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《华中科技大学》 2006年
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水泥预分解窑系统内生料分解、煤粉燃烧与NO_X控制研究

王世杰  
【摘要】: 水泥生产方法演变到今天,已经进入预分解窑生产技术占主导地位的时代。但预分解窑生产技术仍在继续发展和进一步完善中。生料的分解特性以及燃料的燃烧特性是工业分解炉优化设计、优化操作以及新型分解炉开发的重要依据。同时,随着水泥工业NOX排放标准的提高,开发水泥预分解窑系统低NOX技术及装备已成为必然趋势。所以,开展水泥预分解窑系统内生料分解、煤粉燃烧动力学及NOX生成与控制研究具有重要意义。 本论文总结和分析了水泥工业生料分解、煤粉燃烧动力学以及NOX生成与控制的国内外研究现状与进展,如何运用简单有效的动力学模型预测生料分解率和煤粉燃尽率仍是面临的主要问题。另外,国外对水泥预分解窑系统内NOX研究以应用技术居多,对回转窑内NOX生成机理研究开展较少。基于此,本文采用理论分析、模拟实验和计算机模拟研究相结合的方法对分解炉内生料分解、煤粉燃烧动力学以及回转窑内NOX生成与控制技术进行了深入系统的研究。本论文主要从以下几个方面开展研究工作:应用热重分析仪对水泥生料及其相应的石灰石在氮气气氛、不同升温速率下的分解动力学进行了实验研究,改进了热分析动力学的数据处理方法,利用普适积分法、微分方程法以及多重速率扫描Kissinger法相结合的方法来确定生料的分解机理,求解动力学参数。研究结果表明:水泥生料及其相应的石灰石分解符合相边界反应的收缩圆柱体反应机理,并且还发现活化能E和指前因子A随实验条件的改变呈规律性的变化。 建立了一套模拟分解炉实验系统、实验方法以及数据处理方法。利用高温气固悬浮实验台对水泥生料在分解炉中的分解动力学过程进行了大量模拟实验,并利用实验系统的传递函数对检测数据进行了修正,建立了生料分解的动力学机理模型,获取了动力学参数。同时,考察了温度、气氛、压力、颗粒等因素对生料分解动力学的影响。实验结果表明:悬浮态模拟实验能较好地反映水泥生料在工业分解炉中的分解过程,界面化学反应的收缩圆柱体模型较好地符合实验数据。 利用高温气固悬浮实验台对水泥工业常用的几种煤焦的燃烧特性及燃烧动力学模型进行了理论分析及实验研究,考察了煤种、温度、粒径对煤焦燃烧特性的影响,得到了适用于分解炉中煤焦的动力学模型与参数。同时,从理论上利用悬浮态实验数据对耦合作用下生料分解动力学与煤焦燃烧动力学进行了尝试性分析,并对水泥工业常用的几种煤焦与生料的物性之间的耦合作用进行了实验研究。研究表明,某些生料与煤焦具有较强的耦合作用,因此,利用此种物料时,需相应考虑耦合作用下的动力学特性。 分析了四通道低NOX燃烧器的结构及降低NOX的原理,并按照几何相似与流动相似的理论,搭建了回转窑冷态实验台架,并采用先进的粒子成像测速仪(PIV)技术对四通道燃烧器的冷态速度场进行了定量测量,进行了不同的风量配比及风速分布对流场作用的实验,并定性的分析最优的配风方式。 对水泥回转窑内熟料形成的物理化学过程进行了深入地分析,建立了描述熟料形成过程热效应的区段一维热流函数模型,并结合已有气固流动、煤粉燃烧和NO生成模型,对采用四通道燃烧器的某3000吨/天生产能力的全尺寸水泥回转窑内NO的生成进行了数值模拟研究,对水泥回转窑内NO生成机理及分布规律进行深入的分析。研究结果表明:水泥回转窑内NO生成主要为热力型NO和燃料型NO,以热力型NO为主要生成方式,并且燃料NO与热力NO的生成过程存在着相互抑制作用;回转窑内的峰值温度和氧气浓度对热力型NO生成有明显的影响。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TK16

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 谢荣;整体式医疗垃圾热解焚烧炉实验研究[D];华中科技大学;2011年
2 吕刚;水泥分解炉内NO生成和还原机理的实验及模拟研究[D];华中科技大学;2011年
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1 秦中华;水泥回转窑四通道燃烧器NOx生成与控制的数值模拟[D];华中科技大学;2011年
【参考文献】
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1 钟北京,徐旭常;低NOx煤粉燃烧器的设计原理[J];动力工程;1995年05期
2 范浩杰,章明川,吴国新,姚强,曹欣玉,岑可法;碳酸钙热分解的机理研究[J];动力工程;1998年05期
