一、高炉风口直吹管预燃煤粉一维数学模型方程（论文文献综述）
李川[1]（2020）在《碳纤维预氧化炉温度特性仿真及其监控系统研究》文中指出碳纤维是一种新型高性能材料,它不仅被应用在航空航天等军工行业,而且还广泛应用于风力发电等民用工业领域。近些年,我国碳纤维产业有了巨大的进步,但是和国外的技术相比还有一定的差距。本文的研究对象是碳纤维预氧化炉。在碳纤维原丝预氧化过程中,原丝由于发生化学反应使预氧化炉内的温度不断变化,同时影响炉内的温度条件较多,使得炉内的温度场更加复杂。因此,需要深入分析炉内的温度场和流体场,为研发新型碳纤维预氧化炉温度控制系统奠定基础。论文主要工作如下:（1）针对碳纤维预氧化炉的工作原理,利用传热学和流体力学等知识对预氧化炉设备进行详细的热量传递分析。为了研究新式预氧化炉炉内温度的分布情况,利用有限元软件Fluent开展研究,建立有效的新式预氧化炉炉内温度特性数学模型,然后设计了一种快速粒子群优化算法的模糊控制器。其中,根据碳纤维预氧化工艺要求,设计了一种带调整因子的模糊控制算法用来实现快速跟随设定的温度曲线;快速粒子群优化算法对模糊控制器进行动态调整,使得系统达到最优状态。仿真结果说明所设计的快速粒子群优化算法的模糊控制器可以快速跟随设定的温度曲线,保证了预氧化炉炉内温度的动态响应和稳态精度,提高了碳纤维预氧化炉的工作效率。（2）针对新式预氧化炉温度控制的要求,提出了新式预氧化炉温度控制系统方案。系统设计方案分别有系统硬件和软件两部分。以西门子S7-200 SMART和实时仿真控制器共同构建了下位机控制系统,并且编写了控制器的主程序和各个子模块的程序;以西门子WINCC7.3组态了上位机监控系统,实现了系统的状态控制和监控等功能。该论文有图55幅,表9个,参考文献51篇。
丁冬冬[2]（2019）在《高炉风口回旋区流动与燃烧特性研究》文中研究说明钢铁工业是支撑国民经济发展的重要产业,对于现代工业发展至关重要,高炉是炼铁过程中的主要设备之一。高炉风口回旋区是高炉炼铁过程的“心脏”,影响高炉内焦炭燃烧、渣铁生成、炉况顺行以及煤气分布,回旋区内的物理化学反应又会影响软熔带和滴落带的大小、形状以及上部炉料的预热、顺行,风口回旋区对于高炉的整体冶炼至关重要。本文根据鞍钢3200m3高炉的操作参数和高炉尺寸,建立冷态实验模型、三维CFD-DEM数值模型和回旋区喷煤燃烧数值模型,研究了风口回旋区内的流动与燃烧特性,具体研究内容和成果如下:首先,根据高炉尺寸,由相似原理,设计并搭建了冷态物理模型,研究了鼓风量、风口向下倾斜角度、风口直径以及风口插入深度等因素对风口回旋区的深度和高度的影响。正交实验结果表明:鼓风量对于回旋区的深度和高度的影响程度最强,风口直径次之,风口插入深度再次之,风口向下倾斜角度最弱。单因素实验结果表明:风口回旋区的高度和深度随着鼓风量、风口插入深度增大而增加,而风口直径越大,回旋区的深度和高度越小,风口向下倾斜角度增大时,回旋区的深度和高度先增大后减小。其次,采用CFD-DEM方法建立了风口回旋区三维数值模型,获得了不同时刻风口回旋区内颗粒运动状态和速度矢量图,研究了鼓风风速、风口向下倾斜角度及风口尺寸对回旋区大小的影响规律。结果表明:风口回旋区的深度和高度随着鼓风风速的增大而增加,回旋区深度随着鼓风入射角度的增大而减小,回旋区高度随着鼓风入射角度的增加则增大,而风口尺寸增大时,风口回旋区的深度和高度急剧减小。最后,建立了高炉风口回旋区喷吹煤粉燃烧过程数值模型,研究了高炉喷吹煤粉时风口回旋区内的速度场、温度场以及组分分布规律,结果表明:高炉鼓风进入回旋区后,大部分气流在回旋区内作回旋运动,部分气体穿过回旋区进入焦炭层,速度衰减明显。由于气流的运动,回旋区内上部和下部分别形成高温区。煤粉的燃烧反应主要在风口回旋区发生,O2在风口前缘就被完全消耗,回旋区内煤粉燃烧主要生成CO2和CO,在焦炭层剩余焦炭与CO2发生反应,大量生成CO。鼓风速度的加强能够促进煤粉燃烧,回旋区内平均温度提高,CO含量降低,CO2含量增加;鼓风温度的提高加快煤粉燃烧速率的同时也促进CO2还原反应的发生,CO含量升高,回旋区内平均温度有所下降;喷吹煤粉的增多导致回旋区内平均温度不断降低,CO含量增加,CO2含量降低。
王朋[3]（2019）在《生物质半焦应用于高炉喷吹的基础研究》文中提出钢铁行业是能源消耗的大户,在其快速发展的同时,也带来了大量的环境污染。随着碳交易的逐渐落实,钢铁企业的CO2减排任务十分迫切,而降低CO2排放的关键在于减少煤炭能源的使用。生物质是一种清洁、环保可再生的含碳能源,将其热解产物生物质半焦用来替代部分煤粉进行高炉喷吹,既可以减少高炉对煤炭资源的消耗,降低煤炭资源的开采量,从而降低CO2排放。因此,亟需对生物质半焦应用于高炉喷吹进行系统研究,为高炉喷吹生物质半焦和煤粉混合燃料提供理论依据。本文研究了生物质半焦的制备、生物质半焦和煤粉混合燃烧特性以及喷吹生物质半焦对高炉的影响。首先,利用热重-质谱联用仪对三种生物质的热解行为进行了研究,发现生物质的主要热解区间是200～600℃,200～400℃区间内反应最剧烈。利用中温管式炉制备不同热解条件的生物质半焦,探究了热解制备条件对生物质半焦冶金性能的影响,研究发现,随着热解温度的升高和停留时间增加,生物质半焦产率下降,棕榈壳的半焦产率从79.73%下降到31.93%,杨木的半焦产率从76.10%下降到24.29%,玉米秸秆的半焦产率从62.33%下降到25.03%;固定碳含量升高,挥发分含量降低,H和O元素含量降低,并且300～400℃区间内变化幅度较大,600℃制备得到的生物质半焦的成分和元素组成等与无烟煤很接近。随着热解温度升高和停留时间增加,生物质半焦的燃烧性和反应性逐渐减弱,其反应行为越来越接近于煤粉等碳质材料。同时发现,当热解温度较高时,停留时间对生物质半焦冶金性能的影响并不大。通过对比分析,得到最优的生物质半焦制备参数为热解温度600℃,停留时间 60min。其次,采用扫描电镜、氮气吸附、X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱等分析方法对热解过程中生物质半焦物化特性的演变规律进行了研究,探明了生物质半焦物理孔隙结构、化学微晶组成及表面官能团与制备条件的关系。结果发现,随着热解温度升高,生物质被逐渐加热,挥发分逐渐析出,内部孔结构得到发展,逐渐从紧致的结构变成多孔结构;脂肪族官能团逐渐减少甚至消失,芳香族官能团逐渐增强;有序碳结构逐渐增加,石墨化程度增大。达到一定热解温度后,随着停留时间增加,生物质半焦的物化特性继续发生变化,孔结构缓慢增多,有序化程度增大的幅度也变得缓慢。所以,生物质热解是一个由高度无序结构逐渐变成有序化结构且有序度逐渐增加的过程。再次,利用热重分析仪对棕榈壳半焦和煤粉的混合燃烧过程进行了研究,并利用随机孔模型（RPM）和体积模型（VM）进行了混合燃烧的动力学分析。结果表明,添加棕榈壳半焦后,煤粉的燃烧特性得到了改善,并且在混合燃烧过程中二者存在协同作用。燃烧前期,煤粉的存在限制了棕榈壳半焦的着火和燃烧,但是棕榈壳半焦燃烧后释放热量,促进了煤粉的着火;燃烧后期,棕榈壳半焦灰分中的碱金属化合物又促进了煤粉中碳的燃烧。随机孔模型（RPM）相比体积模型（VM）更适宜描述棕榈壳半焦和煤粉的混合燃烧过程。同时,为了减少入炉碱负荷,棕榈壳半焦的配加比例应小于20%。