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煤无焦油气化的实验研究

东北大学学报（自然科学版） 2011年第8期32卷 1124-1128页

作者：王连勇蔡九菊东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110819

根据上吸式和下吸式气化炉特性,设计开发了喉口型双氧化层煤无焦油气化炉,并在煤无焦油气化炉实验装置上进行了煤无焦油的气化实验研究,考察了气化炉操作参数对主要气化指标的影响.结果表明,喉口型双氧化层气化炉内气化状态良好,出炉煤... 详细信息

根据上吸式和下吸式气化炉特性,设计开发了喉口型双氧化层煤无焦油气化炉,并在煤无焦油气化炉实验装置上进行了煤无焦油的气化实验研究,考察了气化炉操作参数对主要气化指标的影响.结果表明,喉口型双氧化层气化炉内气化状态良好,出炉煤气中焦油含量大大降低,煤气热值明显提高,煤气中焦油含量最低仅为10 mg/m3,煤气热值高达6 466.9 kJ/m3,完全满足各种燃烧器和加热工艺要求,实现了煤无焦油气化;操作参数对气化指标的影响本质上是通过改变气化温度来实现的,气化温度的提高促进了焦油的裂解反应,从而提高了气化煤气中CO和H2的含量,降低了煤气中CO2和焦油的含量,使煤气热值升高.

关键词：无焦油气化固定床气化温度气化炉

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关于冶金流程的能效与能耗问题及其计算方法

河北冶金 2023年第6期 1-8页

作者：蔡九菊东北大学热能工程系辽宁沈阳110819

应用工程热力学和普瑞高津的耗散结构理论,研究冶金流程的能源效率和能源消耗问题、评价指标及其计算方法。基于耗散结构的特征及其组成关系,建立钢铁生产流程的能源效率、产品能耗和材比系数等重要概念,以其分析流程中各组成装置的串... 详细信息

应用工程热力学和普瑞高津的耗散结构理论,研究冶金流程的能源效率和能源消耗问题、评价指标及其计算方法。基于耗散结构的特征及其组成关系,建立钢铁生产流程的能源效率、产品能耗和材比系数等重要概念,以其分析流程中各组成装置的串联关系及其能量耗散对能耗和能效指标的影响。构建了简单流程、复杂流程及其组成装置的能量流网络数学模型及其能量平衡方程,推导出流程能效的通用计算公式。产品能耗计算公式既适用单元装置又适用生产流程,它弥补了传统工序能耗计算式的不足。以钢铁流程为例,计算并比较了钢材生产高炉-转炉长流程与全废钢电炉短流程的流程能效、产品能耗和能量耗散:长流程能效39.7%,吨材能耗423.3 kgce/t材,能源耗散量396.7 kgce/t材;短流程能效26.3%,吨材能耗123.8 kgce/t材,能源耗散量97.2 kgce/t材。短流程的产品能耗最低,长流程的产品能源耗散量最大,减少能量耗散可获得提高流程能效、降低能耗的双重效果。

关键词：冶金流程耗散结构热力学分析能量耗散流程能耗流程能效评价指标

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钢铁企业物质流、能量流和污染物流研究

钢铁 2006年第4期41卷 82-87页

作者：杜涛蔡九菊东北大学国家环境保护生态工业重点实验室辽宁沈阳110004

建立了钢铁企业物质流、能量流和污染物流的分析方法。提出了钢铁企业生产过程和能源转换过程的数学模型;给出了工序能耗、产品能值和吨钢能耗表达式;同时考虑钢铁生产过程中资源消耗、产品生产和污染物排放等问题,提出了工序、产品和... 详细信息

建立了钢铁企业物质流、能量流和污染物流的分析方法。提出了钢铁企业生产过程和能源转换过程的数学模型;给出了工序能耗、产品能值和吨钢能耗表达式;同时考虑钢铁生产过程中资源消耗、产品生产和污染物排放等问题,提出了工序、产品和吨钢环境负荷分析方法和计算公式;分析了钢铁生产过程中影响上述指标的各种因素,以及能量流、物质流和污染物流三者间的相互关系;应用建立的分析模型,研究和分析了我国钢铁工业吨钢能耗和环境负荷的变化与进步。

