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氮气和含氧气氛下玉米秸秆热解气化产气规律研究 被引量：1
1
作者 姚锡文 周浩东 +2 位作者 齐鹏远 任海芳 许开立 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期379-385,共7页
为了探究秸秆类生物质在热解和气化过程中的产气规律,以我国东北地区典型的玉米秸秆为原料,基于自行建立的管式炉生物质热解气化实验装置,系统研究了玉米秸秆在氮气气氛下热解和在含氧气氛下气化过程中CO、H_(2)、CO_(2)、CH_(4)和C_(n)... 为了探究秸秆类生物质在热解和气化过程中的产气规律,以我国东北地区典型的玉米秸秆为原料,基于自行建立的管式炉生物质热解气化实验装置,系统研究了玉米秸秆在氮气气氛下热解和在含氧气氛下气化过程中CO、H_(2)、CO_(2)、CH_(4)和C_(n)H_(m)等小分子生物质燃气成分的释放特性,对比分析了不同热解温度和气化温度对不同燃气组分释放规律及其产率的影响。实验结果表明:玉米秸秆热解过程中最先释放的小分子气相产物是CO和CO_(2);当温度升高时生物质燃气中逐渐出现CH4和H2,且随着热解温度升高,CO的产率峰值最先出现且峰值出现在升温阶段,而CO_(2)、CH_(4)和H_(2)的产率峰值几乎同时出现在恒温阶段;热解温度升高,玉米秸秆热解产生的CO体积分数几乎没有变化,而CO_(2)的占比则随着温度的升高而降低;在400~500℃之间CH_(4)体积分数随着热解温度的升高而增加,在500℃以后,基本稳定在13%。在O_(2)体积分数为8%、N_(2)体积分数为92%的含氧气氛下,随着气化温度的升高,玉米秸秆气化产生CO_(2)气体的体积分数呈先增加后降低的趋势,而CO的体积分数随着温度的升高而增大,这说明高温气化条件下更有利于CO的释放,而低温条件下有利于CO_(2)的产生。 展开更多
关键词 生物质 玉米秸秆 热解 气化 生物质燃气
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基于多元线性回归模型的生物质与烟煤混燃灰熔融特征温度预测
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作者 齐鹏远 姚锡文 +3 位作者 刘清华 许克强 任海芳 许开立 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期174-182,共9页
生物质中钾、钠等碱金属含量高,极易导致生物质与煤混燃灰沾污结渣严重。灰熔融特征温度是用于表征积灰结渣倾向的重要指标。该研究在充分考虑灰中酸/碱性组分对熔融特征温度影响的基础上,以生物质与烟煤混燃灰中Al_(2)O_(3)、SiO_(2)、... 生物质中钾、钠等碱金属含量高,极易导致生物质与煤混燃灰沾污结渣严重。灰熔融特征温度是用于表征积灰结渣倾向的重要指标。该研究在充分考虑灰中酸/碱性组分对熔融特征温度影响的基础上,以生物质与烟煤混燃灰中Al_(2)O_(3)、SiO_(2)、P_(2)O_(5)、SO_(3)、K_(2)O、CaO、Fe2O_(3)7种氧化物作为变量,利用Matlab软件建立了基于多元线性回归模型的生物质与烟煤混燃灰熔融特征温度预测模型,并以中国农村典型的玉米秸秆和神木烟煤为试样,测定其在不同掺混比例、不同温度和不同停留时间下的灰分组成及熔融特征温度。试验结果表明:随着混合燃料中玉米秸秆的质量分数由25%增至75%时,灰样中MgO、K_(2)O、CaO、Na2O等碱性氧化物的含量增加,特别是对于K_(2)O而言,其质量分数由5.89%升至14.41%,而Al_(2)O_(3)、P_(2)O_(5)和SO_(3)等酸性氧化物的含量逐渐减少,其中Al_(2)O_(3)的质量分数由12.05%降至7.78%,P_(2)O_(5)的质量分数由3.66%降至1.07%,SO_(3)的含量由7.70%降至1.48%。随着灰化温度升高和停留时间延长,Cl元素的含量明显减少。将该模型的预测结果与经验公式预测结果及试验结果对比,发现该预测模型中P_(2)O_(5)、SO_(3)对灰熔融特征温度的影响系数较大,这与试验结果基本相符。灰熔融特征温度与Al_(2)O_(3)、SiO_(2)、P_(2)O_(5)、CaO等氧化物含量呈正相关,表明这些氧化物成分有助于抑制熔融结渣。利用试验测量及经验公式等方法对该预测模型的结果进行检验,利用该模型预测的熔融特征温度与试验值的误差在5%以内,验证了该模型的准确性和可靠性。该模型研究结果可为准确预测生物质与烟煤混燃灰熔融特征温度以及防治锅炉积灰结渣提供参考。 展开更多
关键词 生物质 混燃灰 熔融特性 回归预测 神经网络
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基于有限元分析的转炉熔炼区耐火衬体优化设计及应用
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作者 戴晨晨 赵进宣 +3 位作者 聂波华 钱凡 黄启国 何苗 《中国冶金》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期128-137,148,共11页
近年来,由于市场对高品质洁净钢的强烈需求,加速推动转炉炼钢不断朝大型、高效、洁净与绿色化发展。为契合当前冶炼技术发展、提高转炉耐火材料整体使用寿命,采用ANSYS软件的热-结构耦合模块,对传统“翻身砖”式转炉熔炼区耐火衬体的温... 近年来,由于市场对高品质洁净钢的强烈需求,加速推动转炉炼钢不断朝大型、高效、洁净与绿色化发展。为契合当前冶炼技术发展、提高转炉耐火材料整体使用寿命,采用ANSYS软件的热-结构耦合模块,对传统“翻身砖”式转炉熔炼区耐火衬体的温度场与应力场进行了有限元分析计算。根据计算结果提出了炉衬设计优化方案,并对该方案进行有限元分析验证和工业化应用。结果表明,传统转炉熔炼区耐火衬体在第一、第二转向区发生了严重的热应力集中现象,并对应形成热应力峰值,其中第一转向区峰值最大,高达153.56 MPa,约为镁碳砖固有强度的10余倍。针对传统熔炼区热应力集中问题,创新采用“双圆弧砌体”“面-面衔接”等先进结构元素和“应力吸收缓冲层”设计理念,提出并实施了“DC-P”结构优化设计方案;再次利用ANSYS方法对其进行分析时,发现该创新结构可有效将熔炼区耐火衬体工作面最大热-结构耦合应力降至8.5 MPa以下,并未在第一、第二转向区出现热应力“双峰”,达到了预期效果。将“DC-P”结构设计方案整体应用于国内某260 t转炉后,该转炉炉衬底角始终保持圆滑过渡形貌,全炉役未现“底角深坑”;与“翻身砖式”炉衬相比,整体炉龄提高36%,平均耐材单耗下降33%,可较好地满足高品质洁净钢冶炼技术需求。本研究提出的“DC-P”式转炉熔炼区耐火衬体结构设计具有良好的推广应用前景。 展开更多
关键词 转炉 耐火材料 结构设计 有限元分析 热应力集中
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