钢铁厂煤气管网系统的瞬变流分析及模拟

【摘要】： 随着钢铁企业的快速发展,钢铁厂煤气管网系统输送煤气能力大大增强,结构也越来越复杂。钢铁冶炼过程中所产生的副产煤气主要有高炉煤气(BFG)、焦炉煤气(COG)、转炉煤气(LDG)以及它们的混合煤气,煤气管网担负着输送这些煤气的任务。然而,煤气管网中的压力和流量并不是稳定的,由于各用户的开启和关闭,导致煤气管网压力波动,更糟糕的是,某些大用户发生甩负荷时将导致管网系统中产生瞬变流现象,而瞬变流产生的压力波动带来的危害非常大,因此,研究钢铁厂煤气管网的瞬变流是十分必要的。 以往人们研究瞬变流主要针对输水管道和天然气管道,而且研究单管道较多,管网相对较少,对于钢铁厂煤气管网系统的瞬变流研究至今很少见到相关文献和报道。鉴于钢铁厂煤气管网瞬变流研究的现状,本文在前人研究理论的基础上,通过扩充和借鉴,对钢铁厂煤气管网系统瞬变流现象进行了较为系统的研究。 本文的主要结论可以概括成如下几方面: 首先,总结钢铁厂的现实基本情况,分析管网基本构成设备和管网分布结构,分析副产煤气种类、成分和流量,总结产气用户类别和产气流程、耗气用户类别和使用煤气情况、煤气柜工作过程、放散塔放散过程、自备电厂运行和消耗煤气情况等等,并将管网及管网中的设备进行简化,得出钢铁厂煤气管网系统的基本结构模型。 其次,以钢铁厂管网结构为基础,推导了稳态时煤气管网中单管道压力和流量分布求解方法,探讨了环状和枝状管网节点压力及流量的求解方法,并根据钢铁厂管网的具体情况,确定了稳态时一些边界条件的求解方法,从而确定稳态时管网水力计算的基本模型。 然后,以单管道瞬变流为例,分析了瞬变流发展的基本过程,推导了压力波传播速度,总结现有的几种瞬变流计算方法,以稳态时计算出来的节点压力和流量为初始条件,推导了瞬变流特征线解法,探讨了瞬态时一些边界条件参数确定的方法,从而形成管网瞬变流计算的基本模型。 最后,根据以上研究的理论,分别对单管、串联管、分岔管和钢铁厂简单煤气管网系统进行了瞬变流模拟,并对模拟结果进行了分析,证实了本文给出的研究理论的合理性和正确性。并结合模拟情况,在防范管网系统发生瞬变流方面提供了一些建议和看法。 【关键词】：钢铁厂 煤气管网系统 压力波 瞬变流 特征线方程
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TF083.4
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究的背景10-13
• 1.2 国内外研究状况13-15
• 1.2.1 国外研究状况13-14
• 1.2.2 国内研究状况14-15
• 1.3 本文研究的目标及内容15-16
• 第二章 钢铁厂煤气管网系统模型16-29
• 2.1 副产煤气的基本特点16-19
• 2.1.1 钢铁厂副产煤气成分16-17
• 2.1.2 钢铁厂副产煤气产销正态分布17-19
• 2.2 管网结构19-22
• 2.2.1 管道基本性质19
• 2.2.2 管网基本结构19-22
• 2.3 管网中的设备22-29
• 2.3.1 产气用户22-24
• 2.3.2 耗气用户24-25
• 2.3.3 煤气柜25-26
• 2.3.4 放散塔26
• 2.3.5 煤气混合站和加压站26-27
• 2.3.6 管网系统中间节流元件27-29
• 第三章 钢铁厂煤气管网稳态水力计算的基本理论29-50
• 3.1 煤气管网稳态模型29-43
• 3.1.1 煤气管网流体基本方程29-30
• 3.1.2 水平管道的流量计算基本公式30-33
• 3.1.3 环状管网稳态模型33-41
• 3.1.4 枝状管网的稳态模型41-43
• 3.2 边界条件和初始条件43-48
• 3.2.1 边界条件43-46
• 3.2.2 初始条件46-48
• 3.3 管道的摩阻系数48-50
• 3.3.1 煤气管道摩擦阻力损失计算48-49
• 3.3.2 局部阻力损失49-50
• 第四章 钢铁厂煤气管网瞬态水力计算的基本理论50-72
• 4.1 瞬变流基础50-54
• 4.1.1 瞬变流的概念50-51
• 4.1.2 压力波传播过程51-52
• 4.1.3 压力波传播速度52-53
• 4.1.4 瞬变流的基本算法类型53-54
• 4.2 瞬变流计算基础理论54-72
• 4.2.1 特征线方程的推导55-59
• 4.2.2 瞬变流计算的边界条件59-69
• 4.2.3 整个管网系统分段及程序计算流程图69-72
• 第五章 钢铁厂煤气管网瞬变流计算模拟及分析72-89
• 5.1 单管道特征线法模拟求解及分析72-75
• 5.1.1 模拟条件72-73
• 5.1.2 模拟结果及分析73-75
• 5.2 串联管道特征线法模拟求解及分析75-77
• 5.2.1 模拟条件75
• 5.2.2 模拟结果及分析75-77
• 5.3 分岔管道特征线法模拟求解及分析77-78
• 5.3.1 模拟条件77
• 5.3.2 模拟结果及分析77-78
• 5.4 钢铁厂煤气管网特征线法模拟求解及分析78-86
• 5.4.1 模拟条件79-80
• 5.4.2 模拟结果及分析80-86
• 5.5 钢铁厂瞬变流的预防86-89
• 5.5.1 建立能源管理中心86
• 5.5.2 提高动力调度业务人员素质，增强职工安全意识86
• 5.5.3 改建、增添煤气柜，提高管网缓冲能力86-87
• 5.5.4 改造、添加煤气放散塔，稳定管网压力87
• 5.5.5 增添缓冲用户87
• 5.5.6 分析各用户可能发生甩负荷的各种情况，建立相应预案87
• 5.5.7 煤气管道的重新设计87-89
• 第六章 结论及展望89-91
• 6.1 结论89
• 6.2 有待解决和深化问题89-90
• 6.3 对论文的展望90-91
• 参考文献91-94
• 致谢94-95
• 附录(攻读学位期间发表论文及科研情况)95