然后,在实验室条件下分别制备了煤粉、棕榈壳半焦和煤粉混合物的未燃残炭,利用热重分析仪研究了未燃残炭对焦炭气化反应的影响,利用熔体物性综合测定仪研究了未燃残炭对炉渣粘度的影响。研究发现,加入棕榈壳半焦之后产生的未燃残炭的反应性大于焦炭,可以对焦炭起到保护作用,同时,未燃残炭对焦炭的气化反应的催化作用并不明显,不会造成焦炭质量的进一步劣化。未燃残炭以固体质点形式存在于炉渣中,会使炉渣粘度增大,并且炉渣粘度随转速、温度降低和未燃残炭含量的增加而增大。由于棕榈壳半焦灰分中的CaO、MgO含量高于煤粉,可以在一定程度上降低炉渣粘度的增大幅度,减缓未燃残炭对炉渣粘度的影响。最后,通过高炉的物料平衡和热平衡计算了高炉喷吹棕榈壳半焦对高炉冶炼参数的影响。结果表明,高炉喷吹棕榈壳半焦后,会使直接还原度和燃料比降低,风口焦炭数量和煤气利用率升高,吨铁鼓风量和炉腹煤气量降低,理论燃烧温度基本保持稳定。棕榈壳半焦替代部分煤粉进行高炉喷吹后,可以降低高炉CO2排放量。综合来看,高炉喷吹棕榈壳半焦可以发展炉内间接还原,减少喷吹煤粉的入炉量,同时也能保证高炉冶炼参数正常。综上分析可得理论上棕榈壳半焦替代部分煤粉用于高炉喷吹是可行的。
陈天,程树森[4]（2018）在《高炉回旋区喷吹煤粉三维模拟》文中认为建立了高炉回旋区喷吹煤粉的气固两相流动、辐射和燃烧三维数学模型,用商业软件模拟了高炉回旋区内流场、温度场及组分变化,研究了鼓风富氧率、鼓风温度、鼓风速度对高炉回旋区的影响.结果表明,气体在回旋区内的流动可分为沿风口方向的高速射流区和在回旋区上部的回旋流动.回旋区内温度分布不均匀,回旋区下部温度较高,热量沿回旋区边界向上部传递.沿风口中心线O2不断被消耗,CO2含量随O2含量减少而增加,在O2基本耗尽时达到峰值.随CO不断生成,CO2含量逐步减少,直至消失.提高鼓风富氧率、鼓风温度及增加鼓风速度能促进煤粉燃烧,提高煤粉燃烧速度.
王子侃[5]（2015）在《高炉喷吹中煤粉燃烧过程的数值模拟》文中指出高炉喷煤工艺是高炉炼铁过程中重大的技术进步，高炉喷煤可以有效的提高炼铁经济效益，并起到调节炉况等作用。近年来，随着高炉大煤比喷吹发展，导致煤粉在高炉内燃尽率下降，而大量未燃煤粉在炉内积累将会降低料柱的透气性和透液性。因此准确和可靠的分析煤粉在喷吹过程中的流动和燃烧过程，将是优化喷煤工艺的一条新的途径。本文将通过数值模拟方法模拟煤粉的流动和燃烧过程，对优化高炉喷煤效果和提高喷煤量具有一定的指导意义。本文针对喷煤过程的工艺特点，采用欧拉-拉格朗日方法描述离散相颗粒运动，采用标准k-湍流模型、组分输运模型、P-1辐射传热模型、双反应竞争模型，涡耗散模型以及动力/扩散-限制速率模型，实现了对高炉喷吹煤粉燃烧过程的数值模拟，并分析了工艺参数对煤粉燃烧过程的影响。模拟结果表明，在靠近风口前端的区域主要以煤粉完全燃烧为主，而在回旋区边缘发生煤粉的不完全燃烧。同时，由数值模拟研究得出了鼓风富氧率、烟煤配比和煤粉粒度对煤粉燃烧过程的影响。模拟结果可为实际生产中高炉冶炼操作的优化提供理论依据。
孙忠贵[6]（2014）在《煤粉灰分成渣特性对高炉喷吹煤粉性能的影响》文中研究指明通过FactSage热力学分析软件对喷吹煤粉灰组分的成渣特性进行预测,并且对直吹管内煤粉及喷枪堵塞物取样,进行微观分析,得出以下结论:1)高炉喷吹煤粉结渣特性皆由碱性物质引起,并且与成渣四元系CaO-Al2O3-Si O2-MgO中的CaO含量正相关;2)为保证成渣特性温度在1 650℃,CaO含量在CaO-Al2O3-SiO2-MgO成渣四元系中不超过10%;3)尽可能在保证烟煤、瘦煤等变质程度较低煤粉的粒度<74μm的情况下,减少<2μm的微粒颗粒含量。
邹冲[7]（2014）在《高炉喷吹煤粉催化强化燃烧机理及应用基础研究》文中指出由于国家对钢铁行业节能减排要求的不断严格和企业炼铁成本压力的不断加大，优化高炉效能成为提高钢铁企业竞争力的重要途径。其中，高炉喷煤是优化高炉原燃料结构，降低原燃料消耗的重要措施，该措施不但能节约炼铁成本，还可降低炼焦工艺对环境的污染。因此，提高高炉煤比已成为钢铁企业共同追求的目标。喷吹煤粉在风口前的燃烧率是目前限制喷煤量提高的决定性因素。研究者已采用诸多措施强化喷吹煤粉在此区域的燃烧。尽管如此，目前我国钢铁企业的高炉平均煤比与国外先进水平仍存在一定差距。在化石燃料燃烧涉及的相关领域，催化燃烧技术是改善燃料燃烧性能的重要手段。尽管煤的催化燃烧研究工作起步较晚，但近年来发展迅速。根据高炉喷吹煤粉的燃烧特点和未燃煤粉生成原因，在喷吹煤中加入适量添加剂可提高燃料利用效率，改善料柱透气/液性，提高喷煤量。将催化燃烧技术应用于高炉喷煤工艺前需要评估的核心问题是添加剂的作用效果和适用性，即高炉喷煤添加剂既要有催化强化煤粉燃烧的功效，又要对高炉炼铁无富集损坏作用，还应具有较低廉的成本。而高炉喷吹煤粉的催化强化燃烧机理研究可为添加剂的选择提供理论依据。本文围绕高炉喷吹煤粉催化强化燃烧机理及应用基础，采用实验和理论计算相结合的方式开展了催化燃烧行为及动力学、催化燃烧过程中的氧传递/释放机理、高温催化燃烧机制及复合添加剂及应用基础等方面的研究。采用以热分析法为主的实验方法，研究了不同添加剂对煤粉的催化强化燃烧行为及机理。首先，研究了不同升温速率对煤粉燃烧规律的影响，建立了煤粉燃烧过程的非等温动力学机理模型；在此基础上，考察了适合高炉喷吹的典型催化剂对煤粉燃烧特征和动力学参数的影响规律，并根据实验现象分析了产生此规律的原因。基于喷吹煤粉燃烧特点，发展了喷煤添加剂的种类：①经筛选和热分析实验得出含有Fe2O3、CaO等催化活性物质的转炉除尘灰在8种含铁冶金粉料中的助燃催化效果最佳；②基于过氧化钙分解温度（362456℃）与煤粉热分解温度相近，提出以过氧化钙作为复合添加剂配方组分的思路，通过实验研究表明过氧化钙在煤粉燃烧过程具有分解释氧、改善半焦结构和催化半焦燃烧的多重作用，对促进煤粉燃烧反应性和提高燃烧效率作用效果明显。采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理（First principles）系统地研究了CaO、-Fe2O3等催化剂在强化煤粉燃烧过程中促进氧传递的机理过程。研究结果表明：①CaO（001）面的Ca-O桥键位、Fe2O3（0001）面及Fe2O3（1102）面的氧空穴位、FeO（001）面的Fe原子上方是催化反应的活性位，O2可在这些位置稳定吸附并生成活性氧物种；②C或CO优先与生成的活性氧物种反应，产物的脱附过程容易进行；③Fe2O3（0001）面及Fe2O3（1102）面的氧空穴生成原因为表面被C或CO还原。解释了催化剂促进碳-氧反应的微观机理，丰富了煤粉催化燃烧机理关于“氧传递理论”内容。利用滴管炉（DTF）模拟高炉风口喷吹煤粉的快速升温过程，考察了三种催化剂对煤粉燃烧率和气体产物组成的影响。结果表明：催化剂对烟煤的催化活性顺序为：CaO> Fe2O3> MnO2，对无烟煤的催化活性顺序为：Fe2O3> CaO> MnO2；催化剂对无烟煤的催化作用明显优于烟煤。通过比较分析添加催化剂前后未燃煤粉的微观结构、微晶结构和反应性变化，解释了快速升温条件下的煤粉催化燃烧机制为：①催化剂促进半焦表面和内孔的碳氧化学反应进行，加快内孔的塌陷、交联、破碎和粒径缩小速度；②催化剂加快了半焦的不饱和脂肪类结构燃烧，使未燃煤粉中脂肪类结构比例降低，晶格尺寸增加，燃烧后期碳原子有序性排列趋势增强。