3 王汉封,姚斌,曾汉才,郑楚光;双通道煤粉燃烧器冷态流场的PIV测量[J];发电设备;2003年05期
4 傅维标,郑双铭,张百立;煤焦燃烧反应动力学的通用规律研究[J];工程热物理学报;1994年04期
5 黄伟,熊蔚立;大速差射流型双通道自稳式煤粉燃烧器的高效低NOx燃烧特性分析[J];锅炉制造;2001年01期
6 李安平,张薇,简淼夫,胡道和;水泥生料在模拟分解炉内分解特性的研究[J];硅酸盐学报;1995年02期
7 胡芝娟,刘志江,王世杰;模拟分解炉中煤焦燃烧生成NO的特性[J];化工学报;2005年03期
8 鲍振荣,张于心,薛立民,鲍枫;我国城市燃气汽车的发展模式研究[J];环境保护;2001年10期
9 贺克斌,郝吉明,傅立新,李铭哲,刘阳;我国汽车排气污染现状与发展[J];环境科学;1996年04期
10 胡芝娟;刘志江;王世杰;狄东仁;;煤焦燃烧生成NO的特性研究[J];化学工程;2006年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张立麒;阳极焙烧炉焙烧过程的数值模拟与试验研究[D];华中科技大学;2004年
2 胡芝娟;分解炉氮氧化物转化机理及控制技术研究[D];华中科技大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 白玉萍,李君,范雪云,姚三巧,蒋守芳,金玉兰;某市交通废气污染对交警染色体损伤作用[J];癌变.畸变.突变;2005年04期
2 刘元俊,贺传兰,邓建国,冀克俭,张银生,孙思修;热重法测定聚合物热降解反应动力学参数进展[J];工程塑料应用;2005年06期
3 徐晓楠;王芳;华菲;;溴化聚苯乙烯协同三氧化二锑阻燃PA66热分解动力学研究[J];工程塑料应用;2010年02期
4 梁鎏鎏;马红卫;胡坤伦;;B/BaCrO_4延期药热分解特性的实验研究[J];安徽化工;2012年01期
5 唐定兴,赵芸;非等温法研究Ni(CH_3COO)_2·4H_2O脱水反应的动力学[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年04期
6 丁爱武;黄茂芳;李普旺;高天明;曾宗强;;TiO_2/天然橡胶复合材料的制备及热效应动力学研究[J];安徽农业科学;2009年33期
7 杜亚雷;马丽萍;郑绍聪;牛学奎;王建英;;氯化钙对一氧化碳还原分解磷石膏的影响[J];安徽农业科学;2010年04期
8 钟仙芳;刘春波;陈永宽;王亚明;缪明明;刘志华;;烟叶的燃烧特性研究[J];安徽农业科学;2012年18期
9 何飞刚;;配合物K_3〔Al(C_2O_4)_3〕·3H_2O与K_3〔Cr(C_2O_4)_3〕·3H_2O的热分解反应及其动力学研究[J];安康学院学报;2009年02期
10 赵巍;郭瑞;汪琦;郑红霞;;千山森林典型物种燃烧特性[J];辽宁科技大学学报;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨玲;钮英建;;基于热重法的电缆材料热解动力学研究[A];中国职业安全健康协会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 张同来;刘芮;杨利;周遵宁;;含能材料安定性的动态真空安定性研究方法[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
3 臧娜;钱新明;;过氧化月桂酰的热分解动力学研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
4 王晓君;许博;刘吉平;;硝酸异丙酯热性能研究进展[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
5 冯驰;吴晓青;李嘉禄;;TDE-85环氧树脂/酸酐体系固化反应动力学研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
6 王成忠;李玲;宋云华;黄丽;;聚氟乙烯热分解动力学研究[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
7 刘志江;胡芝娟;刘瑞芝;狄东仁;沈序辉;王世杰;;不同煤质煤焦燃烧模型的研究[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
8 唐伯龄;;水泥生产与大气污染[A];中国硅酸盐学会环保学术年会论文集[C];2004年
9 崔健;陈国需;;基于均匀设计研究在球磨机中制备表面改性空心微珠[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