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

宝钢高炉煤气系统平衡实践    邓万里,陈伟昌

焦炉煤气初冷系统余热利用    胡新亮;

给水管网系统中的水力瞬态工况模拟    伍悦滨;曲世琳;刘天顺;

浅谈钢铁厂煤气管道的规划与设计    王恩坤;高俊荣;

“三点法”找离心式风机叶轮平衡的理论分析公式推导及应用    张金意;

邯钢西区煤气管网改造及效果分析    薛士科,马艳丽,李盈涛

钢铁企业煤气平衡问题的探讨    张琦,蔡九菊,杜涛,刘汉桥,张立宏

流体输配管网水力计算软件的开发    李兴友;范亚明;葛丽芳;付祥钊;

梅钢高炉煤气系统平衡实践与思考    王自龙

攀钢富余焦炉煤气的综合利用    赵迪锋;

水击方程的完善与计算研究    李树慧

液体管道瞬变流动分析及其应用研究    岑康

钢铁厂剩余煤气在CCPP上利用的配置优化研究    覃勇付

Mg-Sc合金的热力学性质计算    周鸿翼;

对称配筋小偏心受压构件的截面设计    李平先,毕苏萍

半正定矩阵迹的两个不等式    朱广化

高炉冶炼低硅生铁的热力学分析    王相力;王再义;刘德军;邢本策;杨大正;