通过热分析结果发现，催化燃烧生成的未燃煤粉的气化反应性也高于普通的未燃煤粉，有利于未燃煤粉在高炉内的后续消耗。针对喷吹煤粉燃烧产物在高炉内的衍变规律，采用FactSage软件对催化燃烧产物的高温熔融及粘温特征进行了理论计算，通过实验考察了燃烧产物对焦炭性质的影响。结果表明：①Fe2O3和CaO在原煤中添加量低于1.5%条件下，降低了煤灰全液相温度和粘度。②煤粉燃烧产物在焦炭表面均不润湿，但含有催化剂的煤灰（简称“催化煤灰”，下同）对焦炭的侵润性强于原煤灰。③未燃煤粉与焦炭表面反应较弱，对焦炭表面形貌影响不大；原煤灰与焦炭反应导致焦炭表面孔径增加，对焦炭结构影响只停留在焦炭表面及孔隙入口处；催化煤灰熔融后则会浸入焦炭内部，与焦炭反应后造成焦炭孔径增加。④原煤灰和未燃煤粉降低了焦炭的反应性；催化煤灰则提高了焦炭的反应性，其中添加Fe2O3的影响强于添加CaO。⑤高炉喷煤催化强化燃烧应用中应考虑喷吹煤自身的性质，使用灰熔点高且灰分流动性较差的煤粉，并应控制添加剂的加入量。采用实验室扩大的喷煤设备分别进行了3组分和含有转炉除尘灰的4组分复合添加剂的研制。由Fe2O3、CaO2、CaO组成的三组分添加剂按最佳配比添加后，对高炉喷吹煤粉的燃烧具有良好的催化强化效果；采用转炉除尘灰替代部分化学试剂Fe2O3后，在添加量为0.6%条件下，可提高煤粉燃烧率8.94%。利用COMSOLMultiphysics多物理场耦合仿真软件对加入复合添加剂后煤粉燃烧速率、温度、气体组分进行了数值模拟计算。分析了本采用催化强化燃烧技术对高炉生产相关指标的影响。本研究成果对强化高炉喷吹煤粉燃烧具有较好的指导意义。
王锋[8]（2009）在《甲烷富氧分段燃烧NOx排放特性的数值模拟》文中进行了进一步梳理富氧燃烧技术能够降低燃料的燃点,加快火焰传播速度,能够保证像有机垃圾这样的难燃燃料的燃烧过程顺利进行;而且燃烧反应所生成的烟气量减少,火焰温度升高,烟气中具有较强辐射能力的组分的浓度增大,使得火焰的传热能力增强,从而提高燃烧设备的热效率,所以富氧燃烧技术是一种高效节能的燃烧技术。但是富氧燃烧技术使助燃空气中氧气的分压力增大,火焰温度升高,必然导致热力型NOx的生成量急剧增加,这就是富氧燃烧技术所必须面对的问题。本文以通用CFD软件FLUENT作为研究工具,运用数值模拟的方法,研究甲烷富氧分段燃烧的燃烧特性和NOx排放特性。本文首先采用相关文献的设计方法,设计出适合本课题研究的高速燃烧器,在FLUENT前处理工具中建立该高速燃烧器的物理模型,并对该模型进行网格划分和边界条件设置。为了对该高速燃烧器内的燃料和助燃空气的流动特性和混合特性有更好的了解,本文对燃烧器进行冷态模拟,并与热态模拟结果形成对比。在完成上述工作后,本文对燃烧器内的富氧燃烧过程进行热态模拟。结果表明,随着助燃空气中氧气浓度的增大,燃烧反应进度加快,火焰变短,火焰下游的高温区增大,燃烧热强度增大,火焰温度升高,这必然会使NOx排放量急剧增加,当助燃空气中富氧浓度为30%时,NOx排放量是普通空气助燃时的四倍多。本文最后在原燃烧器壁面外侧增设一个环形通道用来供入二次空气,并在该平台上模拟二次空气比例及二次空气供入位置对富氧燃烧特性及NOx排放特性的影响。模拟结果表明,随着二次空气比例的增大,火焰变长,火焰下游高温区变小,同时燃烧器内的温度分布趋于均匀,火焰的最高温度有所降低,而燃烧器出口温度只有小幅降低,但是NOx排放量却有大幅度降低。当二次空气比例占总空气量的30%时,分段燃烧方式使NOx排放量降低了50%左右。而二次空气供入位置也对分段燃烧效果产生影响,当二次空气供入位置距一次空气入口过近时,即使富氧燃烧所采用的二次空气比例较大,也不能显着降低NOx的排放量。
顾明言[9]（2008）在《煤粉燃烧空气动力学特性与燃烧过程的数值模拟及其应用》文中研究说明煤粉燃烧空气动力学特性对煤粉的着火、燃尽,以及燃烧过程中污染物的生成起着极重要的作用。本文采用数值模拟的办法,从分析空气动力学特性的角度出发,分别对旋流煤粉燃烧及其NOx生成和高炉风口及回旋区内的煤粉燃烧过程进行了研究,深入分析了旋流煤粉燃烧器中NOx生成与气体流动、气固混合之间的内在联系,并对高炉喷煤燃烧中各种结构、运行参数对燃烧过程的影响进行了研究。研究得到了煤粉颗粒大小与煤粉在中心回流区内的停留时间以及回流区的有效作用时间之间的内在关系。通过对不同旋流数下沿煤粉颗粒运行轨迹上氧浓度变化的研究,定量分析了旋流煤粉燃烧器煤粉燃烧过程中不同颗粒大小在不同旋流数下的燃烧特性及对NOx排放的影响。针对目前碳粒燃烧数值模拟中固/气两相的能量分配未考虑碳粒边界层内燃烧过程的影响,本文研究了考虑了CO在边界层内燃烧的能量分配系数。并对能量分配系数与燃料特性参数及碳粒直径的相互影响进行进一步的分析与研究,提高了对碳粒燃烧数值模拟的准确性。鉴于离散传播法（DTM）辐射计算方法的优越性及实际应用中缺乏柱坐标下的具体表达,通过将柱坐标转换为直角坐标,建立发射点辐射射线方程及辐射控制单元体各表面的方程,简便地计算出圆柱腔体任意发射点位置上各立体角内的辐射射线与各辐射单元体的交点及交点与发射点的距离。采用将射线交点按到发射点距离排序,避免了迭代过程中重复运行问题,大大减少了计算时间。应用该方法可以简便地将DTM辐射计算方法应用于圆柱腔体内的辐射传热计算。采用双流体模型建立了煤粉在风口内的燃烧模型,系统考察了煤粉燃烧特性、喷枪喷射角及颗粒直径等对气体流场分布以及风口内燃烧特性的影响规律;并对不同特性参数下在风口内煤粉挥发分析出率和燃尽率进行了研究。运用数学模拟研究了不同的风口直径下煤粉在风口及回旋区内的燃烧特性、煤粉挥发分析出过程以及回旋区内气体的温度分布和煤粉的燃尽率。为实际过程中高炉喷煤系统的优化设计提供参考。煤喷枪在高炉喷煤中起着重要作用。本文采用数值模拟手段研究了回旋区前喷吹系统内的传热及煤粉燃烧过程。对喷枪壁温在风口内的温度变化、喷枪内气体和煤粉颗粒温度分布进行了研究。并研究了不同鼓风温度、不同喷煤率下煤粉在风口内的燃烧过程。
欧阳奇[10]（2007）在《基于辐射图像的高炉回旋区温度场重构关键技术研究》文中进行了进一步梳理回旋区是风口燃烧带上部焦炭做循环运动的空腔。回旋区温度场分布,影响高炉上部炉料的均衡下降、熔融渣铁的滴落和炉缸的煤气分布,对保证高炉整个冶炼过程连续、稳定地顺利进行起着至关重要的作用。随着高炉的大型化和大喷煤工艺和技术地不断提高,如何实现回旋区温度场实时监测与重构,对强化高炉冶炼、保证铁水产质量具有重要的理论和工业应用意义。基于辐射图像的高炉回旋区温度场重构的关键技术包括回旋区传热传质过程数值模拟、回旋区内弥散介质辐射特性、直吹管窥视孔方向CCD探测器成像过程、回旋区辐射图像与温度场计算关联模型与实验、回旋区光束辐射能传输过程及三维温度场重构算法。本文就此过程中的系列关键技术展开研究,研究主要内容和创新成果有:①回旋区传热传质过程数值模拟。回旋区内传热传质过程是研究基于辐射图像的回旋区温度场重构的主要内容之一,研究回旋区传热传质过程,为研究回旋区空间弥散介质辐射特性、窥视孔CCD成像过程、窥视辐射图像与回旋区温度关联模型、回旋区辐射能传输过程及鼓风温度对回旋区传热传质过程影响的工业应用研究打下基础。通过回旋区运行动力学分析,给出了回旋区几何尺寸计算方法,建立了k ?ε方程、煤粉热解挥发率方程、能量守恒方程及简化的化学反应混合分子数方程,数值模拟了回旋区的温度场、组分种类及组分浓度场分布,并建立了流场数据库。