基于CFD的秸秆颗粒流化特性模拟

在秸秆流化床锅炉中,秸秆颗粒的流化特性对燃烧效率、床料聚团及积灰等有重要的影响。采用计算流体力学软件FLUENT对秸秆颗粒在流化床内的流动情况进行数值模拟,并分析颗粒直径对最小流化速度、颗粒速度场和平均体积分数的影响。结果表明,颗粒最小流化速度与颗粒直径呈现近似线性的关系;达到流化状态后,流化床的床层压降不会随颗粒直径的改变而改变;随着颗粒直径的增加,床层高度减小,床内固相的体积分数增加,气泡直径增大,气泡破裂时引起的床层表面波动增大。分析结果能够为秸秆流化床锅炉的优化设计和运行提供指导。      

抗结渣生物质固体颗粒燃料燃烧器研究

针对我国秸秆类生物质颗粒燃料灰含量高、灰熔点低而导致燃烧过程中易结渣、燃烧器易熄火、燃烧不稳定等问题,采用多级配风原理,设计出高效双层燃烧筒装置,实现三级配风,同时研究了螺旋清灰破渣机构,并在此基础上研制了生物质颗粒燃料燃烧器。采用玉米秸秆颗粒燃料和落叶松木质颗粒燃料进行了燃烧试验,试验结果表明,本燃烧器的多级配风结构和破渣清灰机构设计合理,燃烧效率达到91%,能够有效地将燃烧过程中产生的灰渣排出,结渣率明显下降,实现了连续稳定燃烧。与瑞典PX-20型燃烧器相比,以玉米秸秆颗粒为燃料时,本燃烧器燃烧效率提高了9%、结渣率降低了25.94%,燃料适应性广。     

生物质燃料脉动燃烧器的设计

将自激脉动燃烧技术应用于生物质燃烧,既能够提高生物质的燃烧效率,又能减少烟气污染物的排放量.针对生物质燃料与脉动燃烧设计中的问题,进行了有关生物质燃料脉动燃烧器设计的理论研究,分别对外形尺寸、炉膛结构、进料装置、炉箅子、清灰以及除渣装置等进行分析与设计.实验证明,所设计的燃烧器能够稳定与持续燃烧,炉膛温度保持在800～1 000℃之间,避免了高温结团和结渣的产生.     

水洗及水浴对秸秆燃料燃烧结渣特性的影响

碱金属的存在使得生物质秸秆在燃烧过程中会出现结渣问题。采用水洗及水浴的方法对小麦秆、稻秆、玉米秆碎屑进行预处理,测定其烧结强度指数(SII值),考察水洗及水浴对秸秆燃烧结渣特性的影响。结果表明:秸秆经水洗及水浴预处理后,样品的烧结强度指数明显减小,可以达到缓解结渣的效果。     

柱形生物质和石英砂传热实验与模拟研究

从实验和模拟两方面,利用虚拟球元法改进传统的计算流体力学耦合离散单元法(DEM-CFD),对流化床内的柱形生物质和石英砂的流动传热过程进行了研究。建立了混合流动与传热的实验系统,并进行了模拟和分析,结果表明:双组分颗粒混合指数(MI)经过迅速增加、缓慢增加以及稳定期3个阶段。随着表观气速的增加,颗粒混合指数升高,一定范围内的高气速有利于柱形生物质和石英砂的混合。加热后的柱形生物质和石英砂的初始温度为120℃,流化空气为常温25℃。流化过程中,柱形生物质颗粒温度普遍大于石英砂的温度。当表观气速比较小时,双组分颗粒的混合受到限制,流化床内不同高度的颗粒平均温度差较大;表观气速较大时,流化床颗粒平均温度差不明显。虚拟球元解决了传统DEM-CFD计算模型不适用于大尺寸柱形颗粒系统的问题。对比红外热图像和模拟结果,实验值和模拟结果比较接近,改进的DEM-CFD方法可以较好地模拟柱形生物质和石英砂的流动传热。     

烟秆颗粒微波干燥设备的设计

为了设计出高效的烟秆颗粒微波干燥设备,将烟秆颗粒作为试验材料,设置微波功率、物料厚度及干燥室压力为试验因素进行多因素正交试验,结果表明:微波功率对烟秆颗粒干燥速率影响效果显著;当干燥室压力为-24.3 k Pa、微波功率为695.7 W、物料厚度为12.9 mm时,烟秆颗粒制备生物质燃料条件最佳。同时,根据工艺参数设计烟秆颗粒的微波干燥设备,对干燥设备输送机关键零部件进行选型,确定了微波干燥功率,设计并搭建了微波干燥控制系统。     

