自蔓延高温合成过程的数学模拟

综述了自蔓延高温合成过程中的几种数学模型，指出数学模拟方法在ＳＨＳ过程研究中可以弥补实验研究的不足，并对实验研究有指导意义。最后讨论了具有双燃烧前峰的渗透燃烧模型，并给出了数学解。     

自蔓延高温合成过程的数学模拟

综述了自蔓延高温合成过程中的几种数学模型，提出数学模拟方法在ＳＨＳ过程研究中可以弥补实验研究的不足，并对实验研究有的指导意义，最后讨论了具有双燃烧前峰的渗透燃烧模型，并给出了数学解。     

液化气锅炉富氧燃烧的数值模拟及实验研究

首先对炉内燃烧过程的各种数学模型进行了综述及分析,找出了适合液化气锅炉的数值模拟方法。在此基础上,运用计算流体动力学软件对液化气锅炉的燃烧过程进行了数值模拟,得到了不同空气氧含量时炉内温度场、组分浓度场及NOx的生成及分布情况。找出了温度场与组分浓度场及NOx浓度场的对应关系,以及锅炉的燃烧效率及NOx排放量随氧含量的变化关系。最后对液化气锅炉富氧燃烧过程进行了较为详尽的实验研究。计算结果与实验数据对比表明,两者基本吻合。本文研究对富氧燃烧设备的工程设计具有理论及实用价值。     

高温烟气层对室内非连续介质着火的影响

室内发生火灾时,经常遇到一处首先着火,然后和火源间隔一定距离的可燃物也开始着火的现象.以木材为例,通过小规模火灾实验,测量不同环境条件下和火源间隔一定距离的木材发生着火燃烧时的烟气层温度,研究了室内火灾中高温烟气层对非连续介质着火的影响.研究表明,高温烟气层温度达到非连续介质的自燃点是其着火的必要条件,高温烟气层在非连续介质着火过程中起到了"点火源"的作用.因此,可以通过阻止烟气层温度达到非连续介质的自燃点或避免非连续介质可燃挥发份和高温烟气层相接触等措施防止室内火灾时非连续介质着火,从而防止火灾的蔓延扩大.     

La1-xSrxMnO3-δ复合氧化物的自蔓延高温合成

采用自蔓延高温合成法(SHS)制备La1-xSrxMnO1-δ复合氧化物。当y=0．6时，合成出的产品是纯的La1-xSrxMnO3-δ粉末；研究了La2O3-SrO2-Mn-KMnO4合成系统在加热过程中的物理化学变化规律，在600℃左右La1-xSrxMnO3-δ主相已经形成；从化学动力学的角度用扩散过程机理解释了燃烧温度与燃烧速度的关系，随着y值的减小，即Mn含量的增加，燃烧反应速度有一峰值，而燃烧温度随着Mn含量的增加有所上升，当温度升至1473K时，燃烧温度曲线有一平台，上升缓慢；以及添加稀释剂后对燃烧温度和燃烧速度的影响，随着稀释荆加入量的增加，燃烧温度和燃烧速度都减慢。     

锌精馏铅塔燃烧室煤气喷口和空气喷口流量分布

为了研究锌精馏过程中铅塔燃焕室内煤气喷口、空气喷口的流量分布，基于流量方程、能量方程建立了混联管道流量分布数学模型，并编制了计算程序．计算结果表明：铅塔燃焕室内各层煤气、空气流量分布不合理，而同一层中4个喷口的流量差别更大，义煤气喷口流量与空气喷口流量不匹配，在铅塔燃烧室的上三角区域内，煤气流量大于空气流量，而在铅塔燃烧室的下三角区域内，空气流量大于煤气流量．通过对铅塔燃烧室进行测试，并经过测试和计算，结果表明：铅塔燃烧室内存在上三角高温燃烧区以及下三角燃焕低温区，同时，高温烟气中含有不同含量的可燃物CO；铅塔燃焕室内煤气、空气喷口面积尺寸分布不合理，应该调整、改造．     

镁粉尘燃烧转变为爆轰的研究

本文利用我们研制的多种激波管技术成功地研究了镁粉尘燃烧转变为爆轰(俗称 DDT)过程。研究表明,镁粉尘颗粒大小对镁粉 DDT 过程影响不大。对于强冲击引爆,镁粉尘爆轰压力和速度随着氧含量的增加而急剧增加,它们的相对增加量可达4倍之多;在弱冲击引爆时,镁粉尘仅产生燃烧,其爆炸压力和速度都比较弱;在反射波引爆时,能产生较强的镁粉尖爆轰。本文利用烟膜技术和传感器技术直接证明了镁粉尘爆轰的存在。     

