分区分级燃气辐射管模型验证及仿真研究

本文首先对双P型辐射管进行实验和数值研究,发现除NOx含量的误差偏大外,其他参数的偏差都在1%以内,证明该模型具有一定的可靠性.在此基础上,将空气分级的理念应用于双P型辐射管,提出一种带支管喷口的分区分级燃气辐射管,并建立相应的数学和物理模型.对比双P型辐射管和分区分级辐射管的模拟结果显示：分区分级燃气辐射管和双P型辐射管内气体的平均流速分别为25.8 m·s-1和21.0 m·s-1,热效率分别为65.9%和64.2%;分区分级燃气辐射管壁面最高温度为1047℃,壁面最大温差为73℃,比双P型辐射管降低15℃,分区分级后气体平均流速增大,提高了直管和回流管管段的烟气温度和壁面温度,具有更好的温度均匀性.     

W型辐射管低NO_x排放的数值研究

为解决W型辐射管NOx排放过高的状况,运用数值计算的方法,研究了具有两级空气分级的W型辐射管NOx排放情况,经验证,模型可靠.探讨了不同稀释剂、分级稀释以及高温稀释情况下对NOx排放的影响规律.分析以N2和CO2作为稀释剂的区别,发现以CO2作为稀释剂更能抑制NOx生成,在保证火焰稳定的情况下适当增加稀释体积分数可以使出口NOx降低到4×10-5以下.通过采用分级稀释,发现二级风与一级风相比,更能减少NOx排放.通过高温预热空气添加稀释剂的模拟,发现即使空气预热温度达到1000℃以上,也可以通过增加稀释体积分数将出口NOx控制排放在1×10-4以下.     

基于正交试验的双P型辐射管三级燃烧器低NOx仿真

为降低双P型辐射管NOx 排放,运用扩散式分段燃烧的低NOx 均匀化燃烧技术,设计一种辐射管三级燃烧器,对其进行数值模拟,经过验证模型可靠.对燃烧器结构及运行参数进行正交试验和单因素研究.研究表明：空气预热温度、空气分级配比和空气过剩系数对出口NOx 排放浓度有显著的影响,相互无交互作用;一次风量由10%增大到20%时NOx 生成量由65.2×10-6增加到108.2×10-6,一次风量增加到30%以上时出口NOx 体积分数增加速率趋缓;空气预热温度每增加100益,最高燃烧温度增加约50益,排放气体中NOx 体积分数由50.9×10-6以22%、23.2%、25.3%、27.2%、27.3%和29.5%的速率增加;随空气过剩系数增加,出口NOx 体积分数由82×10-6呈22.1%、1.9%、2.1%、24%和2.5%的波动增长趋势.     

分级气体成分对燃气辐射管热过程影响的数值模拟及研究

采用现有的双P型辐射管进行燃烧实验,并进行相应的CFD仿真对比,结果显示NOx体积分数的数值计算与试验结果误差最大为3.6％,其他参数的偏差均在1％以内.将空气分级的理念应用于双P型辐射管,设计一种带支管的分区分级燃气辐射管,并对其流动和传热特性进行仿真研究.结果表明:支管通入空气量占总空气量的25％时,辐射管壁面温差最大,热效率最高;支管通入燃气量为20％时,辐射管壁面温差最小,壁面温度均匀性最好;支管以相同空燃比同时通入空气和燃气,且支管通入空燃气量为总燃气量的25％时,整个辐射管内气体温度分布最均匀;支管通入空燃气量占总气体量从5％增加到35％的过程中,壁面温差先降低后缓慢增加,支管通入燃气量为20％时辐射管壁面温差最小.     

降低天然气蓄热式辐射管烟气中NOx的实验

天然气蓄热式辐射管可将助燃空气预热到接近1 000℃,如果不采取一些特殊的措施,烟气中NOx含量会很高。文中通过实验手段,研究了降低天然气蓄热式辐射管的NOx含量的措施,指出分级燃烧、烟气再循环、强化辐射管内传热等技术可有效的控制辐射管中NOx的生成。研究认为,进一步降低NOx含量,有两种方式可选择:一是在辐射管设置内衬管,同时通过加插入件,强化辐射管内燃烧的高温气体与管壁的传热来降低燃烧温度,从而降低NOx含量,并且该方法还有降低排烟温度的好处;二是在设置内衬管的基础上,通过烟气再循环,降低辐射管燃烧区的O2含量,减少NOx含量,且烟气再循环还有改善辐射管表面温度均匀性的效果。     

分区分级双P型辐射管喷口结构位置特性

为了对分区分级双P型燃气辐射管喷口结构、位置进行优化,提高燃烧效率.首先对分区分级双P型燃气辐射管进行了实验和数值研究,结果发现,除NOx体积分数的误差为11.6%外,其他参数的偏差都在1%以内,证明该模型具有可靠性.在此基础上,通过研究主管和支管的喷口位置及喷口结构等参数,进行了气体温度和壁面温度的研究分析.结果显示:随着主管喷口位置向外移动,分区分级燃气辐射管表面温度的最高值逐渐减小,壁面温度的最低值逐渐增大.支管喷口位于三通管与支管交线处时,可以减少高温气体对辐射管管壁的冲击作用,提高支管径向的温度均匀性,延长辐射管使用寿命;主管喷口的形式为完全预混式喷口时,壁面温差最小;支管喷口的形式为不对称式时,分区分级燃气辐射管壁面温差最小,燃烧热效率最高.     

