引言

高炉煤气是钢铁厂高炉炼铁生产过程的副产煤气资源，虽排放量较大，但热值低、含尘量高，利用水平有待进一步提升。研究高炉煤气的燃烧特性与高效利用对于钢铁企业降本、增效，对于国家工业生产节能减排具有十分重要的现实意义。研究层流预混燃烧火焰是研究湍流燃烧火焰，实现燃料高效利用的基础。本文提出了高炉煤气燃烧的详细化学反应机理（53种组分，328个基元反应），并利用详细化学反应机理计算研究高炉煤气-空气层流预混燃烧火焰，研究高炉煤气的燃烧过程、燃烧特性和燃料性质，为改进高炉煤气燃烧技术，提升高炉煤气利用水平提供理论依据，对于钢铁厂高炉煤气的高效利用具有重要的指导意义。

“你误会了。”男人说，“他不是女人，他是男人。英俊，潇洒，风流倜傥。我把他甩了，我心如刀绞哇！你说我该怎么办？”

传统机械设计作业中主要存在的问题之一即为：设计成本较高。具体分析设计成本高主要体现为：设计产品通过生产线进行生产制造，并基于实际生产的机械设备进行性能，质量等基础参数的测试。实际测试中如出现问题则需重新生产制造，从而造成了设计成本高的现象。分析自动化技术在应用中通过在线模拟测试的方式，有效的对机械装置的力学性能，结构安全性，进行了完善的测试和评估。后期结合3D打印技术进行相关设计成果的制造，有效的降低了生产线生产产生的高设计成本现象。

1 数学物理模型

1.1 物理模型

高炉煤气-空气层流预混燃烧物理模型如图1所示，高炉煤气与空气按一定比例混合形成预混气体，预混气体由入口进入圆管燃烧器内，逐渐被加热，直至达到着火温度开始燃烧，燃烧产物从出口排出。

鉴于高龄初产妇可能发生上述症状，因此，高龄初产妇及其家人，切不可麻痹大意，应具有务实的态度，根据自身情况，采取特定的对策，做到防患于未然。

  

图1 层流预混燃烧物理模型

预混气体层流燃烧火焰由3个区域组成：预热区、反应区和产物区。预热区内预混气体被加热，化学反应缓慢进行；反应区内进行着剧烈地化学反应，反应过程输运平衡；产物区内化学反应速率逐渐减小，化学反应逐渐达到平衡。

对预混气体在圆管燃烧器内的预混燃烧模型做出如下假设[1-2]：

（1）圆管内径足够大且各处截面积相等；

第k种气体组分的摩尔净生成速度为：

（4）火焰稳定后呈定常的层流预混火焰结构；

（5）忽略动能、势能变化，忽略气体在圆管内燃烧时的热辐射；

（6）忽略火焰前后很小的压力变化，即认为压力为常数，整个过程不可压；

当前，“以学习者为中心”的教学理念深入人心，而ESP教学具有强烈的工具性，以满足学习者需求为主要目标。因而，ESP课程规划应建立在学习者需求分析的基础之上，要基于学习者对专业英语的应用需求，制定课程教学目标和相应的考查标准。EGP课程对听、说、读、写等基本语言能力同等对待，而ESP课程应根据学习者的需求而有所侧重。

高炉煤气层流预混燃烧火焰温度分布如图2所示，混合气体温度在[0，0.32 cm]内缓慢升高，x=0.32 cm处温度为803 K，化学反应开始快速进行；在[0.32 cm，0.45 cm]内温度迅速升高，x=0.45 cm处温度为1479 K，达到平衡温度85%以上；x=0.45 cm以后温度缓慢升高逐渐接近平衡，化学反应经过较长的产物区才能达到平衡。计算表明：x=4.0 cm处温度稳定，温度梯度降为0，温度达到最大值1703 K，化学反应达到平衡。

用FORTRAN语言编写化学反应机理数据库，然后求解计算高炉煤气-空气一维稳态层流预混燃烧自由传播火焰。

1.2 数学模型

计算高炉煤气气体中，可燃成分有CO、H2、CH4，高炉煤气与空气的燃烧过程即是CO、H2、CH43种可燃气体与空气发生燃烧反应的过程。CO与空气燃烧采用文献[1]、文献[8]至文献[10]中化学反应机理，即15种组分，35个基元反应。H2与空气燃烧采用文献[10]、文献[10]至文献[12]中化学反应机理，即13种组分，21个基元反应。CH4与空气燃烧采用GRI 3.0化学反应机理，即53种组分，325个基元反应[13]。研究中将CO、H2、CH4分别与空气燃烧的化学反应机理进行合并，去除重复基元反应和重复组分，得到了高炉煤气燃烧化学反应机理：53种组分，328个基元反应。

连续性方程：

 

连续性方程定解条件：

燃烧过程是由许多基元反应组成的[1]，假定某一燃烧过程有K种组分、I个基元反应参与，则第i个基元反应的化学方程式可表示为：

 