Y2O3对氮化铝陶瓷燃烧合成致密化及组织性能的影响

采用无包封SHS－HIP工艺在100MPa的高压氮气下，制备了致密度较高的AlN陶瓷（88％），研究了添加剂氧化钇（Y2O3）对氮化铝陶瓷高压（100MPa）燃烧合成致密化的影响，并分析了产物的微观组织。DSC分析表明，Y2O3添加剂在1400℃前保持稳定，不参与燃烧合成反应，在燃烧反应的高温下Y2O3与杂质A2O3形成液相Al5Y3O12，实现液相烧结，随Y2O3含量的提高，液相烧结作用增强，使产物致密度提高，产物的抗弯强度及断裂韧性得到改善，另一方面使产物中残余Al的含量增加，产物的硬度下降，产物AlN在燃烧合成的高温致密化过程中发生塑性变形，AlN相中存在大量位错。     

高温空气燃烧回流混合模型研究

从理论方面对高温空气燃烧的回流混合过程进行了简化的模型研究,提出了回流区混合指数的概念,给出了高温燃烧回流区混合指数和混合长度的数学表达式,为深入研究高温燃烧的混合过程及其作用提供 了理论依据。     

垃圾衍生燃料富氧燃烧污染物排放特性

为了解决城市生活垃圾直接焚烧产生的二次污染问题,将城市生活垃圾制成垃圾衍生燃料(RDF),在高温管式炉内进行富氧燃烧污染物排放特性研究.结果表明:塑料比例增加,燃烧过程中NOx浓度增大;氧浓度增加,NOx浓度增大;但纯氧条件下RDF燃烧,NOx浓度大大降低.塑料比例增加,燃烧过程中SO2浓度增大;氧浓度增加,SO2浓度降低.当氧浓度为80%时,CO浓度相差不大,纯氧时,塑料比例增大,CO浓度减小;氧浓度增大,CO浓度呈减小趋势,纯氧时CO浓度最小.NOx、SO2、CO的浓度均低于国家标准,说明RDF富氧燃烧有利于降低污染物排放浓度.     

Numerical simulation of high temperature air combustion flames properties

Ａｎａｔｔｒａｃｔｉｖｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｆｕｅｌｃｏｍｂｕｓ ｔｉｏｎｆｉｅｌｄｈａｓｂｅｅｎｏｂｔａｉｎｅｄｉｎ 1990′ｓ ,ｗｈｉｃｈｃｒｅａｔｅｓａｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇｗｉｔｈｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｐｏｌｌｕ ｔａｎｔｅｍｉｓｓｉｏｎｏｎｌａｒｇｅｓｃａｌｅ[1～ 4 ] .Ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｉｒｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ(ＨＴＡＣ)ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ,ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎＪａｐａｎｉｎｃｏ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｗｉｔｈｒ…     

换向方式对蓄热式加热炉热过程影响数值模拟

基于商业软件CFX4．3和自编程序，建立了三维非稳态HTAC加热炉内热过程的CFD仿真系统，并以国内某HTAC加热炉为对象，分析了不同的换向燃烧组织方式对HTAC加热炉内多烧嘴喷射射流的卷吸、燃烧现象以及钢坯在炉内的加热过程的影响。结果表明：采用分段同侧换向控制的HTAC加热炉能获得很好的流场和温度场分布，基本满足高质量的钢坯加热需要，但该炉在生产条件下的温度制度存在不合理之处，在今后设计和操作中应进一步优化和改进；全同侧换向控制的火焰布置方式不利于钢坯的均匀、快速加热；而采用交叉换向控制的火焰布置方式可以改善加热炉内的流场和温度分布，更有利于满足钢坯的加热工艺要求。     

化学反应速率模型对高温空气燃烧特性的影响

为了探讨更恰当的高温空气燃烧研究方法,本文从燃烧机理的角度,通过数值分析方法研究了化学反应速率模型对高温空气燃烧特性的影响,分别研究了单步有限反应速率模型、多步有限反应速率模型和涡旋破散模型．在多步有限反应速率模型中,考虑了多个反应步和逆反应,所以该模型结果中的温度比其他2种低,进而抑制了热力NOx的生成,因此NOx排放较低．单步有限反应速率模型与涡旋破散模型的结果基本一致,这与单步模型所用的一些经验常数是在常温下得到的有很大关系．研究结果验证,无论是对单步反应还是多步反应,建立的模型都有较好的适用性．     