关键词：钢铁企业物质流能量流环境负荷影响分析

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烧结余热回收竖罐内料层传热过程数值计算

东北大学学报（自然科学版） 2012年第9期33卷 1299-1302页

作者：董辉李磊蔡九菊力杰东北大学国家环境保护生态工业重点实验室辽宁沈阳110819 中国北方发动机研究所山西大同037000

罐体料层内气固传热过程是决定罐式回收是否可行的主要因素之一.采用Comsol Multiphysics软件,基于稳定传热前提下,计算了罐体料层内气固传热过程,研究竖罐内的传热规律.研究结果表明:气固比和料层高度是影响料层气固传热的最主要因素,... 详细信息

罐体料层内气固传热过程是决定罐式回收是否可行的主要因素之一.采用Comsol Multiphysics软件,基于稳定传热前提下,计算了罐体料层内气固传热过程,研究竖罐内的传热规律.研究结果表明:气固比和料层高度是影响料层气固传热的最主要因素,随着气料比增加,烧结矿和气体出口温度逐渐降低,气体所携带的值呈现出先增加后减小的趋势;随着料层高度增加,气料比逐渐下降,气体出口温度逐渐增加,气体携带的值呈现先增大后减小的趋势.针对国内某典型360m2烧结机,配套单罐体,料层高度6～7m,气料比为1 500～1 650m3/t;配套双罐体,料层高度5～6m,气料比为1 360～1 550m3/t.

关键词：烧结余热气固传热竖罐式回收数值计算

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球团竖炉的利用系数研究

钢铁 2004年第5期39卷 5-7,66页

作者：王国胜董辉蔡九菊沈阳化工学院化学工程学院沈阳110142 东北大学热能工程研究所沈阳110004

利用过程集成的方法 ,对球团竖炉的干燥带进行了热量和质量衡算 ,根据球团竖炉利用系数的定义 ,考虑了影响球团竖炉利用系数的关键因素 ,建立了球团竖炉利用系数与竖炉结构及操作参数的定量关系式 ,得到球团竖炉利用系数与干燥床与焙烧... 详细信息

利用过程集成的方法 ,对球团竖炉的干燥带进行了热量和质量衡算 ,根据球团竖炉利用系数的定义 ,考虑了影响球团竖炉利用系数的关键因素 ,建立了球团竖炉利用系数与竖炉结构及操作参数的定量关系式 ,得到球团竖炉利用系数与干燥床与焙烧带的面积比以及冷、热风与球团矿的热流比呈正比 ,导风墙与干燥床面积比与冷却风与球团矿的热流比之比至少为 0 .1 6 2 4 。

关键词：球团竖炉利用系数导风墙干燥床

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价值方程推导及其在节能评价中的应用

东北大学学报（自然科学版） 2012年第10期33卷 1449-1452页

作者：孙文强吴海南蔡九菊东北大学国家环境保护生态工业重点实验室辽宁沈阳110819

热价值理论主要用于评价能量的有效利用程度.在该理论的基础上,结合热力学第二定律,推导出了依附于冷体、热体的价值方程.以加热炉钢坯热装和空(煤)气预热的算例为例,计算了两种情况下依附于钢坯和炉气的热价值和价值.结果表明,... 详细信息

热价值理论主要用于评价能量的有效利用程度.在该理论的基础上,结合热力学第二定律,推导出了依附于冷体、热体的价值方程.以加热炉钢坯热装和空(煤)气预热的算例为例,计算了两种情况下依附于钢坯和炉气的热价值和价值.结果表明,价值和热价值均随钢坯热装温度、空(煤)气预热温度的提高而提高;依附于炉气的价值在炉内传热良好且烟气入炉温度达到1 700 K甚至更高时高于其热价值,说明此条件下量得到了比热量更好的利用程度.