净化NOX生物膜填料塔的微生物分析

使用生物膜填料塔净化烟气中的NOx.实验结果表明,循环液pH、循环液流量、NOx气体进口浓度、气体流量对生物膜填料塔的NOx净化效率和生化去除量有显著影响.在NOx进口气体浓度为900mg/m3、气体流量为0.2m3/h、循环液pH为6.0、循环液流量为10L/h的最佳操作条件下,生物膜填料塔可以脱除烟气中80%左右的NOx.生物膜微生物的优势种为少动鞘氨醇单胞菌,通过平板计数法得到的生物膜最大活菌数为1.455×107CFU/g.     

竖直U型地埋管传热性能数值模拟

对土壤源热泵系统在制冷季中垂直U型地埋管的传热性能进行数值模拟,揭示U型管入口水温、入口流速和回填材料导热系数对地埋管传热性能的影响规律.计算结果表明:在30~60°C的入口温度范围内,当雷诺数从3 000提高到11 000时,会使地埋管热流量增大10~23W,但会导致流体进出口温差降低0.2~1.34°C,在工程应用中流体进口流速要控制在一定范围内.水的入口温度和雷诺数分别为45°C和7 000时,回填材料导热系数从0.5 W/m·K增大至2.5 W/m·K,U型地埋管的热流量增大了将近2倍,也就是说在工程应用中,如果在回填土中掺混一定比例的保水材料将会增强埋管换热,并防止埋管长期运行时由于土壤本身保水性差使得土壤板结从而导致埋管失效.模拟结果与实验数据进行对比吻合较好.     

快速高效地板辐射供暖特性影响因素的数值模拟

数值计算了夏热冬冷地区不同的结构层厚度、地暖管导热性能以及超导模块特性对快速高效地板辐射供暖特性的影响。结果表明:当地暖进水温度为318 K、室内初始温度为279 K、开启地暖10 min后,结构层厚度从0 mm增加到15 mm时,室内温度最高相差13. 2 K;地暖管导热系数从0. 4 W·m~(-1)·K~(-1)增加到3. 6 W·m~(-1)·K~(-1)时,室内温度最多相差6. 4 K;比较是否铺设导热模块两种情况,相同供暖时间下,最大相差13 K。为了综合评价快速供暖的影响,提出室内温度不均匀系数,并发现当结构层厚度δ5 mm、地暖管导热系数λ1. 2 W·m~(-1)·K~(-1)、有超导模块工况下,室内平均温度在289. 6～296. 5 K之间,温度不均匀系数在3. 77×10~(-3)～5. 89×10~(-3)之间,有较好的室内温度舒适性和均匀性,可以满足快速供暖需求。     

控制稀燃汽油机NOx排放实验

对一台 1. 342L稀燃汽油机的NOx排放进行研究.机内净化和排气后处理并行,一方面采用稀燃、快燃(滚流)和推迟点火的可控燃烧新方案来降低NOx的机内排放;另一方面采用原位合成的分子筛稀燃催化器Cu ZSM5对NOx排放进行后处理.在稀燃发动机典型工况下,燃油经济性较原机改善 14. 800时,NOx的排放最低可以达到 133×10-6.排气温度处于 220~450℃之间时,NOx的排放均处于 250×10-6以下.     

量子理想气体热力学性质的普遍性讨论

本文讨论由能谱关系为ε=αp~δ的粒子组成的n维理想气体的热力学性质,并引入广义积分Ⅰ(z,ξ;a),将非相对论性和极端相对论性的玻耳兹曼气体、费米气体和玻色气体的性质进行统一的论证分析。     

阜新王营井田浅成气的成藏与岩浆活动

王营井田是产气率较低，裂隙又很不发育的长焰煤井田，但该井田却很有成为很具有开发价值的煤成气田。本文从该井田的地质特征－成煤期后有剧烈的岩浆活动这一现象出发，依据井下瓦斯突出及矿井抽放瓦斯的实际资料，同时运用煤成气的生成、储藏、运移理论，科学分析了该井田能产出大量煤成气的原因－即岩墙、岩床不但提高了长焰煤的产气率，而且也造就了煤成气的储运场所和运移通道。从而得出了岩浆活动是促成浅产质煤能成为可资开发的煤成气田的重要因素这一结论。     

