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煤炭学报 2014年第S2期39卷 513-518页

作者：林蔚冯妍卉北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学冶金工业节能减排北京市重点实验室北京100083

为进一步提高焦炉的生产操作,需要更精准的理论模型与数据,针对焦炉炭化室内煤/焦床层的焦化传热过程,考虑煤结焦过程中的收缩情况,建立相应的耦合数理模型,并开展了数值求解。考虑焦饼收缩的模拟提高了计算精度,所得煤/焦饼温度变化、... 详细信息

为进一步提高焦炉的生产操作,需要更精准的理论模型与数据,针对焦炉炭化室内煤/焦床层的焦化传热过程,考虑煤结焦过程中的收缩情况,建立相应的耦合数理模型,并开展了数值求解。考虑焦饼收缩的模拟提高了计算精度,所得煤/焦饼温度变化、结焦时间17.97 h,收缩量3.15 mm与实测值吻合较好。进一步分析了操作参数和设计结构参数的影响。结果表明,随着煤水分含量降低、燃烧室温度升高和炭化室宽度减小,结焦时间缩短,有利于单炭化室生产效率的提高。随着煤水分含量的降低、燃烧室温度降低和炭化室宽度增加,焦饼收缩量增加,有利于推焦作业。焦饼的收缩量更大程度受到煤焦收缩系数的第2收缩峰的影响。

关键词：焦炉炭化室传热收缩

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焦炉燃烧室-炭化室热过程数值模拟及解耦算法

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化工学报 2012年第2期63卷 455-462页

作者：张安强冯妍卉张欣欣金珂张长青王明登徐妍北京科技大学机械工程学院北京100083 中冶焦耐工程技术有限公司辽宁鞍山114001

考虑焦炉燃烧室-炭化室的复杂结构和多过程耦合的传输现象,建立了焦炉燃烧室-炭化室的数理模型,针对直接耦合数值模拟计算量大、难以收敛的问题,提出并采用两种解耦算法对焦炉燃烧室-炭化室的燃烧、流动和传热过程进行了数值模拟,并将... 详细信息

考虑焦炉燃烧室-炭化室的复杂结构和多过程耦合的传输现象,建立了焦炉燃烧室-炭化室的数理模型,针对直接耦合数值模拟计算量大、难以收敛的问题,提出并采用两种解耦算法对焦炉燃烧室-炭化室的燃烧、流动和传热过程进行了数值模拟,并将计算结果与现场实测值进行了比较。计算结果表明,与直接耦合数值模拟相比,两种解耦数值算法具有简单易行、计算量小、能得到收敛和较精确的解等优点,算法二与算法一相比计算量有所增大,但由于其更接近实际工况,具有更好的通用性。本文提出的两种解耦数值算法,对焦炉燃烧室-炭化室等复杂结构、多过程耦合的数值模拟具有一定的理论指导意义,并期望为其他类似复杂传输过程的数值模拟简化处理提供参考。

关键词：焦炉燃烧室炭化室耦合解耦数值模拟

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焦炉炭化室墙体喷补陶瓷釉涂层的研究

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耐火材料 2002年第5期36卷 273-275页

作者：王黔平刘淑贤郭治姬福顺河北理工学院唐山063009 唐钢炼焦制气厂

通过分析焦炉炭化室硅砖的工作条件及其变质情况 ,认为硅砖的损坏主要与由焦煤炭化产生的气体的窜漏、碳粒在气孔和裂纹上的沉积导致的显微结构变化有关。研制出焦炉炭化室墙体用喷补陶瓷釉涂层。喷涂实验表明 :喷涂陶瓷釉涂层后 ,硅砖... 详细信息

通过分析焦炉炭化室硅砖的工作条件及其变质情况 ,认为硅砖的损坏主要与由焦煤炭化产生的气体的窜漏、碳粒在气孔和裂纹上的沉积导致的显微结构变化有关。研制出焦炉炭化室墙体用喷补陶瓷釉涂层。喷涂实验表明 :喷涂陶瓷釉涂层后 ,硅砖的硬度提高 ,气孔率降低 ,热震稳定性良好。该喷补陶瓷釉涂层有望降低推焦机对焦炉的磨损 ,降低气体侵蚀和渗碳的发生。