不同因素对烟秆颗粒压缩成型影响的试验研究

由于烟秆颗粒压缩成型与一般常见秸秆物料的压缩不同,因此通过自制压缩模具和100T硫化机对粉碎后的烟秆颗粒进行了压缩成型试验,分析了不同粒度大小、不同喂入量和不同成型压力对粉碎后烟秆颗粒压缩成型块压缩密度、松弛密度和松弛比的影响。研究结果表明:成型压力对烟秆压缩成型的影响十分显著,增大成型压力是改善压缩块性能最有效的方式;其次是粒度大小,粒度越小越易压缩成型,但粒度太小有可能会影响烟秆颗粒的下一步处理;而喂入量对烟秆压缩成型的影响并不显著,但鉴于喂入量对实际生产的重要性,其作用机理仍需进一步研究。     

玉米秸秆颗粒燃料抗结渣剂效果的比较

为解决秸秆类生物质颗粒燃料的结渣问题,通过在玉米秸秆中分别添加4种添加剂,对其结渣率、灰熔融特性、燃料特性等开展试验研究,并进行验证试验。结果表明,添加质量分数3%的MgCO3、CaCO3、Al2O3添加剂均可有效改善结渣效果,其中MgCO3的抗结渣效果最好,结渣率近似为零;CaCO3添加剂结渣率低于10%,抗结渣效果性价比最高。同时,添加添加剂对燃料的燃烧性能无明显影响。这为解决玉米秸秆等生物质固体成型燃料的结渣问题提供了技术依据。     

烟秆颗粒的微波干燥动力学与能耗分析

为了更优地设计烟秆颗粒的微波干燥设备,开展了烟秆颗粒微波干燥过程中的装载量、微波功率对干燥时间、干燥速率及单位能耗等影响的试验,采用了微波工作频率为2 450MHz、输出功率为0.7k W的微波干燥设备,对装载量范围为33~169g的烟秆颗粒进行干燥。结果显示:干燥过程为升速、恒速与降速3个阶段,恒速阶段时间较长。采用了5种干燥数学模型对试验数据进行非线性回归拟合求解,通过比较决定系数、残差平方根,发现Logarithmic模型是表达烟秆颗粒微波干燥的最优模型,其干燥系数k随着装载量的增大而减小。在装载量为33~169g时,通过提高装载量能够高微波干燥效率(8.21%~22.12%),同时降低单位能耗(15.45~39.25MJ/kg)。     

拔秆粉碎一体化烟草拔秆机设计与试验

针对丘陵山区土壤黏重导致现有烟秆拔取装备作业效果差,烟秆拔取后无后续处理等问题,基于烟叶种植农艺要求和丘陵山区烟田特点,创新设计了一种对辊双螺旋组合式烟秆有序拔取装置。根据烟秆的相关物理参数,对拔取过程中烟秆进行受力分析,以此优化拔取装置双辊轴的设计以及安装位置,实现烟秆有序拔取。创新设计一种烟秆横向有序输送后粉碎归集装置,阐述了其工作原理,利用Creo三维软件对整机进行三维建模,并制作了样机。在实验烟田进行了烟草拔杆机性能试验,试验结果表明,所设计的拔取粉碎一体化烟草拔杆机能够满足烟秆拔取以及粉碎要求,平均烟秆拔取率为95.8%,平均拔秆效率为2亩/小时,从而验证了烟草拔秆机理论分析与设计的准确性及合理性。研究结果可为丘陵山区烟草拔秆机研究提供参考。     

温度胁迫下烤烟幼苗的生理生态响应研究

温度是决定烤烟幼苗生长发育的重要因子之一,影响着烟叶最终的产量和品质。南方多数烟区育苗阶段早春低温和后期高温严重影响着健壮烟苗的培育。为此,选用云烟87,Msk326,中烟103和贵烟4号等4个烤烟品种烟苗在低温(8℃)、高温(39℃)和对照(25℃)分别处理3d,测定其部分生理生态指标,研究烤烟幼苗受到温度胁迫后的生理生态适应性。结果表明,4个品种在受到高温和低温胁迫后,电解质渗透率、丙二醛含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量均显著上升,且低温胁迫对烟草造成的危害高于高温胁迫造成的危害;而叶绿素含量、根系活力、POD和CAT酶活性则因不同品种的耐寒与耐热性不同而表现出不同的变化趋势,说明不同品种对温度胁迫存在着不同的生理生态响应机制。     