②回旋区弥散介质辐射特征研究。通过直吹管窥视孔方向CCD辐射图像,重构回旋区内温度场分布,其关键技术之一就是要知道回旋区内弥散介质的物质种类、辐射特性,以计算光束在回旋区内的辐射传递过程。通过合并谱带模型计算了回旋区内CO2、H2O蒸汽及NOx等气态燃烧产物的发射率随温度的变化关系及采用Lorentz-Mie电磁理论计算煤粉粒子、焦炭粒子及炭黑等弥散介质的平均衰减系数、平均散射系数及平均吸收系数随温度的变化,以及回旋区内气与固混合物的辐射特性。③研究了直吹管窥视孔方向CCD探测器成像过程。建立了回旋区成像系统光学模型,研究了回旋区三维空间对二维CCD靶面的成像机理,提出了回旋区辐射成像假设,解决了高炉风口直吹管窥视孔CCD成像的像源问题。同时针对CCD传感器在高温测试过程中由于辐射强度过大易出现输出过饱和电流导致“图像发白”问题,提出了CCD快门控制模型,以提高CCD测温动态范围。④研究灰体假设条件下回旋区辐射图像与温度场计算模型。研究CCD辐射图像与回旋区温度场重构方法,在回旋区几何光学成像假设条件下,通过单波长及双波长辐射成像光学计算与推导,建立基于单波长及双波长的辐射测温模型。对回旋区灰体假设条件下窥视辐射图像与回旋区温度关联模型及高温条件下CCD快门控制模型进行系列实验研究。⑤回旋区光束辐射能传输过程和三维温度场重构算法。提出了煤粉及焦炭燃烧火焰光束在回旋区内部的传输过程以及沿直吹管窥视孔方向CCD靶面接受热流的辐射传热方程（RTE）的蒙特卡洛（Monte Carlo）求解方法,研究了影响三维温度场重建的辐射能量分布份额α和β的影响因素,分析了辐射能量分布份额α和β对系数矩阵A的影响。在此基础上,研究和探讨了回旋区不同焦炭粒子浓度下窥视孔方向CCD靶面接受辐射能分布及回旋区的三维温度场重构问题。⑥工业应用研究。在回旋区灰体假设条件下和非灰体实际条件下的窥视孔CCD辐射图像与高炉回旋区温度场重构模型的基础上,展开了回旋区断面不同测点温度分布的实时监测与回旋区温度场三维重构的工业应用研究。应用表明:风口窥视孔辐射图像,直接反映了风口辐射强度的大小,反映了回旋区内煤气与固、液相进行热交换、回旋区的渣铁流及焦炭燃烧等工况。重构温度场几何形态分布与回旋区几何形态分布基本一致,同时,重构的温度场分布与流场计算的温度场分布基本吻合。同时,通过辐射图像,实现了高炉回旋区温度场、回旋区的活跃程度、渣皮和冷料滑落等工况的在线可视化监控,为操作人员提供了高炉风口区域的实时炉况信息,为指导高炉操作提供了科学的依据。本课题得到了国家自然科学基金和上海宝钢联合基金项目“高炉喷煤工况监控及炉缸分布模式研究（5037485）”的资助,以Planck辐射定律、回旋区内弥散介质辐射特性及回旋区辐射传递方程求解为基础,研究了基于辐射图像的回旋区温度场重构算法和实现方法,并进行了系列实验和现场验证,提出的关键技术具有理论和实用价值。
二、高炉风口直吹管预燃煤粉一维数学模型方程（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高炉风口直吹管预燃煤粉一维数学模型方程（论文提纲范文）
（1）碳纤维预氧化炉温度特性仿真及其监控系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
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| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 碳纤维预氧化炉研究背景及意义 |
| 1.2 碳纤维预氧化炉关键问题国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要内容及安排 |
| 2 碳纤维预氧化炉温度控制理论分析 |
| 2.1 改进型模糊控制算法 |
| 2.2 改进型粒子群算法 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 碳纤维预氧化炉炉内温度场和流体场仿真研究 |
| 3.1 CFD数值模拟 |
| 3.2 预氧化炉数值模拟仿真 |
| 3.3 预氧化炉炉内温度场和流体场分布规律 |
| 3.4 预氧化炉炉内温度特性数学模型 |
| 3.5 预氧化炉温度控制效果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 碳纤维预氧化炉温度监控系统研究 |
| 4.1 温度监控系统功能要求及性能指标 |
| 4.2 温度监控系统整体研究方案 |
| 4.3 温度监控系统硬件研究 |
| 4.4 温度监控系统软件研究 |
| 4.5 上位机监控系统研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（2）高炉风口回旋区流动与燃烧特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号列表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 高炉炼铁工艺及风口回旋区的形成 |
| 1.3 课题研究现状 |
| 1.3.1 高炉风口回旋区的直接法研究 |
| 1.3.2 高炉风口回旋区物理模型研究 |
| 1.3.3 高炉风口回旋区数值模拟研究 |
| 1.4 本文的研究目的和研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 高炉风口回旋区冷态实验系统 |
| 2.1 风口回旋区冷态模型设计原理 |
| 2.2 物理模型模化理论分析 |
| 2.2.1 气相运动分析 |
| 2.2.2 颗粒运动分析 |
| 2.2.3 相似准则数的导出 |
| 2.3 风口回旋区模型几何参数与物性参数 |
| 2.4 风口回旋区冷态实验系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高炉风口回旋区冷态试验研究 |
| 3.1 高炉风口回旋区冷态实验研究内容 |
| 3.2 风口回旋区正交实验结果与分析 |
| 3.3 单因素实验结果与分析 |
| 3.3.1 鼓风量的影响 |
| 3.3.2 风口直径的影响 |
| 3.3.3 风口插入深度的影响 |
| 3.3.4 风口向下倾斜角度的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 高炉风口回旋区冷态数值模拟 |
| 4.1 模型的基本方程 |
| 4.1.1 气相模型 |
| 4.1.2 颗粒相模型 |
| 4.2 模型建立与参数选择 |
| 4.3 高炉风口回旋区冷态数值模拟研究 |
| 4.3.1 风口回旋区内颗粒运动特性 |
| 4.3.2 风速对风口回旋区尺寸的影响 |
| 4.3.3 鼓风入射角度对风口回旋区尺寸的影响 |
| 4.3.4 风口大小对风口回旋区尺寸的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 高炉风口回旋区燃烧数值模拟 |
| 5.1 模型描述 |
| 5.1.1 模型控制方程 |
| 5.1.2 煤粉燃烧模型 |
| 5.1.3 几何模型和工况参数 |
| 5.2 风口回旋区燃烧特性 |