组分方程边界条件：

动量方程：

 

可见，一维稳态层流预混燃烧自由传播火焰动量方程无需求解[1]，文中研究中P=1.0 atm。

能量方程：

 

能量方程边界条件：

晚上，伟翔腻着我，搂着我的腰，说起公司里相互倾轧的事，末了会加上一句：“多亏你没在公司里，不然，被人卖了，你还得帮人数钱呢！”

2 化学反应机理

组分方程：

 

第i个化学反应的正反应速率常数kfi可用阿累尼乌斯公式表达[5]：

2.1 两组安全性评价 结果(表2)表明：两组患者发病90 d各有2例死亡；两组患者间出血性脑梗死、其他重要脏器出血、发病90 d死亡率及发病90 d mRS(0～2分)差异均无统计学意义。

 

第i个化学反应逆反应速率常数kri与正反应速率常数kfi的关系式：

 

第i个化学反应的反应速率qi为：

 

（2）管壁绝热，忽略管壁对流动的阻力作用；（3）气体进入燃烧器时完全混合均匀；

临床病理教学针对临床诊断，其中有患者的个体因素需要考虑，学习内容复杂，临床症状差异万千，因此需要慕课平台投入大量的资源，在整个平台运行中，在线解说、答疑、和讨论要更多，所以要求注册平台的学生有一定的病理专业知识，同时更要有成为病理科专业医生的强大热情。这些特点符合C型慕课平台“非开放性”和“精英主义”的特点，将为临床病理培养更多的“病理专业精英医生”。

 

高炉煤气主要成分为N2，可燃成分有CO、H2、CH4等[6]，文中计算采用的高炉煤气成分如表1所示[7]。

 

表1 高炉煤气成分

  

组分体积分数（%）一氧化碳28氢气2.7甲烷0.3二氧化碳10.5氮气58.5

根据物理模型和基本假设，建立一维稳态层流预混燃烧自由传播火焰数学模型[3-4]。

针对旅游行政部门对酒店行业管理权限较小的问题，要逐步提升旅游行政部门在酒店行业的管理权限。完善广西旅游酒店业协会功能，增强广西旅游酒店业协会监督和协调作用，建立信息共享平台，加强对旅游酒店行业各类数据的统计和发展动态的发布，同时推动广西各地市建立旅游酒店业协会。每年定期组织考察、培训、评比等活动，提高酒店管理水平。策划技能比拼大赛，设计中式铺床、中餐宴会摆台、西餐宴会摆台、鸡尾酒调制、集体工装展示及英语等比赛项目，切实推动广西旅游星级酒店的岗位练兵、技能比试及业务培训，全面提升广西旅游星级酒店业服务质量和水平。

3 火焰计算结果与分析

基于上述基本假设，将高炉煤气燃烧问题简化为求解一维稳态层流预混燃烧自由传播火焰的问题。

3.1 计算结果分析与验证

确定计算条件：当量比Φ=1.0，预混气体压力P=1.0 atm，初始温度T0=298.15 K。

计算过程中逐渐增大计算区域，对比计算结果：（1）区域[0，4.0 cm]时燃烧器出口x=4.0 cm温度梯度和组分浓度梯度达到0，化学反应达到平衡，将火焰计算区域定为[0，4.0cm]；（2）燃烧反应主要在[0.32 cm，0.45 cm]内完成，该区域内温度梯度和组分浓度梯度较大。

3.1.1 温度分布

（7）相比对流和扩散，浓度梯度Dufour效应、粘性热耗散效应、体积力影响等很小，忽略不计。

  

图2 高炉煤气-空气层流预混火焰的温度分布

高炉煤气理论燃烧温度为1673～1773 K[6]，根据理论燃烧温度算法[6,14-15]算得同条件下表1成分高炉煤气理论燃烧温度为1681 K。数值计算高炉煤气平衡温度与理论燃烧温度相对误差为1.31%，验证了本文数值解法的正确性。

从表6可知，在教学设计方案及其模拟教学活动中，近三分之二的职前教师表现出明显“指令性”教学特征．譬如在知识回顾中提出何谓平均数、中位数、众数的问题，然后介绍3种统计量的求法，要求学生根据“空气质量问题”求出3种统计量，最后根据统计量回答两个城市的空气质量问题．只有不到三分之一的教学方案及模拟教学，体现了“探究性”教学的基本特征，具体表现为：注重对“空气质量问题”的分析，注重引导学生对已有空气指标、空气等级等条件信息与所求问题之间的关系的思考，注重分析不同数据分析方法对空气质量问题判断的影响等．

3.1.2 组分浓度分布

2014年4月，七兵堂与共青团济南市委联合开展了“公益阳光护航”行动。七兵堂派出专人进入15所中小学，向学生老师讲授安全防范意识，传授防火灾、防劫持、防暴力袭击等自我保护技能。2014年至2016年12月助学助残合计10万元；2015年5月扶持退役军人创业20万元；2016年6月设置100万公益救助基金，11月设置15万元救困扶贫基金；2017年6月开展“慈心一日捐”活动捐款3万余元。