水轮机的磨蚀失效特性

为了用更加科学的方法防治和减轻黄河流域水电站的泥沙磨蚀,有必要采用真实的黄河原型沙对水轮机材料的磨蚀失效特性进行研究．采用郑州花园口的黄河原型沙,在实验室条件下,以黄河三门峡水电站的实际情况为基础,通过测定3种不同泥沙含量、6种不同流速条件下2种水轮机材料1Cr18Ni9Ti和ZG0Cr16Ni5Mo的磨蚀失重量和磨蚀失重率,并对试验结果进行定性和定量分析,获得了水轮机在黄河原型沙环境下磨蚀量与磨蚀时间、磨蚀量与流速、磨蚀量与含沙量之间的关系及其回归式,并得到了2种试验材料的磨蚀失效特性的数学模型．试验结果表明：在含沙量相同的情况下,无论哪种材料,其磨蚀失重量均随着流速的增大而增大;在流速相同的情况下,材料的失重量随着流体含沙量的增大而增大;磨蚀随着时间的延续而增大．由回归式可知,在黄河原型沙和水动力学环境下,金属材料的磨蚀量大约与流速的3次方、含沙量的1次方和时间的1次方呈正比．     

烤烟幼苗根系在低温胁迫后的形态及生理生态响应

根系作为重要的吸收器官和代谢器官,其生长状况不仅直接控制着植物吸收水分和养分,而且制约着植株地上部分生长的好坏。温度是影响烤烟幼苗根系发育的重要因素之一。南方多数烟区育苗阶段早春低温严重,影响着健壮烟苗的培育。为此,选用云烟87(YY87)、Msk326(K326)和云烟85(YY85)等3个品种烤烟幼苗,在5～7℃条件下分别处理2,4及6d,研究烤烟幼苗根系在低温胁迫后的形态及生理生态响应。结果表明:YY87低温胁迫处理不同时间后,SOD,POD,CAT酶活性均有不同程度上升;K326在处理2 d及4 d后,3种酶活力均较对照明显下降;而YY85的SOD酶活性上升,CAT和POD活性则表现下降。就根系活力而言,YY87在不同低温处理时间均表现为上升;而K326及YY85则表现为短时间(2d)低温胁迫根系活力受到抑制,随着处理时间延长,其根系活力又逐渐增强。低温处理2d后,YY87根平均直径、根表面积和根体积显著下降,但随着胁迫时间延长则恢复正常;K326则在低温处理2d后根直径、根长、根表面积和根体积均达到最大,其后逐渐降低;YY85则表现根表面积和体积均有不同程度下降。由此表明,不同品种幼苗根系受到低温胁迫后其根系形态及生理生态指标存在着不同的响应机制。     

油气田套管用钢两相流流动腐蚀

采用旋转圆柱电极流动腐蚀装置并辅以电化学工作站,研究了不同砂粒质量分数、不同流动腐蚀时间对N80油气井套管钢在含砂、含Cl^-液固两相流中流动腐蚀的失重速率和腐蚀电化学行为的影响规律.利用Smartzoom 5超景深三维数码显微镜对流动腐蚀后试样表面进行分析表征.结果表明:N80钢在含砂、含Cl^-液固两相流中的流动腐蚀形貌为典型的颗粒切削痕迹,并伴有腐蚀凹坑,流动腐蚀机理为机械冲刷和电化学腐蚀协同作用;在砂粒质量分数1%~3%的范围内,随砂粒质量分数增大,流动腐蚀速率增大,砂粒质量分数增大到4%以上后,较大的砂粒质量分数形成“屏蔽作用”,反而降低了流动腐蚀速率;在2种因素变化情况下,N80钢流动腐蚀阴极极化曲线极化率远大于阳极极化曲线极化率,腐蚀反应受阴极氧的去极化反应控制;随时间的增加,N80钢流动腐蚀失重量呈线性增加,腐蚀速率逐渐降低,在9 h时达到最低,之后腐蚀速率反而升高.     

热泵除湿对密集烘烤温度场和品质效果的影响

为探究热泵水热分离除湿方式对密集烤房烘烤效果的影响,以粤烟97烟叶为样品,设计了热泵除湿(HP)和传统燃煤(TC)密集烤房烘烤效能试验,通过采集系统获得烤房内22个测试点温度和烤房电耗数据,分析2种方式密集烤房的温度场均匀性问题,并结合烤后烟叶经济成本、外观质量和主要化学成分等多个特征指标,明确HP方式能有效提高烟叶品...     

