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辐射废锅内辐射屏水冷管热变形数值模拟研究

煤炭学报 2024年第6期49卷 2896-2904页

作者：张国钰许建良龚岩郭庆华于广锁华东理工大学洁净煤技术研究所上海200237

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的有效途径,其中带辐射废锅的气流床气化工艺能够有效回收高温合成气显热,提高能源利用率。辐射废锅内部增设辐射屏水冷管,可在保持辐射废锅水冷壁整体结构紧凑的同时提高传热面积。为研究气化炉操作条件... 详细信息

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的有效途径,其中带辐射废锅的气流床气化工艺能够有效回收高温合成气显热,提高能源利用率。辐射废锅内部增设辐射屏水冷管,可在保持辐射废锅水冷壁整体结构紧凑的同时提高传热面积。为研究气化炉操作条件下辐射废锅内辐射屏水冷管的热变形,利用流体−结构耦合原理建立三维辐射屏模型进行模拟分析。模拟结果表明:在正常操作工况下,水冷管整体在距顶部5.30 m处温度达到最大值。在周向方向上,最靠近炉膛中心的1号水冷管表面温度成抛物线形分布,向火侧中间位置温度最高,向火侧和背侧最大温差达到60 K;在相邻水冷管的冷却作用下,2~5号水冷管表面温度成双峰状分布。水冷管的空间布置直接影响水冷管表面的温度分布。未加固定的辐射屏水冷管中最靠近炉膛中心的1号水冷管局部变形量最大为5.20 cm,π方向的最大偏移量为4.58 cm,超过相邻水冷管的间距,水冷管之间易发生碰撞。水冷管间增加固定后,水冷管发生整体变形,最大热变形量为3.28 cm,较未加固定的减小36.9%,π方向的相对偏移基本消失,水冷管之间的局部变形远小于管间距。增加固定可有效避免水冷管之间的碰撞。进口合成气温度和表面沉积的变化不同程度影响水冷管表面温度梯度和变形量,偏移方向均为水冷管的π/2侧。

关键词：辐射废锅水冷管热变形数值模拟

基于密度泛函理论的HCN与H/HO气相反应机理研究

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燃料化学学报(中英文) 2024年

作者：孙明哲许建良侯秋实代正华王辅臣上海寰球工程有限公司华东理工大学资源与环境工程学院上海市煤气化工程技术研究中心新疆大学化工学院

含HCN的废弃物在气化炉内的高温转化是其绿色处理的方法之一,其中,HCN与H2/H2O的反应是其在气化炉内的主要转化过程。本文基于密度泛函理论,采用Gaussian及其配套软件对HCN与H2/H2O的反应机理进行了研究。通过分子成键、断键角度提出HCN... 详细信息

含HCN的废弃物在气化炉内的高温转化是其绿色处理的方法之一,其中,HCN与H2/H2O的反应是其在气化炉内的主要转化过程。本文基于密度泛函理论,采用Gaussian及其配套软件对HCN与H2/H2O的反应机理进行了研究。通过分子成键、断键角度提出HCN与H2/H2O的各两种反应路径,结合能垒和热力学分析确定了相对最优路径,并计算了相对最优反应路径的速率常数。结果显示,HCN与H2反应相对最优路径为:3个H2分子在C≡N上分三步进行加成得到产物CH4+NH3;HCN与H2O反应相对最优路径为:H2O分子进攻C原子,O原子和C原子的H先后转移至N原子得到产物CO+NH3。两条相对最优路径在1473 K以上有明显反应速率,分别为9.57×10-4mol/L·s和1.71mol/L·s。研究结果为高温下HCN与H2/H2O反应的工艺和设备开发提供了理论数据支撑。