关键词： 价值热价值加热炉热装预热

微尺度重掺杂硅光栅波长选择性吸收率的数值研究

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中南大学学报（自然科学版） 2011年第12期42卷 3876-3881页

作者：王爱华蔡九菊东北大学国家环境保护生态工业重点实验室辽宁沈阳110819

利用时域有限差分法对中红外波段微尺度重掺杂硅简易光栅和复杂光栅的光谱吸收率进行数值模拟,验证重掺杂硅复杂光栅作为波长选择性吸收表面的可行性。计算结果表明:对于简易光栅,不同填充比条件下的光谱吸收率曲线均存在峰值,其中填充... 详细信息

利用时域有限差分法对中红外波段微尺度重掺杂硅简易光栅和复杂光栅的光谱吸收率进行数值模拟,验证重掺杂硅复杂光栅作为波长选择性吸收表面的可行性。计算结果表明:对于简易光栅,不同填充比条件下的光谱吸收率曲线均存在峰值,其中填充比为0.4的吸收率峰值远高于填充比为0.1的峰值;随着光栅周期的增大,吸收率峰值位置向长波长波段移动;当掺杂浓度增加时,吸收率峰值位置移向短波长波段并且半峰全宽值有所减小。对于复杂光栅,与简易光栅相比虽然吸收率峰值有所降低,但其半峰全宽明显比简易光栅的大,主要来源于表面等离子体激元的激发。作为波长选择性吸收表面,复杂光栅表现出比简易光栅更优良的性能。

关键词：时域有限差分法重掺杂硅复杂光栅吸收率等离子体激元

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钢铁工业的空气消耗与废气排放

钢铁 2019年第4期54卷 1-11页

作者：蔡九菊东北大学国家环境保护生态工业重点实验室辽宁沈阳110819 中国金属学会能源与热工分会辽宁沈阳110819

基于工业系统与环境之间的物质交换,建立空气是冶金资源的概念,阐述了钢铁工业空气消耗量、废气产生量、污染物排放量三者间的联系及其对区域大气环境质量的影响。调研核查了若干家钢铁企业,统计其烧结、炼焦、炼铁、炼钢和轧钢等各生... 详细信息

基于工业系统与环境之间的物质交换,建立空气是冶金资源的概念,阐述了钢铁工业空气消耗量、废气产生量、污染物排放量三者间的联系及其对区域大气环境质量的影响。调研核查了若干家钢铁企业,统计其烧结、炼焦、炼铁、炼钢和轧钢等各生产工序,以及高炉-转炉流程、全废钢-电炉流程的空气消耗量和废气排放量。以吨钢为计算基准,给出了中国钢铁工业的资源消耗结构和废物排放结构以及空气消耗和废物排放数据,其中吨钢空气消耗量(以质量计)占吨钢资源消耗总量的85%以上,强调了减少空气消耗和废气产生量对降低污染物排放总量、改善区域大气环境质量的重要性。列举了富氧乃至纯氧燃烧、废气循环再利用、烧结矿竖式冷却换热技术的节能减排案例,指明应用这些关键技术、优化钢铁生产流程和发展全废钢电炉短流程等是大幅度减少空气消耗和废气产生量,进而减少颗粒物、SO_2、NO_x排放量的有效途径。

关键词：钢铁工业空气消耗废气排放纯氧燃烧废气循环大气环境质量

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球团竖炉内气流运动规律的实验研究

东北大学学报（自然科学版） 2004年第5期25卷 435-438页

作者：董辉蔡九菊王国胜田红东北大学国家环境保护生态工业重点实验室辽宁沈阳110004

根据相似原理建立'导风墙-烘干床'式球团竖炉冷态模型实验台,根据实验数据绘制流网图,从而判断竖炉内气流分布状况,得到竖炉操作参数对炉内气流运动的影响规律:竖炉结构参数一定,流入风量比k决定着气流分布:当流入风量比等于临界风量比... 详细信息

根据相似原理建立'导风墙-烘干床'式球团竖炉冷态模型实验台,根据实验数据绘制流网图,从而判断竖炉内气流分布状况,得到竖炉操作参数对炉内气流运动的影响规律:竖炉结构参数一定,流入风量比k决定着气流分布:当流入风量比等于临界风量比时,焙烧风和冷却风分别全部流入焙烧带和导风墙内,此时,竖炉处于临界工况;由临界工况开始增加焙烧风或减小冷却风,则开始有焙烧风下行进入导风墙,且k愈大,下行的焙烧风量愈大;由临界工况开始减小焙烧风或增加冷却风,则开始有冷却风上行进入焙烧带,且k愈小,上行的冷却风量愈大;上行冷却风和下行焙烧风中只有一种情况发生或均不发生·

关键词：球团竖炉填料床气流压降