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第一章 绪论1

1.1 引言1

1.2 我国采用高炉喷煤技术的意义3

1.3 高炉喷煤发展概况5

1.4 高炉富氧喷煤及其发展9

1.5 本书主要内容13

第二章 高炉氧煤喷吹射流动力学16

2.1 三维流场五孔探针计算机测量系统16

2.1.1 五孔探针测速原理17

2.1.2 计算机测量系统18

2.2 高炉氧煤喷吹射流动力学试验研究19

2.2.1 试验模型的相似准则19

2.2.2 氧煤枪及直吹管模型21

2.2.3 试验参数的确定22

2.2.4 试验系统的建立24

2.2.5 试验内容及主要结果25

2.3 氧煤喷吹射流动力学特性27

2.3.1 直吹管横截面上的三维速度分布27

2.3.2 轴向速度最大值沿直吹管轴线方向的变化35

2.3.3 氧煤枪射流动力学特性38

第三章 高炉氧煤喷吹的氧浓度场41

3.1 氧浓度场试验研究41

3.1.1 试验设备41

3.1.2 试验内容及主要结果42

3.2 直吹管内氧浓度分布的主要规律44

3.2.1 直吹管横截面上的氧浓度分布44

3.2.2 氧浓度在直吹管轴线方向上的衰减变化49

3.2.3 氧浓度等值线分布55

3.2.4 局部富氧区域56

第四章 高炉氧煤喷吹的煤粉浓度场61

4.1 红外透射法计算机测量系统61

4.1.1 红外透射法测量原理61

4.1.2 计算机测量系统62

4.2 氧煤喷吹煤粉浓度场试验研究方法64

4.2.1 气-固两相流动模化技术64

4.2.2 氧煤喷吹气-固两相流试验装置67

4.2.3 试验方法及主要内容69

4.3 直吹管内煤粉浓度的分布特性70

4.3.1 直吹管横截面上的煤粉浓度分布70

4.3.2 煤粉浓度最大值在直吹管轴线方向上的变化75

4.3.3 煤粉富集区域与局部富氧区域的匹配80

第五章 煤粉在高炉直吹管内的停留时间分布85

5.1 测量原理及测量装置85

5.1.1 测量原理85

5.1.2 测量装置86

5.2 直吹管内煤粉停留时间测定87

5.3 结果与分析89

5.4 实际喷吹过程煤粉停留时间的推算91

6.1.1 物理模型94

6.1 高炉氧煤喷吹气-固两相流动及传热数学模型94

第六章 高炉氧煤喷吹气-固两相流动及传热数值模拟94

6.1.2 控制方程组95

6.1.3 封闭方程及辅助关系式98

6.1.4 边界条件100

6.2 控制方程的通用形式及其展开102

6.2.1 控制方程的通用形式102

6.2.2 控制方程的展开102

6.3 控制方程组的数值解法104

6.3.1 差分网格105

6.3.2 差分方程105

6.3.3 速度与压力修正107

6.3.4 计算程序108

6.4 数值模拟结果与分析109

6.4.1 计算结果与实测值的比较109

6.4.2 高炉氧煤喷吹气—固两相流动及传热计算结果与分析112

7.1 不同煤种的形成过程127

第七章 高炉喷吹煤粉的显微结构及燃烧方式127

7.2 煤种的显微组分129

7.2.1 有机显微组分129

7.2.2 无机显微组分132

7.3 煤种显微组分的性质133

7.3.1 褐煤的显微组分性质133

7.3.2 烟煤的显微组分性质133

7.3.3 无烟煤的显微组分性质134

7.4 不同显微组分的燃烧方式134

7.4.1 层状燃烧135

7.4.2 内孔燃烧135

7.4.3 内外同时燃烧135

7.4.4 裂隙燃烧136

7.4.5 内孔膨胀燃烧136

7.4.6 碎裂燃烧136

7.4.7 爆裂燃烧136

8.1.1 高炉直吹管模拟实验装置138

8.1 高炉喷吹煤粉富氧燃烧试验138

第八章 富氧对煤粉燃烧的作用138

8.1.2 实验内容及方法141

8.2 不同煤种富氧燃烧的结果分析144

8.3 不同粒径煤粉富氧燃烧结果分析148

第九章 煤粉喷吹方式152

9.1 不同喷吹方式时煤粉燃烧实验153

9.1.1 实验内容及条件153

9.1.2 实验结果154

9.2 不同喷吹方式时煤粉燃烧的数学模型155

9.2.1 模型的建立155

9.2.2 煤粉在直吹管气流中的运动及轨迹156

9.2.3 煤粉与高温气流的热交换160

9.2.4 煤粉在高温气流中的化学行为162

9.3 计算方法164

9.3.1 喷吹条件及物性参数164

9.4 计算结果与实验结果的比较166

9.3.2 计算方法166

9.5 前后喷枪煤量之比及喷枪距离对煤粉燃烧的影响168

9.6 双枪前后喷吹与单枪喷吹的比较168

9.7 不同喷吹方式时煤粉的燃烧过程分析170

第十章 煤粉混合燃烧176

10.1 流化杯实验177

10.1.1 实验装置177

10.1.2 实验方法177

10.1.3 实验用煤种的性质178

10.2 实验结果及讨论179

10.2.1 无烟煤与烟煤的混合燃烧179

10.2.2 无烟煤与褐煤的混合燃烧182

10.2.3 烟煤与褐煤的混合燃烧184

10.2.4 无烟煤与烟煤配比后再混以少量褐煤时的燃烧185

10.3 煤粉混合燃烧的理论分析187

11.1 煤粉燃烧促进剂194

第十一章 煤粉催化燃烧194

11.2 煤粉催化燃烧实验195

11.2.1 实验内容195

11.2.2 实验结果及讨论197

11.3 燃烧促进剂的效果分析201

11.3.1 1＃煤的热分析测试201

11.3.2 2＃煤的热分析测试204

第十二章 高炉炉前供氧及安全控制技术207

12.1 高炉氧煤枪富氧喷吹的特点及对供氧系统的要求207

12.1.1 高炉氧煤枪富氧喷吹的特点207

12.1.2 高炉氧煤枪富氧喷吹对供氧系统的技术要求208

12.2 高炉炉前供氧及安全控制方式209

12.2.1 总管供氧及安全控制方式209

12.2.2 支管供氧及安全控制方式210

12.3 高炉炉前供氧及安全控制综合系统及其应用211

主要参考文献214