关键词： HCN 气相反应密度泛函理论热力学动力学

脱油沥青进料的气化炉火管废锅中动态灰分沉积与传热特性的数值模拟

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华东理工大学学报(自然科学版) 2024年

作者：姚惟譞韩洋代正华许建良梁钦锋王辅臣华东理工大学资源与环境工程学院上海煤气化工程技术研究中心新疆大学化工学院

为探究脱油沥青气化工艺中的火管式废热锅炉存在的结垢问题，本文采用CFD方法，针对脱油沥青特殊的灰分组成和进出口温差较大的场景，结合熔融液相比例模型、临界速度模型与脱落模型，将整根火管划分为A～G 7个管段，模拟了工业火管锅... 详细信息

为探究脱油沥青气化工艺中的火管式废热锅炉存在的结垢问题，本文采用CFD方法，针对脱油沥青特殊的灰分组成和进出口温差较大的场景，结合熔融液相比例模型、临界速度模型与脱落模型，将整根火管划分为A～G 7个管段，模拟了工业火管锅炉单根火管中的灰分沉积分布、沉积表面温度和出口温度的变化，并探究了合成气入口流量的相关影响。结果表明，火管废锅中的灰分沉积主要集中在A、B管段，在A、B段连接处出现最大沉积厚度6.37 mm。灰分沉积后总传热效率仅降低0.88%，但各管段传热效率变化显著。考察合成气流量的影响时，发现合成气出口温度与合成气流量正相关。将流量由80%增加到120%，火管末端G段出口出口温度仅由590.51 K增加到605.56 K，结果表明可采取增加合成气流量方式提高蒸汽产量。但随合成气流量增加，除A段管壁温度降低，B～G段管壁温度均随之升高。在120%的合成气流量下，温度最高的B、C段管壁温度分别为756 K和768 K，接近材质最高工作温度773 K，影响到锅炉运行的稳定性。

关键词：废热锅炉螺旋异径火管传热数值模拟动态仿真

基于煤颗粒−结合水复合相的水煤浆导热系数预测模型

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煤炭学报 2024年第5期49卷 2538-2546页

作者：蒋海锋张华驰赵辉许建良梁钦锋李伟锋刘海峰华东理工大学上海煤气化工程技术研究中心上海200237 华东理工大学国家能源煤气化技术研发中心上海200237 华东理工大学含碳废弃物资源化零碳利用教育部工程研究中心上海200237 中化泉州石化有限公司福建泉州332501

水煤浆气流床气化是目前大型先进煤气化技术之一,提升水煤浆气化效率有助于推动煤炭清洁高效利用。水煤浆预热技术被认为是提高煤气化能源利用效率的关键技术之一。目前,复杂液固悬浮液导热系数的变化规律和内在机理仍未被完全认识。导... 详细信息

水煤浆气流床气化是目前大型先进煤气化技术之一,提升水煤浆气化效率有助于推动煤炭清洁高效利用。水煤浆预热技术被认为是提高煤气化能源利用效率的关键技术之一。目前,复杂液固悬浮液导热系数的变化规律和内在机理仍未被完全认识。导热系数是介质流动换热的重要基础参数,表征着其在稳态导热过程的导热能力。利用瞬态热线法测定不同温度下相同质量分数水煤浆的导热系数,实验结果表明:温度越高,导热系数越高。在室温下测定不同质量分数下水煤浆的导热系数,实验结果表明可以分为2个阶段:质量分数从51%增大到58%时为下降区,导热系数快速下降,由0.401 W/(m·K)降至0.358 W/(m·K);而质量分数继续增加,从58%到67%时为恒定区,导热系数基本保持在0.358 W/(m·K)。基于实验结果,综合考虑平行模型、麦克斯韦模型、广义自洽模型等复合材料模型,提出煤颗粒−结合水复合的水煤浆导热系数平行预测模型。水煤浆中的水分包含自由水和结合水,结合水会和煤颗粒形成煤颗粒−结合水复合相,将水煤浆视为复合相和自由水相组成的两相复合材料。在下降区,随着煤颗粒质量分数的增加,自由水相减少,复合相不变,水煤浆导热系数快速降低;在恒定区,随着煤颗粒质量分数的进一步增加,复合相中的结合水量减少,但复合相的导热系数基本维持稳定。