Evaluation of the sand-trap structures of the Wonji-Shoa sugar estate irrigation scheme, Ethiopia

A study was undertaken to evaluate the performance of sand-traps at Wonji-Shoa Sugar Estate, Ethiopia. Inflow and outflow samples from the sand-traps and deposited sediment samples from the sand-traps, main canal, and reservoirs were taken. The samples were analyzed for sediment concentration and particle size distribution. During the study period, the sand-traps were performing satisfactorily in removing a good portion of suspended sediment (as high as 63% in case of sand-trap A and 54% in case of sand-trap B) in the week after flushing and they were performing poor (as low as −40% in case of sand-trap A and 6% in case of sand-trap B) when the sand-trap was running without flushing for about two months. Sediment particle size analyses of the samples indicated that the sand-traps retained almost all the sand fractions (90–95%) greater than 0.15 mm. Fifty to sixty percent of the sediment particles passing the sand-traps into the main canal was smaller than 0.002 mm. Sieve analyses of the bed materials taken from the sand-traps showed that particles up to medium gravel size (6.3–13.2mm) were entering the sand-traps and almost all were trapped. This result shows that performance of the sand-traps under the existing sediment load of Awash River was found to be satisfactory. However, it was observed that performance level of the sand-traps was very much dependent on the flushing interval of deposited sediment.     

漂浮育苗病虫害物理防治集成技术及应用

通过对育苗物资物理消毒设备及技术、烟苗剪叶机物理消毒配套设备及技术的研究与开发,旨在对育苗物资及剪叶工具进行消毒,同时利用温室电除雾防病促生机和静电灭虫灯降低烟苗病虫害、促进烟苗生长。试验结果表明,电除雾防病促生系统在促进根系发育和烟苗生长上起到一定作用;利用2DJ-200型静电灭虫灯采取的物理防治技术能有效降低育苗棚各区域内虫口数量;原子氧喷系统对TMV、CMV、PVY、灰霉病等病原有一定的抑制作用,与烟株田间发病率有直接关系;漂浮育苗病虫害物理防治集成技术对于烟株田间生长作用不明显。      

宁夏平罗盐碱地排水渠道抗冲性野外水槽试验

采用水槽试验的方法来分析宁夏平罗西大滩地区分别以白僵土、沙土所铺设成的排水渠道的稳定性.结果表明,用白僵土铺成的渠道有很强的抗冲性,白僵土的侵蚀及渠道的冲淤变化,主要归因于反复对白僵土的浸润湿化与脱水干燥;沙土粘性小,抗冲性弱,用沙土铺成的渠道在水流作用下纵向横向变形都很大,随着试验的进行,沙土逐渐被河流冲刷带走,渠道...     

钙基催化木屑煤混燃及其对排放、灰分特性的影响

以木屑和褐煤为研究对象,利用循环流化床反应装置,研究了不同燃烧工况下钙基对SO2、NOx排放特性的影响;并通过X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)和等离子体原子发射光谱仪(ICP)测定了底灰的元素、基团和矿物组成,对附加碱金属Ca的灰样进行了熔融特性分析。研究表明,钙基对SO2、NOx的释放有一定的抑制作用。当过量空气系数α为1.0时,石灰石的添加对NOx减排最为明显。且随着木屑含量的减少,NOx产率有所降低;钙基对SO2的脱除受反应温度的影响。在温度为700～900℃、Ca和S质量比为2.0时的固硫脱硫效果最好;在CaCO3的作用下,底灰的熔融现象基本消失。     

基于深度学习与多尺度特征融合的烤烟烟叶分级方法

为实现烤烟等级的快速准确识别,降低人工分级中主观因素对分级结果的影响,提高烟叶分级的准确性和一致性,提出一种基于烤烟RGB图像和深度学习的多尺度特征融合的烟叶图像等级分类方法,采用ResNet50提取烟叶图像特征,并引入基于注意力机制的SE模块(压缩激发模块),增强不同通道特征的重要程度;同时,采用FPN(特征金字塔网络)对提取的由浅及深不同层级的烟叶特征进行融合,以实现烟叶多尺度特征的表达。采集皖南地区6068个烤烟的正面和背面图像用于建模和分析。结果表明,提出的烟叶分级方法的分级正确率比经典CNN(卷积神经网络)高出5.21%,分级模型在新批次7个等级烟叶上的分级正确率为80.14%,相邻等级的分级正确率为91.50%。因此,采用RGB图像结合深度学习技术可实现烤烟烟叶等级的良好识别,可为烤烟烟叶收购等级评价提供一种新方法。