生物质灰在高温旋风除尘器内捕集过程数值研究

生物质气化站旋风除尘器的内部流场为高温强旋湍流流场,研究其中生物质飞灰颗粒在该高温流场中的运动和分布规律十分必要。鉴于高温下测量飞灰颗粒的运动和分布规律较为困难,应用FLUENT软件对高温旋风除尘器内部风流-飞灰耦合运移规律进行数值模拟。研究结果表明:高温旋风除尘器内部的静压、动压和全压分布均呈现良好的轴对称性;飞灰颗粒整体浓度分布呈螺旋状分布,分离空间的浓度较高,而环形空间顶端出现"顶灰环"现象,器壁附近则呈现波浪状;当燃气温度为200℃时,旋风除尘器的分离效率在风速为24 m/s时最高;在生物质气化站的实际生产过程中,应根据进入旋风除尘器燃气的实际温度来调节风机参数,以使燃气的进口速度调到最佳,进而使分离效率达到最优。     

旋风除尘器内生物质飞灰颗粒浓度分布特性研究

鉴于生物质气化站旋风除尘器内飞灰颗粒的浓度较高且难以测量,其分离效率与高温强旋湍流场密切相关,为获得其内部飞灰颗粒的浓度分布特性,研究分离效率与生物质燃气温度及其速度的关系,借助计算流体力学(CFD)软件,并结合气化站旋风除尘器的特点建立仿真模型;然后以气化炉产出的高温燃气为研究对象,应用气体-颗粒耦合模型对风流-飞灰的耦合运移情形进行数值研究。结果表明:旋风除尘器环形空间内出现"顶灰环"现象;筒体空间对飞灰的分离能力明显优于环形空间;锥体和筒体内颗粒浓度分布曲线为两边高、中间低的浴盆曲线;燃气温度升高,飞灰在同一径向位置的浓度升高;旋风除尘器分离效率有随燃气进口速度的增加而先增高后降低的趋势。     

生物质热转化过程中积灰沾污结渣特性及趋势预测研究进展

为阐明生物质灰的沾污结渣特性及其趋势预测研究现状,使生物质能热转化利用过程更加安全,在综合分析生物质灰沾污结渣的危害及机制的基础上,从沾污结渣特性与沾污结渣预测两方面归纳国内外研究进展,梳理出影响结渣的主要因素——灰分组成、反应温度、气氛和添加剂等;并对沾污结渣趋势的预测方法和研究趋势进行分析。针对实际工程中锅炉受热面结渣和腐蚀问题,可以采用混烧、混入添加剂、水洗、酸洗、改变受热面材料、优化锅炉和烟道结构设计、优化反应条件等措施解决。在生物质灰沾污结渣趋势预测方面,目前并没有完整的统一标准,简单沿用煤灰的结渣指标存在严重的不适应性,且现有的预测方法通常只考虑固态或熔融成分对结渣的影响,而忽略了碱金属、氯、硫等元素挥发与温度变化的关系。因此,以热转化过程中碱金属的气-固分配趋势为基础,结合不同温度下生物质灰的特点及成灰特性,建立适用于不同温度下生物质灰的沾污结渣预测模型,是下一步研究应重点关注的问题。     

石化装置火灾爆炸贝叶斯网络与防护层集成分析

复杂的石油化工装置在运转过程中存在诸多不确定因素,易发生火灾、爆炸等重大事故,给安全生产带来极大威胁。考虑到传统的系统安全分析方法在风险评估中存在一定局限性,引入贝叶斯网络与防护层集成分析模型。应用GeNIe软件将系统故障树转成贝叶斯网络,根据贝叶斯双向推理进行故障预测和诊断,快速识别系统薄弱环节并确定为风险贝叶斯故障节点,结合防护层分析提出相应的独立防护层,确定剩余风险水平。实例应用表明,所构建的贝叶斯网络与防护层集成分析模型对复杂系统进行风险评估是可行的,较传统的事件树、故障树分析方法更加科学、合理。     

基于云模型的SPA模型在石化装置危险性评价中的应用

针对现有石化装置危险性评价模型未能充分反映评价指标模糊性和随机性的不足,提出了一种基于云模型的SPA模型,用于石化装置的危险性评价。首先利用云模型中的逆向云发生器计算云权重Wcloud=(Ex,En,He)。然后将云权重应用于五元联系数的集对分析中,进行综合评判可以得到综合评价云模型。通过MATLAB编程将其与标准评语云模型进行比较,确定评价对象的危险等级。结果表明,该模型对石化生产装置的危险性评价能够充分体现评价指标的随机性与模糊性,评价结果更为符合实际。     