关键词：水煤浆质量分数导热系数煤水复合模型结合水

基于ReaxFF的神府煤的分子模型构建及热解特性模拟研究

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化学工程 2024年

作者：司徒友珉朱云锋韩晨许建良沈中杰代正华刘海峰云南大为制氨有限公司华东理工大学上海煤气化工程技术研究中心

基于热解的煤炭分级分质利用是煤炭清洁高效利用的重要途径之一。通过多种仪器分析和表征，构建了由5450个原子组成，相对分子质量达到40500的神府煤分子体系，并使用反应分子动力学进行了热解过程模拟。研究表明，神府煤的有机结构骨... 详细信息

基于热解的煤炭分级分质利用是煤炭清洁高效利用的重要途径之一。通过多种仪器分析和表征，构建了由5450个原子组成，相对分子质量达到40500的神府煤分子体系，并使用反应分子动力学进行了热解过程模拟。研究表明，神府煤的有机结构骨架中芳香碳在总碳中占比最大，其脂肪碳结构中含有大量分支结构。热解模拟结果显示，随着模拟温度的升高，半焦收率先减少再增加，焦油收率变化趋势与之相反，热解气收率则随着温度的升高而升高，在2600K时趋于稳定。在较低温度区间内，升高温度有助于碳元素从半焦向焦油和热解气中迁移；在全温度段内，氢、氧元素主要迁移至热解气中。

关键词：分子动力学模拟正则系综煤热解

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儒家伦理思想的内外断裂性

基于BPNN-SVM-ELM融合算法的气化炉预测模型

伦理学 2024年第2期

作者：许建良赛子豪

迄今对儒家仁爱思想的研究，仍沉浸在偏爱的情感之中，而没有经过深刻的理性机制的过滤。儒家强调人就是仁，仁的依据在人性；仁在动态的层面展示为爱，但其本质是“事亲”“亲亲”，故爱的主要精神是偏而缺乏公平；社会治理的实践以个... 详细信息

迄今对儒家仁爱思想的研究，仍沉浸在偏爱的情感之中，而没有经过深刻的理性机制的过滤。儒家强调人就是仁，仁的依据在人性；仁在动态的层面展示为爱，但其本质是“事亲”“亲亲”，故爱的主要精神是偏而缺乏公平；社会治理的实践以个人修身为基础。但仁的血缘性原则很难使爱的情感波及于外在的他者，这种偏爱导致内在与外在互相断裂的局面，这是儒家伦理思想的本质所在，也是儒家伦理在保护社会利益方面的隐性缺憾。

关键词：儒家伦理仁善亲亲修身治国

来源：人大复印报刊资料评论

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华东理工大学学报(自然科学版) 2024年第2期50卷 161-169页

作者：王恺洲韩洋仇鹏许建良代正华刘海峰 1.华东理工大学资源与环境工程学院,上海煤气化工程技术研究中心 2.新疆大学化工学院华东理工大学资源与环境工程学院上海煤气化工程技术研究中心新疆大学化工学院

基于遗传算法-反向传播神经网络（GA-BPNN）、遗传算法-支持向量机（GA-SVM）、极限学习机（ELM）单一数据驱动模型稳定性差、信息熵线性融合模型建立时间成本高的问题，提出了信息熵Stacking融合建模法。使用工厂实际生产数据，以气化... 详细信息