| 5.2.1 风口回旋区流场分布 |
| 5.2.2 风口回旋区温度场分布 |
| 5.2.3 风口回旋区气体组分分布 |
| 5.3 鼓风速度对燃烧特性的影响 |
| 5.4 鼓风温度对燃烧特性的影响 |
| 5.5 喷煤速率对燃烧特性的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 全文总结及展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）生物质半焦应用于高炉喷吹的基础研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 高炉喷吹煤粉的研究 |
| 2.1.1 国外喷煤技术的发展 |
| 2.1.2 国内喷煤技术的发展 |
| 2.1.3 煤粉在风口回旋区燃烧的特点 |
| 2.1.4 高炉喷吹煤粉燃烧过程 |
| 2.1.5 未燃煤粉在高炉内的行为 |
| 2.1.6 高炉喷煤技术面临问题 |
| 2.2 生物质基础理论 |
| 2.2.1 生物质概述 |
| 2.2.2 生物质化学组成 |
| 2.2.3 生物质利用技术 |
| 2.3 生物质与煤粉混合燃烧 |
| 2.4 生物质热解预处理影响因素 |
| 2.4.1 生物质种类 |
| 2.4.2 热解温度 |
| 2.4.3 停留时间 |
| 2.4.4 升温速率 |
| 2.4.5 反应气氛 |
| 2.5 生物质半焦应用于高炉喷吹的研究 |
| 2.6 课题主要研究内容 |
| 3 热解工艺参数对生物质半焦高炉喷吹的影响研究 |
| 3.1 实验原料 |
| 3.2 实验设备和方法 |
| 3.3 生物质热解行为分析 |
| 3.4 热解温度对生物质半焦高炉喷吹的影响 |
| 3.4.1 热解温度对生物质半焦产率的影响 |
| 3.4.2 热解温度对生物质半焦化学成分的影响 |
| 3.4.3 热解温度对生物质半焦燃烧性的影响 |
| 3.4.4 热解温度对生物质半焦气化反应性的影响 |
| 3.5 热解停留时间对生物质半焦高炉喷吹的影响 |
| 3.5.1 热解停留时间对生物质半焦产率和化学成分的影响 |
| 3.5.2 热解停留时间对生物质半焦燃烧性和反应性的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 热解过程中生物质半焦物化特性演变规律研究 |
| 4.1 实验设备和方法 |
| 4.2 热解温度对生物质半焦物化特性演变规律的影响 |
| 4.2.1 热解温度对生物质半焦微观形貌的影响 |
| 4.2.2 热解温度对生物质半焦微晶结构的影响 |
| 4.2.3 热解温度对生物质半焦官能团的影响 |
| 4.3 热解停留时间对生物质半焦物化特性演变规律的影响 |
| 4.3.1 热解停留时间对生物质半焦微观形貌的影响 |
| 4.3.2 热解停留时间对生物质半焦微晶结构的影响 |
| 4.3.3 热解停留时间对生物质半焦官能团的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 生物质半焦/煤粉高炉混合喷吹燃烧特性研究 |
| 5.1 实验原料 |
| 5.2 实验设备和方法 |
| 5.3 生物质半焦/煤粉混合燃烧特性及协同作用 |
| 5.3.1 生物质半焦和煤粉燃烧特性 |
| 5.3.2 生物质半焦配加量对混合燃烧特性的影响 |
| 5.3.3 升温速率对混合燃烧特性的影响 |
| 5.4 生物质半焦和煤粉的物化特性 |
| 5.5 生物质半焦/煤粉混合燃烧动力学分析 |
| 5.5.1 动力学模型 |
| 5.5.2 燃烧动力学拟合结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 生物质半焦未燃残炭对高炉焦炭与炉渣性能的影响研究 |
| 6.1 未燃残炭对焦炭气化反应的影响 |
| 6.1.1 实验设备和方法 |
| 6.1.2 样品性能分析 |
| 6.1.3 未燃残炭对焦炭气化特性的影响 |
| 6.1.4 未燃残炭对焦炭气化反应动力学的影响 |
| 6.2 未燃残炭对高炉渣粘度的影响 |
| 6.2.1 实验设备和方法 |
| 6.2.2 温度对炉渣粘度的影响 |
| 6.2.3 未燃残炭含量对炉渣粘度的影响 |
| 6.2.4 转速对炉渣粘度的影响 |
| 6.2.5 未燃残炭成分对炉渣粘度的影响 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 高炉混合喷吹生物质半焦和煤粉冶炼参数变化研究 |
| 7.1 物料平衡计算 |
| 7.2 热平衡计算 |
| 7.3 确定冶炼条件 |
| 7.4 数据整理及计算 |
| 7.5 高炉混合喷吹生物质半焦和煤粉冶炼参数变化 |
| 7.5.1 直接还原度和燃料比 |
| 7.5.2 风口焦数量和煤气利用率 |
| 7.5.3 吨铁鼓风量和炉腹煤气量 |
| 7.5.4 理论燃烧温度 |
| 7.5.5 减排CO_2计算 |
| 7.6 本章小结 |
| 8 结论与创新点 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）高炉喷吹中煤粉燃烧过程的数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 前言 |
| 1.1 钢铁生产现状 |
| 1.2 高炉炼铁工艺简介 |
| 1.3 高炉喷煤的出现与意义 |
| 1.3.1 高炉喷煤的出现 |
| 1.3.2 高炉喷煤意义 |
| 1.4 高炉喷吹过程中煤粉燃烧 |
| 1.4.1 煤粉燃烧特点 |
| 1.4.2 提高煤粉燃烧性能的途径 |
| 1.5 高炉喷吹煤燃烧过程数值模拟进展 |
| 1.6 高炉回旋区的形成及形状预测 |
| 1.6.1 回旋区形成 |
| 1.6.2 回旋区形状预测 |
| 1.7 FLUENT 软件概述与运用 |
| 1.7.1 FLUENT 软件概述 |
| 1.7.2 FLUENT 软件运用 |
| 1.7.3 FLUENT 求解步骤 |
| 1.8 课题研究 |
| 第2章 高炉喷吹煤粉过程数学模型建立 |
| 2.1 流体力学控制基本方程 |
| 2.2 气-固两相湍流流动数学方程 |
| 2.3 煤粉燃烧数学模型 |
| 2.4 两相辐射传热模型 |
| 2.5 模型验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 高炉喷吹煤粉燃烧过程模拟结果 |
| 3.1 物理模型 |
| 3.2 边界条件 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 气-固两相流场分布 |
| 3.3.2 气相温度及组分分布 |
| 3.4 工艺参数对喷吹煤燃烧过程的影响 |
| 3.4.1 富氧率对喷吹煤燃烧过程的影响 |
| 3.4.2 烟煤配比对喷吹煤燃烧过程的影响 |
| 3.4.3 煤粉粒度分布对喷吹煤燃烧过程的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
（6）煤粉灰分成渣特性对高炉喷吹煤粉性能的影响（论文提纲范文）
| 1 前言 |