关键词：陶瓷釉涂层硅砖变质焦炉炭化室喷补料热震损伤

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焦炉炭化室墙体损毁机理及喷补陶瓷釉涂层的研究

焦炉炭化室墙体损毁机理及喷补陶瓷釉涂层的研究

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作者：刘淑贤河北理工学院

学位级别：硕士

针对20年左右炉龄的焦炉常会出现炭化室炉墙部分损坏或严重积碳,导致炉体中煤气窜漏或焦饼难推事故的发生,甚至局部炉墙掉砖这种严重影响焦炉寿命的问题。进行了焦炉炭化室墙体损毁情况的研究,并据此开发了焦炉炭化室墙表面陶瓷喷涂层... 详细信息

针对20年左右炉龄的焦炉常会出现炭化室炉墙部分损坏或严重积碳,导致炉体中煤气窜漏或焦饼难推事故的发生,甚至局部炉墙掉砖这种严重影响焦炉寿命的问题。进行了焦炉炭化室墙体损毁情况的研究,并据此开发了焦炉炭化室墙表面陶瓷喷涂层。研究中发现硅砖的破坏原因除了前人提出的炉墙存在温度梯度造成热应力导致炉墙裂纹、炉墙表面石墨的附着引起推焦困难造成硅砖的破损以及硅砖本身不符合要求外,还与焦煤炭化产生的气体的窜漏、在气孔和裂纹上的碳粒沉积导致的显微结构不均匀有关,由于硅砖的热膨胀系数与碳不同,在温度变化时,造成不同区域产生不同膨胀和收缩,导致硅砖裂纹的产生。根据硅砖的这种损坏机理,我们研究开发了陶瓷喷涂层,该陶瓷涂层的应用,不仅防止了碳粒在气孔及裂纹上的沉积,而且还使陶瓷涂层承受压应力,由于涂层承受压应力可以有效阻碍裂纹的扩展,促进裂纹在界面处分叉、钝化、偏转,而且涂层对硅砖基体产生的裂纹及微裂纹具有一定的弥合作用,从而有利于提高炭化室墙体的强度。针对当前各种喷涂及修补技术的优缺点,我们拟采用干法喷涂,此方法无需造价高昂的设备,只是利用炭化室墙体本身的高温来使喷出的干粉短时间粘结于硅砖表面,为使之实现,本实验所用粉料进行了颗粒级配且粒度均小于80目,并采用部分原料为超细粉状态。而且添加了助熔剂来降低熔融温度,而且在喷涂时注意喷涂的角度。通过传热计算,喷涂粉料能利用炉墙本身的高温短时间粘结于炉墙表面。通过对涂层后硅砖的性能的测试可知,硅砖涂层后的气孔率和渗碳量比涂层前大大降低,气孔率由涂层前的24.01%和19.05降低到涂层后的22.73%和18.45%,渗碳深度也由涂层前的15mm降低到涂层后的0.5mm。涂层后硅砖的耐磨性比涂层前大大提高。硅砖的磨损失重量由涂层前的0.43g减少到涂层后的0.023.076g。涂层后硅砖的热震稳定性大大提高了。涂层前硅砖1次就出现裂纹,涂层后硅砖达到150次才出现裂纹。

关键词：焦炉炭化室陶瓷涂层

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焦炉炭化室压力智能解耦控制的研究与应用

焦炉炭化室压力智能解耦控制的研究与应用

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作者：张桐安徽工业大学

学位级别：硕士

焦炉是一种具有独特结构的工业窑炉,用于对煤炭进行炭化处理以产生焦炭。焦炉炼焦过程中炭化室压力的稳定程度,可直接影响到煤炭的结焦质量、炉体的使用寿命以及周边的环境。炭化室及管道压力是较为复杂的控制对象,扰动因素多且不同结... 详细信息