浅谈煤层瓦斯生成和聚集的规律

介绍了煤层变质演化的因素,论述了煤层生烃时间及生烃量,探讨了煤层瓦斯聚集的一般规律。     

注气速度对空气泡沫防气窜性能影响的实验研究

通过岩心渗流物模实验,采用气液同注方式,对不同注气速度条件下空气泡沫防气窜能力进行了实验研究。实验测量了岩心两端注入压差随注气速度增长的变化值,对比了含聚泡沫和无聚泡沫防气窜能力,得出在注气速度一定的情况下,含聚泡沫的注入压差明显高于无聚泡沫,且含聚泡沫能在更高的注气速度条件下防气窜,并且界定了气窜发生的临界注气速度。     

综采工作面瓦斯治理分析

分析了综采工作面瓦斯涌出的特征和在各种通风系统下瓦斯涌出情况，提出了改进工作面通风系统和瓦斯抽放两种综采工作面瓦斯治理技术方案。     

煤层瓦斯含量及煤与瓦斯突出机理探讨

本文以实验为基础,研究了气体的吸附性和瓦斯含量间的关系,煤质和瓦斯含量间的关系,煤的孔隙率和瓦斯含量间的关系,以及突出煤层和非突出煤层瓦斯含量间的差别,并在此基础上探讨了煤和瓦斯突出机理.     

泥页岩对不同赋存状态页岩气的容烃能力定量表征—以伊通盆地双阳组为例*

由于页岩气在泥页岩储层中以多种方式赋存,在开展页岩气资源评价时,需定量表征泥页岩对不同赋存状态页岩气的容烃能力。基于泥页岩等温吸附试验,评价不同丰度、不同成熟度泥页岩的吸附气能力;并通过温、压校正转换至任一温度、任一压力下泥页岩的吸附气能力。借助Vasquez-Beggs模型,评价地质条件下油溶气能力,分析页岩气中不同赋存状态下页岩气含量的比例关系,推算出游离气量。研究表明,在压力达到一定后,泥页岩最大吸附能力主要受到有机质含量的制约;而油溶气量除了受到温、压和原油数量的影响外,气在原油中的溶解度同样至关重要。从伊通盆地评价结果来看,双阳组页岩气最多可达到5 703.74亿m3,其中主要吸附态赋存于泥页岩储层中,其次为游离态页岩气,油溶气量较少,仅为165.54亿m3。     

成贵铁路有害气体地质特征及分布规律研究

成都至贵阳高速铁路途经三个地貌单元,工程地质问题极为突出,线路工程所经区域有害气体不良地质极发育,主要类型为气田气、煤层气两大类,分布范围广泛,受其影响全线不同区段共有117座瓦斯隧道,为铁路建设史上之最。有害气体严重威胁着铁路工程的施工及运营安全,因此研究成贵铁路不同类型有害气体的地质特征及分布规律,对有害气体的防治具有重要意义。根据对铁路沿线区域地貌单元、大地构造背景、地层特性、储气构造、有害气体类型的地质分析,结合综合勘探、气体测试等验证,总结出成贵铁路工程有害气体发育的地质特征;基本查明气田气、煤层气的分布范围及分区规律,划分了隧道瓦斯等级,可供类似工程建设借鉴。     

页岩气藏游离气量和解吸气量计算方法研究

页岩气藏中天然气赋存形式不仅包括游离形式,还有吸附形式。对于页岩气藏,准确识别气藏中两种气体状态的相对多少,对认识气藏开发动态具有重要意义。常规岩心实验认识气藏赋存特征不仅成本较高,而且操作繁琐,误差难以控制。为此,根据物质平衡原理,分别建立了页岩单纯介质定容气藏、页岩单纯介质封闭气藏和页岩双重介质封闭气藏的物质平衡方程,并结合页岩气藏的生产特点,提出了页岩气藏游离气量和解吸气量的计算方法,最后进行了计算实例分析。该方法避免了模拟实验的繁琐和误差,简单实用,是页岩气藏动态分析的有效手段。     

中国天然气资源研究

在大量统计数据的基础上,对中国天然气资源从类型、富集程度、分布特征等方面进行了研究。首先,中国常规天然气储量探明史可大致分为4个阶段,储量增长上了3个台阶,集中分布于六大盆地;其次,常规天然气资源,主要分布在中部、西北部和海域,其特点为:时代分布老、丰度低、探明程度低、潜力大;第三,中国煤层气资源量,主要富集在东部、中部和西北部;第四,致密砂岩气有一般致密砂岩气和深盆气两种赋存形式,中国许多盆地具备形成深盆气的条件,也有较大的资源潜力;第五,中国海域的南海和东海,陆地的青藏高原和东北北部可能富含天然气水合物;第六,中国众多含油气盆地的地层水,蕴藏着十分丰富的水溶气资源;最后,泥页岩气、深源气、二氧化碳气和硫化氢气也是不可忽视的资源,具有较大的资源潜力。