| 2 煤粉在直吹管内的燃烧行为 |
| 2.1 煤粉团聚 |
| 2.2 喷吹堵枪与煤粉灰成渣特性的关系 |
| 2.3 煤粉灰组成 |
| 3 煤粉灰分成渣特性 |
| 4 结论 |
（7）高炉喷吹煤粉催化强化燃烧机理及应用基础研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 课题研究内容和目标 |
| 1.3 技术路线及研究方法 |
| 2 煤粉催化强化燃烧研究进展 |
| 2.1 煤粉催化强化燃烧发展历程 |
| 2.2 煤粉催化燃烧效果的影响因素及机理研究 |
| 2.2.1 煤粉催化燃烧效果的影响因素 |
| 2.2.2 具有助燃或催化效果的添加剂分类 |
| 2.2.3 催化燃烧研究方法 |
| 2.2.4 煤粉催化燃烧理论 |
| 2.3 高炉喷吹煤粉燃烧机理研究现状 |
| 2.3.1 高炉喷吹煤粉燃烧过程 |
| 2.3.2 挥发分的脱除及半焦生成 |
| 2.3.3 着火及挥发分燃烧 |
| 2.3.4 半焦燃烧 |
| 2.3.5 煤粉燃烧气化产物对焦炭劣化的影响 |
| 2.4 高炉喷吹煤粉催化强化燃烧的研究现状 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于热分析的煤粉催化强化燃烧机理及行为研究 |
| 3.1 研究方法 |
| 3.1.1 实验原料 |
| 3.1.2 实验装置及条件 |
| 3.1.3 燃烧性能热分析评价方法 |
| 3.2 煤粉燃烧过程热分析动力学模型的建立 |
| 3.2.1 热分析动力学参数求解方法 |
| 3.2.2 升温速率对煤粉燃烧过程的影响 |
| 3.2.3 反应各过程特征动力学研究区间的确定 |
| 3.2.4 热解反应动力学结果分析 |
| 3.2.5 碳的燃烧反应动力学结果分析 |
| 3.2.6 动力学模型的确定及验证 |
| 3.3 典型催化剂对煤粉燃烧行为的影响 |
| 3.3.1 催化剂对煤粉燃烧过程的影响 |
| 3.3.2 催化剂对煤粉燃烧反应性的影响 |
| 3.3.3 催化剂对煤粉燃烧效率的影响 |
| 3.3.4 催化剂对煤粉燃烧动力学参数影响 |
| 3.3.5 催化剂强化煤粉燃烧机理初步分析 |
| 3.4 含铁冶金粉料对煤粉燃烧行为影响 |
| 3.4.1 含铁冶金粉料的筛选实验 |
| 3.4.2 含铁冶金粉料对煤粉燃烧反应性的影响 |
| 3.4.3 含铁冶金粉料对煤粉燃烧效率影响 |
| 3.4.4 含铁冶金粉料强化煤粉燃烧机理分析 |
| 3.5 CaO_2对煤粉燃烧行为影响 |
| 3.5.1 CaO_2的分解供氧特征 |
| 3.5.2 CaO_2对煤粉燃烧反应性的影响 |
| 3.5.3 CaO_2对煤粉燃烧效率影响 |
| 3.5.4 煤阶对 CaO_2助燃效果影响 |
| 3.5.5 CaO_2对煤粉燃烧硫析出的影响 |
| 3.5.6 CaO_2强化煤粉燃烧的机理分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于第一性原理(First principles)的碳-氧催化燃烧机理分析 |
| 4.1 密度泛函理论(DFT)简介 |
| 4.2 条件设定及模型建立 |
| 4.3 CaO 催化碳-氧反应过程模拟 |
| 4.3.1 CaO 表面活性氧物种的生成 |
| 4.3.2 碳与 CaO 表面活性氧物种相互作用 |
| 4.3.3 反应产物从 CaO 表面脱附 |
| 4.4 Fe_2O_3催化碳-氧反应过程模拟 |
| 4.4.1 O_2在 Fe_2O_3表面的吸附 |
| 4.4.2 Fe_2O_3表面氧空穴的生成 |
| 4.4.3 O_2在有氧空穴的 Fe_2O_3表面吸附 |
| 4.4.4 碳与 Fe_2O_3表面活性氧物种的反应 |
| 4.5 FeO 催化碳-氧反应过程模拟 |
| 4.5.1 O_2在 FeO 表面的吸附 |
| 4.5.2 C_4团簇在 FeO 表面的吸附 |
| 4.5.3 碳与 FeO 表面活性氧的相互作用及脱附 |
| 4.6 碳-氧催化反应机理分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 快速升温过程中煤粉催化强化燃烧机制研究 |
| 5.1 实验方法 |
| 5.1.1 实验样品 |
| 5.1.2 实验装置及条件 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 快速升温条件下煤粉燃烧行为特征 |
| 5.2.2 催化剂对煤粉燃烧行为特征影响 |
| 5.2.3 催化剂对未燃煤粉结构的影响 |
| 5.2.4 催化剂对未燃煤粉气化反应性影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 催化燃烧产物与焦炭相互作用行为研究 |
| 6.1 实验方法 |
| 6.1.1 实验样品 |
| 6.1.2 实验设备 |
| 6.2 煤粉催化燃烧产物的高温熔融及粘温特征计算 |
| 6.2.1 煤灰高温熔融特征 |
| 6.2.2 煤灰粘温特征 |
| 6.3 煤粉燃烧产物在焦炭上的熔融和侵润性质 |
| 6.4 燃烧产物对焦炭性质的影响 |
| 6.4.1 燃烧产物对焦炭形貌影响 |
| 6.4.2 燃烧产物对焦炭的反应性影响 |
| 6.5 燃烧产物与焦炭相互作用机理分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 高炉喷煤复合添加剂的研制及效果的模拟实验研究 |
| 7.1 复合添加剂研制思路 |
| 7.2 复合添加剂研制过程 |
| 7.2.1 试验方法 |
| 7.2.2 3组分复合添加剂效果 |
| 7.2.3 含转炉除尘灰的复合添加剂效果 |
| 7.2.4 与已进行工业化试验的复合添加剂比较 |
| 7.3 高炉喷煤催化强化燃烧效果数值模拟 |
| 7.4 高炉相关指标预测 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论及创新点 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
| B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录 |
| C. 作者在攻读学位期间参与的学术项目目录 |
（8）甲烷富氧分段燃烧NOx排放特性的数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.2 富氧燃烧技术简介 |
| 1.2.1 富氧燃烧过程中的特点 |
| 1.2.2 富氧燃烧系统制取富氧空气的方法 |
| 1.3 高速燃烧器简介 |
| 1.4 国内外研究现状综述 |
| 1.4.1 计算流体动力学的发展概况 |
| 1.4.2 国外研究动向 |
| 1.4.3 国内研究动向 |
| 1.5 论文的主要工作 |
| 2 NO_X 的生成机理与控制技术 |
| 2.1 NO_X 的生成机理 |
| 2.1.1 热力型NO_X(Thermal NO_X) |
| 2.1.2 快速型NO_X(Prompt NO_X) |
| 2.1.3 燃料型NO_X(Fuel NO_X) |