国内高温空气燃烧技术发展现状和趋势

概述了国内高温空气燃烧技术的发展情况,分别从蓄热体的设计、换向阀的配置及换向时间的选择、炉型、NO_x排放和燃烧机理等方面进行了综述．阐明了高温低氯空气燃烧技术的研究和应用,对热工设备行业的节能和降污具有很大的促进作用．     

煤自燃逐步自活化反应理论

为了深入了解煤自燃发生发展过程，对煤自燃过程进行了绝热氧化模拟，获得了煤自燃过程升温曲线，得出煤自燃过程活化能随温度升高而逐渐上升的规律，同时对煤低温氧化过程微观结构变化规律进行了红外光谱测试．在充分研究煤自燃过程宏观特性和微观结构变化之间关系的基础上，提出了煤自燃逐步自活化反应机理：煤结构中不同官能团（活性结构）治化需要的温度与能量不一样，先被活化而发生氧化反应的官能团释放能量使其它需要更高活化温度和能量的官能团活化而进一步与氧发生反应释放更多能量，煤自燃过程是不同官能团依次分步浙进活化而与氧发生反应的自加速升温过程．     

初始氧浓度对纵置煤粉炉组分及温度场影响的数值研究

在O2/CO2燃烧方式下,对设计的0.3 MW纵置炉在4组初始氧浓度Φ(O2=21%,30%,35%,40%)工况下的燃烧室内的组分场和温度场分布进行了数值研究。计算结果表明:随着初始氧浓度的提高,炉膛出口烟气中的CO和CO2平均浓度相应降低,各工况下炉膛出口CO2浓度都在87%以上;炉膛出口NO平均浓度先增加后降低。随着初始氧浓度的提高,炉内的火焰温度水平逐渐提高。在Φ=21%工况下,炉膛尾部平均温度较低,而在Φ=40%工况下,炉膛尾部温度偏高,在Φ=30%工况下,炉膛中心截面温度比较均匀。     

煤水分含量对煤吸氧量与放热量影响的测定

应用TA2000／MDSC2901型差示扫描量仪进行了煤的含水量对吸氧量与放热量影响的研究．研究表明，煤中的含水量与煤的总吸氧量、放热量之间关系较复杂；在煤的低含水量段与含水量较高段各有一个总吸氧量与放热量较大的峰值点，且两峰值所对应的含水量基本一致．这说明干煤与较湿煤都易自燃，因此，用水防治煤炭自燃时，应保持煤有很高的湿度，否则有可能加速煤的自燃．     

基于热重实验的煤自燃临界氧体积分数分析

对同一种煤样在不同氧体积分数下进行热重实验,利用Matlab得出了该煤样的残留质量比率(TG),质量变化率(DTG),放热速率(DSC)和放热变化率(DDSC)的立体分布和等值线图,研究了不同条件下残留质量和放热速率的变化规律.结果显示,当氧体积分数大于10%时,该煤样在设定的温度内能完全反应和存在最大放热速率,但完全反应对应的温度随着氧体积分数的降低而升高;当氧体积分数小于10%时,尤其是氧体积分数趋向于0时,该煤样难以在设定的温度范围内完全反应,且残留质量随氧体积分数的降低加速上升,同时在实验温度段内放热速率波动不大.最后,对煤样产生不同残留质量的原因进行了分析,结合热重实验得出该煤自燃的临界氧体积分数为18%和8%,从而为采空区自燃"三带"划分提供指导.     

煤炭低温吸氧过程及其热效应

根据煤炭低温吸氧过程的３种途径,设计、研制了煤炭低温吸氧过程的试验装置,并对４种煤样的低温吸氧过程进行了试验;最后,通过煤炭低温吸氧过程的热效应分析,对煤炭自燃机理进行了探讨     

逆向式蓄热高温空气燃烧换向的动态分析

模拟了逆向式蓄热高温空气燃烧换向的动态燃烧特性．研究表明,随着时间的推移,炉膛内火焰的最高温度降低,平均温度升高,炉膛温度变得更加均匀;随着氧气质量分数的降低,氮氧化物质量分数随时间变化产生的变化幅度减小,燃烧变化更加平稳;随着预热空气温度上升,炉膛内的最高温度和平均温度都有不同程度的上升,氮氧化物生成量也相应增加,但随着氧气质量分数降低,影响逐步减小．在燃料速度为0．25、0．5 m／s对比分析中,综合考虑了温度场、氮氧化物和二氧化碳的质量分数,在低氧条件下应优先采用燃料速度为0．25 m／s的燃烧方式．