多重化学平衡的计算及其应用    王自瑾;

神经网络方法在计算蔗糖溶液粘度值中的应用    王吉华,袁翔,孙梅霞

皮棉卸料器的压力补偿设计    孙居彦;

有间隙的机械系统自激振动分析—加权平均法    何芝仙,李华凯,吴善初

建平县大管径城市供水管路水锤防治措施    刘淑珍;苏建伟;黄志刚;

一种用迭代法求一元二次方程的根及收敛情况    黄荣华

焦炉延长结焦时间后出现的问题及解决方法    罗进;张俊;

不同类型散热器流量变化对散热量的影响    李美芹;张双喜;许冬梅;刘翠娜;

废热溴化锂吸收式动力、冷、热量梯阶转换系统的研究    张秀芳;金苏敏;

实割实测数据支持下的县级尺度冬小麦产量遥感估测    陈联裙;张群;张锦水;潘耀忠;

可持续发展概念的广谱分析    张玉祥;

孔隙度敏感系数的数值计算    刘福平;杨长春;

自蔓延高温合成法固化高放核废料的研究    郭志猛;高峰;杨珂;张瑞珠;李艳;

浮法玻璃熔化过程热量消耗的DTA研究    李长久;王晋珍;孟政;姜宏;黄幼榕;崔竹;

静态破碎剂研究进展    闫军;易建政;崔海萍;

非线性动态电路的数值解法    刘庆恒;王巨丰;覃丙川;郭奕亿;