| 2.2 NO_X 的抑制方法 |
| 2.2.1 热力型NO_X 的抑制方法 |
| 2.2.2 快速型NO_X 的抑制方法 |
| 2.2.3 燃料型NO_X 的抑制方法 |
| 2.3 NO_X 生成的数值计算模型 |
| 2.3.1 NO_X 输运的控制方程 |
| 2.3.2 计算NO_X 的数学模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 数值模拟理论与计算方法 |
| 3.1 基本方程 |
| 3.1.1 基本守恒方程 |
| 3.1.2 守恒方程的时均形式 |
| 3.2 数学模型 |
| 3.2.1 湍流模型 |
| 3.2.2 紊流燃烧模型 |
| 3.2.3 辐射模型 |
| 3.3 离散方法及离散格式 |
| 3.3.1 离散方法 |
| 3.3.2 离散格式 |
| 3.4 流场计算方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 模型的确立及参数设置 |
| 4.1 FLUENT 软件简介 |
| 4.2 物理模型的建立及网格划分 |
| 4.2.1 燃烧器设计计算 |
| 4.2.2 物理模型的建立及网格划分 |
| 4.3 边界条件选取 |
| 4.4 求解器及计算模式的选定 |
| 4.4.1 求解器的确定 |
| 4.4.2 数值算法的选取 |
| 4.4.3 计算模式的选择 |
| 4.5 数学模型的确定 |
| 4.5.1 紊流模型 |
| 4.5.2 组分模型 |
| 4.5.3 辐射模型 |
| 4.5.4 污染物模型 |
| 4.6 求解控制参数的设定 |
| 4.6.1 设置离散格式 |
| 4.6.2 设置松弛因子 |
| 4.6.3 设置残差限 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 冷态模拟结果及分析 |
| 5.1 燃烧器的压力场分布 |
| 5.2 燃烧器的速度场分布 |
| 5.3 紊流特性 |
| 5.3.1 湍流强度I 分布 |
| 5.3.2 湍动能K 分布 |
| 5.3.3 湍动耗散率ε分布 |
| 5.3.4 湍动粘度μt 分布 |
| 5.4 组分浓度场分布 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 甲烷富氧燃烧模拟结果及分析 |
| 6.1 热态压力场分布 |
| 6.2 热态流场分布 |
| 6.2.1 热态速度场分布 |
| 6.2.2 热态湍动能K 分布 |
| 6.2.3 热态湍动耗散率ε分布 |
| 6.3 富氧燃烧特性 |
| 6.3.1 富氧燃烧选用工况 |
| 6.3.2 组分浓度场分布 |
| 6.3.3 温度场分布 |
| 6.4 NO_X 排放特性的模拟结果及分析 |
| 6.4.1 NO_X 浓度场分布 |
| 6.4.2 02 浓度对NO_X 排放特性的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 富氧分段燃烧的燃烧特性及NO_X 排放特性的模拟 |
| 7.1 富氧分段燃烧选用的工况 |
| 7.2 偏离率对燃烧特性影响的模拟结果及分析 |
| 7.2.1 偏离率对火焰形态及燃烧反应进度的影响 |
| 7.2.2 偏离率对燃烧温度的影响 |
| 7.3 偏离率对NO_X 排放特性影响的模拟结果及分析 |
| 7.3.1 富氧浓度对NO_X 排放特性的影响 |
| 7.3.2 偏离率对NO_X 排放特性的影响 |
| 7.3 二次空气供入位置对燃烧特性和NO_X 排放特性的影响 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论及展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
| B. 燃烧器结构尺寸 |
（9）煤粉燃烧空气动力学特性与燃烧过程的数值模拟及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 节能减排的重要性和紧迫性 |
| 1.1.2 炉内空气动力学特性对煤粉燃烧过程的影响 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 煤粉燃烧中 NO_x 生成机理 |
| 1.2.2 低 NO_x 燃烧技术的空气动力学特性 |
| 1.2.3 旋流煤粉燃烧器空气动力学特性 |
| 1.2.4 煤粉在高炉风口及回旋区内的燃烧特性 |
| 1.2.5 数值模拟在煤粉燃烧过程研究中的运用 |
| 1.3 本文研究内容与研究方法 |
| 第二章 旋流煤粉燃烧器空气动力学特性与 NO_x生成的研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 数学模型 |
| 2.2.1 气相模型 |
| 2.2.2 煤粉燃烧模型 |
| 2.2.3 NO_x 生成模型 |
| 2.3 燃烧室结构和模拟工况 |
| 2.4 模拟结果及讨论 |
| 2.4.1 气体流动特性 |
| 2.4.2 颗粒运行轨迹 |
| 2.4.3 颗粒在中心回流区内的停留时间 |
| 2.4.4 NO_x 分布 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 碳粒燃烧能量分配系数的数值计算研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 碳粒燃烧能量分配系数计算公式的推导 |
| 3.2.1 移动火焰锋面(MFF)模型简介 |
| 3.2.2 碳粒燃烧能量分配系数 |
| 3.3 能量分配系数的数值计算 |
| 3.3.1 煤粉燃烧数学模型简介 |
| 3.3.2 模拟对象及燃料特性 |
| 3.3.3 计算结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 辐射离散传播法在三维圆柱腔体辐射传热计算中的应用 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 DTM 的基本思想 |
| 4.3 三维圆柱腔体辐射换热 DTM 法的实施 |
| 4.3.1 圆柱腔体辐射特征射线方程的建立 |
| 4.3.2 特征射线与吸收面和内部控制体的交点及距离 |
| 4.3.3 辐射源项的计算 |
| 4.4 算例 |
| 4.4.1 与圆筒腔体辐射换热精确解的比较 |
| 4.4.2 煤粉燃烧中的应用 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 高炉风口内空气动力学特性及煤粉燃烧过程的研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 数学模型 |
| 5.2.1 气相模型 |
| 5.2.2 颗粒相方程 |
| 5.2.3 气相与颗粒之间的热交换模型 |
| 5.2.4 水分蒸发模型 |
| 5.2.5 煤挥发分析出模型 |
| 5.2.6 炭反应模型 |
| 5.2.7 气相湍流燃烧模型 |
| 5.2.8 模型的验证 |