焦炉是一种具有独特结构的工业窑炉,用于对煤炭进行炭化处理以产生焦炭。焦炉炼焦过程中炭化室压力的稳定程度,可直接影响到煤炭的结焦质量、炉体的使用寿命以及周边的环境。炭化室及管道压力是较为复杂的控制对象,扰动因素多且不同结焦时期的相邻炭化室压力耦合严重,而传统的集气管压力控制方法难以保证生产中每一个炭化室的压力在稳定范围内,已不能满足目前的工艺要求。为了更好的解决上述问题,文章首先从炭化室及上升管道这一产生荒煤气的源头出发,结合炼焦工艺过程,对焦炉炭化室相关特性进行分析,建立出炭化室压力耦合系统机理模型,并针对不同结焦时期(结焦初期、结焦中期)相邻两个炭化室的强耦合情况进行仿真分析。然后文章提出使用逆系统解耦的方式来解决相邻炭化室之间的耦合问题,并对相邻炭化室压力系统的可逆性进行证明。采用RBF神经网络算法对其逆系统进行逼近,并将构造出的逆系统与原系统复合组成伪线性系统,从而实现耦合系统的线性化与解耦。对于解耦后的子系统,采用增量式PID的方法进行控制,以进一步提高复合系统的稳定性,对复合控制系统进行仿真验证,结果表明基于RBF的逆系统解耦控制方法能够解除相邻炭化室压力的耦合并具有一定抗干扰能力。文章最后分别从硬件及软件的角度对炭化室压力解耦控制系统的现场应用进行介绍,基于OPC技术实现MATLAB与WinCC之间的通讯,并通过下位机PLC实现控制策略的全炉应用,现场运行结果表明该解耦控制系统能够满足炭化室压力控制要求。

关键词：炭化室解耦控制逆系统 RBF神经网络 PLC

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焦炉炭化室—燃烧室热过程的数值模拟研究

焦炉炭化室—燃烧室热过程的数值模拟研究

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作者：单琪辽宁科技大学

学位级别：硕士

焦炭是高炉冶炼工艺中不可缺少的原料，其在高炉内起到重要作用，如热源、还原剂、渗碳剂和料柱骨架。焦炭质量对高炉炼铁生产的技术经济指标和企业效益的影响至关重要。焦炉既是高温反应器，又是非常庞大且结构复杂的炼焦工艺设备。随... 详细信息

焦炭是高炉冶炼工艺中不可缺少的原料，其在高炉内起到重要作用，如热源、还原剂、渗碳剂和料柱骨架。焦炭质量对高炉炼铁生产的技术经济指标和企业效益的影响至关重要。焦炉既是高温反应器，又是非常庞大且结构复杂的炼焦工艺设备。随着对焦炭质量的要求越来越高，进一步深入研究焦炉内部热过程变得更加必要。在以往对焦化过程的研究中，人们通常通过物理实验的方法来实现。随着计算机科学技术的飞速发展，数值模拟技术也日趋成熟，采用数值模拟方法来研究焦炉内部热过程会节省大量时间及人力物力，可以很大程度上满足研究的需要，具有一定的实际价值及意义。本文以JN60型焦炉为研究对象，根据其结构特点，建立焦炉炭化室-燃烧室耦合传热的数值模型。采用CFD方法对其进行求解，详细分析炭化室内传热过程，预测出炭化室中心处温度满足工艺要求的时间，并且在高度方向上的温差小于40℃，通过与实测值的对比，相对误差较小，与生产实际相符合，也验证了所建立模型的准确性。同时分析燃烧室的流场、温度场和浓度场分布情况，认为采用废气循环的方法可以强化废气的混合，有效地改善燃烧室内高向温度分布的均匀性，有利于改善焦炭质量。然后针对不同的水分蒸发模型、装炉煤初始温度、堆密度及初始水分含量对焦化过程的影响进行模拟，分析得出采用非线性水分蒸发模型更加符合炼焦过程，装炉煤初始温度、堆密度的增加及初始水分含量的减少，都有利于扩大炼焦煤资源，提高焦炉生产效率，改善焦炭质量。本课题的研究对研究焦炉内部热过程及其优化具有一定的参考价值和现实意义。

关键词：焦炉炭化室燃烧室热过程数值模拟

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