风机风量对生物质气化套管采暖影响模拟研究

生物质气化站在气化间与净化间之间设置防火墙后,会使气化反应余热无法向净化间内传递,使得我国北方地区气化站在冬季严寒情况下出现湿式净化装置冻裂,进而发生燃气泄漏的情况,增加了火灾、爆炸、中毒隐患。提出了一种利用风机套管将反应余热送入净化间采暖的技术,采用CFD(computational fluid dynamics)技术对采暖效果进行数值模拟,分析风机风量对采暖效果的影响,得出在风机风量对应进气口空气流速9 m/s时可获得最佳采暖效果,可使室外温度243.15 K时净化间内温度达到277~281 K。该技术利用余热进行采暖,达到了低碳环保、节能减排的目的。     

生物质气化火灾爆炸事故BN-LOPA分析

提出一种基于BN-LOPA的生物质气化火灾爆炸事故评价方法。绘制出生物质气化火灾爆炸故障树并转换为贝叶斯网络,计算出的事故发生概率为2.600×10-3,根据风险矩阵得出对应风险等级为10级,因此需要在计划内采取安全措施降低风险。采用贝叶斯网络的向后推导计算基本事件后验概率,找出失效后易导致事故发生的节点,对这些节点设置独立防护层并计算设置后基本事件及顶事件的发生概率。最后得出在设置独立防护层后,生物质气化火灾爆炸事故的发生概率降低至8.068×10-6,对应风险等级从10级降至5级,可满足安全生产的要求。     

基于ODIE原则的AHP-云模型的转炉炼钢风险评价

为解决以往AHP分析过程中因未能给出权重判断依据,导致权重的含义具有模糊性问题,提出基于ODIE(频率、检测难易度、影响、费用投入)原则的AHP-云模型评价方法,并将其应用于实际生产中。首先,建立转炉炼钢生产安全评价体系;其次,分别依据O,D,I,E构建判断矩阵计算权重;然后,对评价因素在各评价依据下的权重进行汇总;最后,用云模型对炼钢厂进行风险评价。基于ODIE原则的AHP-云模型法所得权重,有力的体现了评价因素的重要性以及其重要性的意义所在,且云模型减少了评价结果的模糊性,对安全决策更具指导意义。     

基于FTA-IAHP的氧枪漏水致因分析

为防止钢铁企业中的氧枪漏水引起的高温熔融金属遇水爆炸事故,通过事故树层次分析与区间层次分析相结合进行氧枪漏水致因分析。首先,通过系统安全理论分析引起氧枪漏水的原因并绘制氧枪漏水事故树,并根据基本事件建立层次分析模型;然后,分别利用事故树层次分析和区间层次分析确定各因素权重;最后,将两种方法求出的权重进行综合计算,得到最终权重,并对结果进行分析讨论。结果表明,安全装置状况对防止氧枪漏水事件发生最为重要,安全管理的重要性仅次于安全装置。     

碱金属迁移转化对生物质灰沾污结渣的影响研究进展

生物质热化学转化利用过程会产生大量的生物质灰,其钾、钠等碱金属元素的含量高,导致其熔融温度低,在高温下极易熔融或挥发,进而对锅炉、管道或设备受热面造成沾污结渣、腐蚀等危害。为系统了解碱金属迁移转化对生物质灰沾污结渣影响的研究并预测其发展趋势,首先,归纳生物质热化学转化过程中由碱金属迁移转化引发的安全问题及危害;其次,回顾和总结近年来国内外生物质灰沾污结渣机理方面的研究进展,主要包括不同热化学转化来源生物质灰沾污结渣演变规律和碱金属迁移转化特性研究等;最后,预测生物质灰沾污结渣防治研究的发展趋势。研究结果显示：生物质热化学转化过程中碱金属的赋存形式和演化特征是影响灰熔融和沾污结渣特性的重要因素,不同热化学转化来源生物质灰的熔融和烧结规律是灰沾污结渣防治研究的关键。以往针对碱金属迁移转化特性的研究,大多只考虑生物质自身的燃料性质、矿物组成等,对不同热化学转化过程中碱金属迁移转化对生物质灰沾污结渣和熔融烧结的影响以及不同形式碱金属成分的影响研究仍不够深入和系统,尚未形成完善的理论体系,这将成为以后的重点研究方向。