混合燃料的燃烧特性进行了分析。研究结果表明:可燃垃圾的热重曲线在220～500℃内存在2个明显的失重区域,煤粉在300～600℃内只有1个失重区域。可燃垃圾着火性能较好,着火点为220℃,可燃垃圾与煤粉混烧时的着火点较可燃垃圾单独燃烧时略有提高,但明显低于煤粉单独燃烧时320℃的着火点。可燃垃圾和煤粉按照2∶1、3∶1、4∶1、5∶1混烧时,基本保持垃圾的着火特性,当可燃垃圾的掺混量≤80%时,可燃垃圾和煤粉混烧时两者之间存在明显的协同促进作用。可燃垃圾的综合燃烧特征指数为3.91×10^-7/(min²·K³),明显高于煤粉,可燃垃圾的添加能提高煤粉的综合燃烧性能,其中可燃垃圾∶煤粉=4∶1为掺混比例最佳。燃烧动力学分析结果表明:在220～330℃燃烧阶段,混合燃料的活性高于可燃垃圾,在320～570℃高温燃烧阶段,混合燃料的活性略低于可燃垃圾,但是远高于煤粉。可燃垃圾的掺烧量对2个燃烧阶段混合燃料的活性影响不大。     

煤粉炉内喷射吸收剂脱硫技术研究

在一小型热态煤粉炉煤燃烧试验装置上,进行了炉内直接喷射吸收剂脱硫和二段燃烧降低NOx研究。试验显示脱硫效率与脱硫剂种类、喷入量和喷入位置有关,二段燃烧可降低NOx排放。以石灰石、白云石和消石灰比较,消石灰脱硫效果最佳;以CaCO3为脱硫剂,当Ca/S为4时,脱硫效率为80%;当喷入温度为1050℃,脱硫效果最好。合理的二段燃烧有利于降低NOx排放,但对SO₂排放有一定的影响。      

高炉旋风灰作为自产喷吹煤粉添加剂的相关研究

为了提高高炉干法除尘布袋的寿命,在重力除尘器和布袋除尘器之间加入旋风除尘装置,得到的旋风灰可以作为煤粉添加剂。对首秦高炉旋风灰进行粒度和化学成分分析,研究发现高炉旋风灰可以降低煤粉着火温度,提高燃烧效率,且其粒度分布与喷吹煤粉相似,可以作为高炉喷吹煤粉添加剂。通过实验室测定煤粉添加不同比例旋风灰后的燃烧率,确定在富氧率为3%,旋风灰添加比例为6%的条件下,可达到最佳的煤粉燃烧效果。旋风灰作为高炉自产的喷煤添加剂,与煤粉混合喷吹可以为企业减轻固废处理负担,同时带来可观的经济效益和社会效益。     

新型有机废液焚烧炉炉内燃烧过程的数值模拟

为了实现化工有机废液的减量无害化处理,提出了一种新型废液焚烧炉。以某20 t/h废液焚烧炉为研究对象,利用fluent软件对新型有机废液焚烧炉炉内燃烧过程进行了数值模拟,分析了炉内温度场分布、速度场、水分浓度场分布。结果表明:炉内一二层燃烧器分级布置的四角切圆燃烧方式能很好的组织废液的干燥及燃烧,焚烧炉设计合理。研究结果可为改进废液焚烧炉的设计提供参考。     

基于数值模拟的城市绿地景观格局优化研究

该研究结合景观生态学原理,在沈阳市设计不同生态功能的绿楔、绿带、绿道、公园及其他类型的绿地,形成了"四带、三环、七楔、网络连接"的城市绿地网络空间结构优化方案。结合遥感(RS)与地理信息系统(GIS)空间分析技术,基于计算流体力学(CFD)数值模拟技术对夏季绿地景观优化格局影响下的大气环境效应进行分析,并提出相应的城市绿地规划优化策略。模拟结果表明:城市风速、SO_2以及温度的空间扩散与城市的空间布局密切相关;城市绿地优化空间布局能有效地缓解城市热岛效应,促进SO_2的空间扩散,更好地形成城市通风廊道,同时,随着高度的增加,城市风速、SO_2以及温度的空间扩散的阻力逐渐降低。基于CFD的城市绿地大气环境效应研究,能有效地对城市绿地系统规划的优化措施和概念性设计进行模拟研究和评估,也为城市绿地系统的量化规划提供了新思路。     

基于机器学习方法的西安市数值模拟优化研究

为提高西安市ρ(PM_2.5)及ρ(O₃)预报准确率,更好地服务西安市预报预警工作,以CAMx模式预报结果为基础,结合中尺度WRF气象预报数据、ρ(PM_2.5)及ρ(O₃)观测数据,基于多元线性回归、岭回归、lasso回归、决策树、随机森林以及支持向量机6种机器学习优化模型,对西安市2019年PM_2.5及O₃模拟结果进行优化.结果表明:①CAMx模式对污染物的预报存在偏差,优化模型明显修正了CAMx模式的系统性偏差,提高了预报精度.②ρ(PM_2.5)及ρ(O₃)的均方根误差(RMSE)由174.00、37.11 μg/m3分别降至34.36~39.37、24.77~28.82 μg/m3,相关性系数(R)由0.63、0.78分别提至0.70~0.78、0.83~0.88.③不同模型对模拟值的订正优势不同,随机森林对PM_2.5优化效果显著,优化提高率为80%;支持向量机对O₃的优化效果最理想,优化提高率为36%;线性回归方法对O₃的优化效果较好,但对PM_2.5的优化效果相对较差.研究显示,机器学习模型显著优化了CAMx模拟结果,反映了利用机器学习修正空气质量数值模式预报结果的研究意义和可行性.      

浅析燃高炉煤气锅炉的燃烧新技术

探讨燃高炉煤气锅炉的燃烧控制新技术及理论分析。寻求节能降耗途径，减少温室效应，为企业创造更大的经济效益。     

高炉瓦斯泥参与水煤浆燃烧固硫作用机理的研究

由于高炉瓦斯泥中多种组分均具有燃煤固硫的特性,因此,本研究通过将高炉尘泥混入到水煤浆中进行燃烧,在前期研究的基础上,结合XRD分析,研究了不同燃烧条件下高炉瓦斯泥对水煤浆固硫率的影响规律,以及尘泥中多元固硫体系在燃烧固硫中相互协调作用、热力学行为.结果表明,瓦斯泥添加量为30%,燃烧终温为800℃时,固硫率达到48.31%.主要原因是瓦斯泥多组分促进了耐高温脱硫产物3Ca O3·3Al2O3·Ca SO4的生成,降低了Ca SO4的分解,从而提高了水煤浆的固硫率.研究结果可为具有多元固硫体系的高炉尘泥及其它固废高附加值利用提供一定的技术参数和理论依据,也可为开拓研究新型、高效燃煤固硫剂提供理论基础,具有一定的经济价值和环境意义.     

工业炉窑燃烧效率连续测试技术的研究

因目前的热工检测在连续检测技术方面存在一定的局限性,为满足工业燃料炉动态管理、实时调整优化控制的精细化管理需求,通过对现有燃烧效率测试设备的进一步改进,将炉内高温连续采样技术、测试装置、后台数据处理功能优化组合,开发出具备连续测试功能的检测设备,实现了对炉窑燃烧效率的连续监测,可实时得到炉内空气过剩系数、燃烧区残氧量等参数,有效指导空燃比的调节,炉窑无需改造就可以实现节能减排。