高炉煤气层流火焰中反应物与反应产物组分浓度分布如图3所示。反应物CO、CH4、O2的摩尔分数在[0，0.3 cm]内变化很小，在[0.3 cm，0.5 cm]内迅速减小，x=0.5 cm之后，CO、CH4、O2摩尔分数缓慢减小，逐渐接近稳定；反应物H2摩尔分数在[0，0.4 cm]内迅速减小，x=0.4 cm之后，H2摩尔分数缓慢减小，逐渐接近稳定。反应产物CO2、H2O的摩尔分数在[0，0.2 cm]内基本无变化，在[0.2 cm，0.5 cm]内迅速增大，x=0.5 cm之后，CO2、H2O摩尔分数缓慢增大，逐渐接近稳定。

3.2 当量比对火焰的影响

改变当量比，其他计算条件不变，计算高炉煤气-空气一维稳态层流预混燃烧自由传播火焰。

3.2.1 温度分布

  

图3 高炉煤气-空气层流预混火焰中反应物与反应产物摩尔分数分布

  

图4 高炉煤气-空气层流预混火焰中当量比对温度分布的影响

图4比较了不同当量比下高炉煤气层流预混燃烧火焰在[0，1.2 cm]内的温度分布。当量比小于1.0时，当量比越小，温度升高越慢，接近燃烧平衡时达到的温度越低，这是由于当量比越小，燃料浓度越低，化学反应越慢，化学反应放热慢且放热量少。当量比1.0～1.3时，温度升高趋势与当量比1.0时相当，但是，当量比越大，接近燃烧平衡时的温度越低。计算表明：x=4.0 cm时不同当量比火焰的温度稳定，反应达到平衡，平衡后平衡温度与当量比之间的关系如图5所示，当量比1.0时高炉煤气-空气层流火焰平衡温度最高。

  

图5 高炉煤气-空气层流预混火焰中当量比对平衡温度的影响

3.2.2 组分浓度分布

图6比较了不同当量比对高炉煤气层流火焰中反应物组分浓度分布影响。当量比对CO、H2摩尔分数的影响主要体现在初始摩尔分数和接近反应平衡时的摩尔分数上，当量比越大，CO、H2初始摩尔分数越大，接近反应平衡时的摩尔分数越大，当量比对CO、H2浓度变化趋势影响不大。当量比为1.0火焰中CH4摩尔分数减小最快，表明此时反应区化学反应进行最快；接近燃烧平衡时的CH4摩尔分数受当量比的影响不大，这是由于CH4分解由CH4(+M)=H+CH3(+M)、CH4+H=CH3+H2、CH4+O=OH+CH3等多步基元反应共同完成，当量比仅能对CH4+O=OH+CH3反应中CH4的生成产生影响，对其它反应影响不明显。当量比越大，O2摩尔分数减小越快，接近平衡时O2摩尔分数越小，这是因为当量比越大，需要的O2浓度越大而实际的O2浓度越小。

图7比较了不同当量比对高炉煤气层流火焰反应产物组分浓度分布的影响。当量比越大，反应产物CO2的摩尔分数增大越快；但在接近反应平衡时当量比为1.0火焰中CO2摩尔分数最大。当量比越大，反应产物H2O摩尔分数增大越快，接近反应平衡时H2O的摩尔分数越小。

从高频词看，两类语料的差异显著。100词中，两表共有仅有13个，相同率大大低于高频字。这种差异因语料来源差异所致。从高频词内容看，北语语料来源于政论与新闻，时事性、社会性与国际性突出，尤其是“苏联”一词，反映了90年代以前时政语言的面貌。鲁迅小说属文学语言，充满动感，描述性和口语性显著。两者在词汇选择上的巨大差异是显而易见的。

A Star Selection Model Based on Improved Discrete Particle Swarm Optimization

4 结论

提出了高炉煤气-空气燃烧详细化学反应机理：53种组分，328个基元反应。

  

图6 当量比对反应物摩尔分数分布的影响

  

图7 当量比对反应产物摩尔分数分布的影响

利用基元反应机理计算了高炉煤气-空气一维稳态层流预混燃烧自由传播火焰，研究了当量比对层流燃烧火焰的影响，研究了火焰中温度分布、组分浓度分布等。

高炉煤气-空气层流预混火焰计算有解的当量比范围为0.5～2.2；当量比时，高炉煤气燃烧平衡温度最高为1703K；当量比偏离1.0越大，其燃烧平衡温度越低；综合考虑当量比对燃烧平衡温度的影响、对燃烧组分浓度的影响，推荐高炉煤气工程应用燃烧当量比区间为0.8～1.0。

参考文献

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