密度锁内水力特性的研究    谷海峰

拜耳法赤泥高温相转变规律及铁铝钠回收研究    刘万超

基于动力指纹的结构损伤识别可靠度方法研究    谭林

低品位氧化铅锌矿硫化—浮选工艺及理论研究    李勇

从含锌铟复杂物料中提取金属铟新工艺的研究    刘大春

二元Pb合金结构和性质的分子动力学模拟及真空蒸馏实验研究    刘媛媛

若干铅基合金真空蒸馏分离提纯的研究    贾国斌

高性能反应烧结碳化硅陶瓷材料制备及其性能研究    邓明进

高压天然气管网动态模拟与壅塞流动特性研究    刘庆堂

PTFE/A1含能反应材料力学性能研究    徐松林

基于随机模型的IGS台站高精度解算及其时间序列分析    丁凯

自动杀青理条机传动机构的创新设计与动态仿真    李国一

基于钨酸基无机—有机层状混杂结构的钨系微纳米晶材料的制备与表征    温合静

超重力燃烧合成YAG陶瓷热力学计算及过程仿真    纪文文

水下爆炸冲击载荷的SPH算法研究    陈娟

单点锚泊系统动力学建模仿真与姿态控制研究    王大治

叶栅附体对直叶水轮机的性能干扰研究    孟巧

大型舰船在补给过程中的操纵性    朱碧春

内河破冰船艏部型式研究    刘禹

窄扁管水—水换热器流动与传热特性研究    王刚

孔口出流公式作为解水击连锁方程边界条件的局限性    万德华

对大型钢铁联合企业煤气平衡问题的探讨    孙贻公

水锤诱发弱约束管道流固耦合振动频谱分析    张立翔,黄文虎,A.S.Tijsseling

环境温度对燃气轮机功热并供装置及联合循环变工况性能的影响    张娜,蔡睿贤

燃气-蒸汽联合循环发电机组轴系配置的思考    邓小文,肖小清,张俊杰

一种新的弹性水击计算方法    孟安波,殷豪,叶鲁卿

供水系统的费用函数、理想管径与经济流速    姜海波

水电站的水击计算    于奎,王正君,李广胤

水头损失对水击计算的影响分析    侯咏梅,杨玲霞,黄文力

水击计算与方程的实验验证    倪昊煜,杨玲霞,吴建平,范如琴

输水管道系统水流冲击截留气团与含气水锤研究    郑源

水击理论与计算研究    侯咏梅

水击理论研究    倪昊煜

吴县钢铁厂节约能源增加利润的一些经验    

邢台钢铁厂两座煤气柜安全投产    邢钢 ,杨以润

玻纤滤材在300立方米中型高炉上的应用研究技术鉴定会在洛阳召开    朱钰之

推行模拟市场独立核算　努力降低能源消耗    

俄罗斯钒工业及其发展前景(续)    杜厚益

冶铸轧一体化批量计划编制新技术    马天牧,张蕾,胡国奋,郑秉霖,柴天佑

高效液相色谱法测定某钢铁厂地区大气颗粒物PM_(2.5)中16种多环芳烃    高少鹏;刘大锰;安祥华;陈晶;

POSCO进军中国钢铁产业    欧阳晓璇;

鞍山钢铁厂建造高炉煤气发电装置    吉桂明;

六角钎杆修制工艺及设备改进    

抗战时期西部钢铁工业兴衰评述    刘萍;

高炉煤气在钢铁厂的应用    张琦;蔡九菊;吴增福;宋军;吴复忠;葛红;

钢铁厂节能减排及余热回收利用若干关键技术研究与发展    蔡九菊;

膳食营养降低儿童贫血发生率两年观察    陈远珠;

新一代钢铁厂循环经济发展模式的构建    张福明;

钢铁厂工程设计的创新与实践    张福明;颉建新;周颂明;

钢铁厂低锌粉尘处理技术发展方向分析    王东彦;顾德仁;

钢铁厂绿化的作用及特点    杜娟;

钢铁厂周围农田土壤与河流淤泥的磁学性质及环境意义    张春霞;乔庆庆;黄宝春;

钢铁厂周围不同介质的磁学性质及环境意义    张春霞;黄宝春;

比拼米塔尔 宝钢并购第一单    本报记者　 王凤君

首钢京唐钢铁厂开工在即    记者 陶琳

霍邱向合钢抛搬迁“绣球”    本报记者 吕兵

首钢京唐公司成品码头工程开工建设    宝东 光宇 李响

阿尔戈马钢铁厂转炉工艺的改进措施    黄慧琴 陈松

省科协领导到三明调研    黄国慧

首钢京唐公司钢铁厂焦炉点火烘炉    李斌通讯员 宝东 李响

闯出一条新路子    梁福娟

钢铁股：投资、投机两相宜    北京首放

安赛乐·米塔尔印度项目粗钢年产能提高到2000万吨    

流化床的流动模拟及结渣现象的探讨    王昕

梯级调水系统瞬变流分析及优化调度研究    刘梅清

泵系统最优阀调节策略及水锤控制方法研究    冯卫民

全液压推土机液压与控制系统研究    易小刚

往复式热循环多孔介质燃烧系统特性研究与数值模拟    王关晴

长距离输水系统的非恒定流特性研究    万五一

混沌分析方法及其在气-固流化床中的应用    段文锋

高压共轨喷油控制策略及共轨管优化设计研究    裴海灵

血压波动性增高致微循环异常和左心室肥厚及其机理的实验研究    赵晓民

尘肺病程特征及粉尘对背根神经元钙通道影响的研究    杨海兵

钢铁厂煤气管网系统的瞬变流分析及模拟    沈丁洋

压力波动模拟试验系统的仿真分析    陈一帆

钢铁厂剩余煤气在CCPP上利用的配置优化研究    覃勇付

水电站瞬变流计算方法研究及计算程序开发    郜振华

基于生产工艺及其物流系统分析的钢铁厂路网系统再规划问题研究    何小玲

气固循环流化床压力波动时间序列非线性分析    周巍巍

简单实验管道中的水击计算    冯明

柴油机高压共轨系统压力动态特性模拟    颜松

电控柴油机共轨管内压力波动性研究    梁超

由“钢铁过热”引发对政府职能转变的思考    周云