基于遗传算法-反向传播神经网络（GA-BPNN）、遗传算法-支持向量机（GA-SVM）、极限学习机（ELM）单一数据驱动模型稳定性差、信息熵线性融合模型建立时间成本高的问题，提出了信息熵Stacking融合建模法。使用工厂实际生产数据，以气化炉负荷、进料压力与流量、激冷水流量为输入，以气化炉出口温度、水洗塔出口合成气温度与流量、合成气组成为输出，建立了气化炉的信息熵Stacking融合预测模型。结果表明：信息熵Stacking融合模型预测项—气化炉出口温度、水洗塔出口合成气温度与流量、合成气中CO含量与H2含量这5个参数的平均相对误差（MRE）分别为1.89%、0.17%、0.78%、0.95%与0.71%，均表现良好且较单一数据驱动模型更加稳定，拟合速度较信息熵线性融合模型提升约19%。模型可结合优化算法应用于气化过程氧气与煤浆流量比等操作条件的在线优化以及气化炉气化温度的优化，从而提高过程的有效气产率。

关键词：煤气化 BPNN SVM ELM Stacking算法

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用于预测气流床煤气化的EDC模型参数研究

化工学报 2023年第1期74卷 428-437页

作者：仇鹏韩洋许建良王辅臣代正华华东理工大学洁净煤技术研究所上海200237 新疆大学化工学院新疆乌鲁木齐830046

气流床煤气化炉是多相湍流反应器,伴随燃烧、变换等均相反应过程,可由eddy dissipation concept(EDC)模型模拟湍流-化学反应相互作用,但需修正模型参数。以1500 t/d多喷嘴对置水煤浆气化炉为对象,分析了Realizableκ-ε条件下气化炉EDC... 详细信息

气流床煤气化炉是多相湍流反应器,伴随燃烧、变换等均相反应过程,可由eddy dissipation concept(EDC)模型模拟湍流-化学反应相互作用,但需修正模型参数。以1500 t/d多喷嘴对置水煤浆气化炉为对象,分析了Realizableκ-ε条件下气化炉EDC模型的参数修正范围,考察了EDC模型参数对合成气温度和组成的影响。结果表明,当C_(D1)=0.213时,0.272≤C_(D2)≤2.268。在此范围修正EDC模型参数,气化炉出口温度、CO和H_(2)体积分数相对误差比修正前降低,最小可分别达到-2.54%、-3.93%和0.74%,模型修正范围可靠。默认参数的EDC模拟温度和组成结果始终处于边界参数模型范围内,且该范围越靠近气化炉出口越窄,各模型模拟结果趋于一致。

关键词：气流床多喷嘴浆料气化数值模拟

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气化细灰颗粒在混合器内的沉积特性

华东理工大学学报（自然科学版） 2023年第4期49卷 465-473页

作者：杨澜陈雪莉许建良华东理工大学国家能源煤气化技术研发中心上海市煤气化工程技术研究中心上海200237

混合器是煤气化合成气分级初步净化工艺中的关键设备之一,合成气中细灰颗粒在其内的沉积行为显著影响气化系统的长周期稳定运行。采用颗粒沉积临界速度模型对气化细灰颗粒在混合器中的沉积特性进行了数值模拟,研究了不同颗粒粒径、气体... 详细信息

混合器是煤气化合成气分级初步净化工艺中的关键设备之一,合成气中细灰颗粒在其内的沉积行为显著影响气化系统的长周期稳定运行。采用颗粒沉积临界速度模型对气化细灰颗粒在混合器中的沉积特性进行了数值模拟,研究了不同颗粒粒径、气体流速及混合器结构对颗粒沉积特性的影响规律。结果表明,在相同入口气速下,气化细灰在混合器内壁面的沉积率随颗粒粒径的增大总体呈下降趋势,粒径5~13μm的颗粒更是如此;粒径1μm的颗粒在Wall4壁面的单位面积沉积量最大;相同粒径颗粒的沉积率随入口气速的变化而不同,但总体上随入口气速的增大而减小;水管出口端面到渐缩套管口端面距离(H)的改变对颗粒在混合器内的沉积率无明显影响;混合器C是一种可有效避免缩口面附近发生堵塞的结构。

关键词：混合器气化细灰颗粒沉积率单位面积沉积量数值模拟