| 5.3 高炉风口内煤粉燃烧过程的模拟 |
| 5.3.1 风口结构参数及操作条件 |
| 5.3.2 模拟结果及讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 风口直径对回旋区煤粉燃烧过程影响的研究 |
| 6.1 数学模型 |
| 6.2 模拟结构与操作参数 |
| 6.3 模拟结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 煤粉喷枪热工况数值模拟分析 |
| 7.1 数学模型 |
| 7.2 模拟工况及条件 |
| 7.3 模拟结果与讨论 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 全文总结、创新点及工作展望 |
| 8.1 全文工作总结 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 今后工作展望 |
| 攻读博士学位期间发表或已录用的论文 |
| 致谢 |
（10）基于辐射图像的高炉回旋区温度场重构关键技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 回旋区温度场与辐射图像的关联性研究现状 |
| 1.3 辐射图像与回旋区温度场关联性研究现状分析 |
| 1.4 主要研究内容和技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 主要研究技术路线 |
| 2 回旋区传热传质过程与数值模拟研究 |
| 2.1 回旋区形成动力学条件 |
| 2.2 回旋区大小计算 |
| 2.3 回旋区传热传质数学描述 |
| 2.3.1 气粒两相湍流连续方程 |
| 2.3.2 煤粉热解挥发率 |
| 2.3.3 简化的化学反应方程 |
| 2.4 数值解法的边界条件 |
| 2.4.1 气粒两相湍流连续方程求解的边界条件 |
| 2.4.2 化学反应方程模型求解的边界条件 |
| 2.5 高温鼓风对回旋区流动影响的数值模拟计算案例 |
| 2.5.1 数学模型 |
| 2.5.2 边界条件与数值解法 |
| 2.5.3 计算结果及分析 |
| 2.6 回旋区流场数据库 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 回旋区弥散介质辐射特性研究 |
| 3.1 回旋区弥散介质的辐射特征 |
| 3.2 气态产物的辐射特性 |
| 3.3 焦炭固态粒子产物的辐射特性 |
| 3.3.1 煤粉粒子的辐射特性计算方法 |
| 3.3.2 煤灰粒子的辐射特性 |
| 3.3.3 焦炭粒子的辐射特性 |
| 3.3.4 碳黑粒子的辐射特性 |
| 3.4 气体与固体粒子混合物的辐射特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 直吹管窥视孔方向 CCD 探测器成像过程研究 |
| 4.1 CCD 成像系统的光学模型 |
| 4.2 CCD 空间测量方面 |
| 4.3 回旋区内弥散介质辐射成像过程 |
| 4.4 回旋区内焦炭燃烧火焰辐射成像假设 |
| 4.5 CCD 快门时间控制模型 |
| 4.5.1 CCD 的工作原理 |
| 4.5.2 CCD 快门时间控制模型 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 灰体假设下辐射图像与温度关联模型及实验研究 |
| 5.1 窥视孔方向CCD 光辐射度学原理 |
| 5.2 窥视孔方向CCD 辐射图像数字化原理 |
| 5.3 单光谱辐射图像与发光体辐射强度关联模型 |
| 5.4 辐射图像双基色与温度关联模型 |
| 5.4.1 误差理论分析 |
| 5.4.2 比色测温法的改进 |
| 5.4.3 回旋区燃烧火焰辐射的灰性假设校正 |
| 5.5 实验研究 |
| 5.5.1 黑体炉辐射图像与温度的标定与分析 |
| 5.5.2 煤气燃烧辐射图像与温度场关联实验研究与讨论 |
| 5.5.3 火焰辐射图像比色测温模型标定实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 回旋区燃烧火焰辐射能传输过程研究 |
| 6.1 辐射传递方程 |
| 6.1.1 火焰层析投影温度重建计算模型 |
| 6.1.2 弥散介质中辐射传递过程与辐射传递方程 |
| 6.2 回旋区三维辐射传热的Monte Carlo 解法 |
| 6.2.1 回旋区炉内辐射传热的计算方法 |
| 6.2.2 蒙特卡洛法 |
| 6.2.3 风口回旋区辐射传递计算的难点 |
| 6.3 Monte Carlo 辐射传递方程 |
| 6.3.1 求解辐射传递方程原理 |
| 6.3.2 辐射传递因子与计算研究 |
| 6.3.3 能束的追踪和RD 数的计算 |
| 6.3.4 Monte Carlo 算法程序对称性验证 |
| 6.4 Monte Carlo 应用实例 |
| 6.5 基于辐射图像逆问题的回旋区三维温度场重建 |
| 6.5.1 微元体发射到达接收面的辐射能占该微元发射总辐射能的份额 |
| 6.5.2 窥视孔CCD 靶面接受的辐射能占其总接受辐射能的份额 |
| 6.5.3 基于辐射图像逆问题的回旋区三维温度场重建 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 工业应用研究 |
| 7.1 回旋区内部三维温度场检测与诊断 |
| 7.2 灰体假设下回旋区截面的温度检测与诊断 |
| 7.2.1 系统装置 |
| 7.2.2 工业试验条件及试验方法 |
| 7.2.3 现场测试数据及讨论 |
| 7.3 鼓风风温对高炉下部传热过程的影响 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A. 作者在攻读博士学位期间发表的论文 |
| B. 作者在攻读博士学位期间参加的科研项目及获奖情况 |
四、高炉风口直吹管预燃煤粉一维数学模型方程（论文参考文献）
- [1]碳纤维预氧化炉温度特性仿真及其监控系统研究[D]. 李川. 辽宁工程技术大学, 2020(02)
- [2]高炉风口回旋区流动与燃烧特性研究[D]. 丁冬冬. 东南大学, 2019(06)
- [3]生物质半焦应用于高炉喷吹的基础研究[D]. 王朋. 北京科技大学, 2019(02)
- [4]高炉回旋区喷吹煤粉三维模拟[J]. 陈天,程树森. 过程工程学报, 2018(02)
- [5]高炉喷吹中煤粉燃烧过程的数值模拟[D]. 王子侃. 武汉科技大学, 2015(07)
- [6]煤粉灰分成渣特性对高炉喷吹煤粉性能的影响[J]. 孙忠贵. 山东冶金, 2014(05)
- [7]高炉喷吹煤粉催化强化燃烧机理及应用基础研究[D]. 邹冲. 重庆大学, 2014(12)
- [8]甲烷富氧分段燃烧NOx排放特性的数值模拟[D]. 王锋. 重庆大学, 2009(S2)
- [9]煤粉燃烧空气动力学特性与燃烧过程的数值模拟及其应用[D]. 顾明言. 上海交通大学, 2008(06)
- [10]基于辐射图像的高炉回旋区温度场重构关键技术研究[D]. 欧阳奇. 重庆大学, 2007(05)