10 许力;董文魁;;环保型蜂窝煤中助燃剂的作用[A];甘肃省化学会第二十四届年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;g-HA/PLA生物复合材料的制备与性能研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 高传慧;碱式硫酸镁晶须的合成及表面改性研究[D];中国海洋大学;2010年
3 熊思江;污泥热解制取富氢燃气实验及机理研究[D];华中科技大学;2010年
4 徐远纲;大型电站锅炉掺烧印尼煤的研究与应用[D];华中科技大学;2010年
5 王文涛;天然橡胶/蒙脱土纳米复合材料的阻隔性及相关性能研究[D];华南理工大学;2010年
6 于利刚;废橡胶粉的杂化改性及其对水泥基材料结构与性能的影响[D];华南理工大学;2010年
7 谢婵;新型稀土配合物橡胶防老剂的制备及应用研究[D];华南理工大学;2010年
8 刘江燕;木质素及其模型物在不同热化学环境下的解构[D];华南理工大学;2010年
9 李社锋;低挥发份劣质燃料循环流化床燃烧特性研究[D];浙江大学;2010年
10 赵卫东;低阶煤水热改性制浆的微观机理及燃烧特性研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐京禧;农业废弃物热解特性的研究[D];华中农业大学;2010年
2 郑艳敏;煤氧化的反应机理函数和热效应的研究[D];河南理工大学;2010年
3 马爱玲;生物质与煤混合燃烧特性的研究[D];河南理工大学;2010年
4 宋涛;SCR烟气脱氮催化剂及技术研究[D];山东科技大学;2010年
5 姜逢章;蜂窝板传热元件的性能研究[D];郑州大学;2010年
6 王堃;紫外照射对皮胶原结构和性能的影响[D];郑州大学;2010年
7 曹慎雪;基于Aspen Plus的水泥预分解窑过程大气污染排放和能源利用分析[D];大连理工大学;2010年
8 郭龙娇;兖州天池矿采空区防火阻化剂优选[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 张丽娜;平庄古山矿煤层自燃特性的热重动力学实验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 刘省波;汽油机瞬态工况空燃比模型的研究[D];长沙理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郝永新 ,郝变华;流化床燃烧过程中燃料氮转化为NO和N_2O的系数[J];国外环境科学技术;1997年02期
2 赵春;医疗垃圾焚烧处理技术探讨[J];北方环境;2001年03期
3 赵锐;刘丹;李启彬;刘金兰;;医疗废物产量预测研究[J];成都医学院学报;2008年02期
4 邵芳,王强,赵由才;国内医疗废物处置与管理探讨[J];重庆环境科学;2001年05期
5 陈传敏,赵长遂,庞克亮,梁财;O_2/CO_2气氛下燃煤过程中NO_x排放特性实验研究[J];东南大学学报(自然科学版);2005年05期
6 张永春;张军;刘杨先;赵亮;谢芳;陈洁;盛昌栋;;O_2/CO_2气氛下混煤燃烧过程中NO_x排放特性[J];东南大学学报(自然科学版);2010年05期
7 毛玉如,方梦祥,王勤辉,吴学成,骆仲泱,倪明江,岑可法;O_2/CO_2气氛下循环流化床煤燃烧污染物排放的试验研究[J];动力工程;2004年03期
8 段伦博;周骛;卢骏营;李英杰;陈晓平;赵长遂;;CO_2浓度对煤焦燃烧及污染物排放特性影响的试验研究[J];动力工程;2009年06期
9 孙振鹏,李晓东,沈逍江,严建华;医疗垃圾典型组分热解和气化的实验研究[J];电站系统工程;2005年05期
10 王世杰,陆继东,周琥,胡芝娟,张步庭;石灰石颗粒分解的动力学模型研究[J];工程热物理学报;2003年04期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 祝红梅;医疗废物中典型组分的热解焚烧特性及回转式流化冷渣三段焚烧系统的数值模拟[D];浙江大学;2009年
2 冉景煜;固态医疗垃圾循环流化床气固流动与燃烧特性数值分析及实验[D];重庆大学;2003年
3 孙路石;废弃印刷线路板的热解机理及产物回收利用的试验研究[D];华中科技大学;2004年
4 胡芝娟;分解炉氮氧化物转化机理及控制技术研究[D];华中科技大学;2004年
5 曹玉春;流化床垃圾焚烧炉内流动和燃烧污染物生成数值模拟研究[D];浙江大学;2005年
6 沈逍江;医疗废物回转窑热解焚烧处置研究[D];浙江大学;2005年
7 邓娜;医疗废物热解特性及动力学模型研究[D];天津大学;2005年
8 张保生;新型干法水泥回转窑中低品位燃料燃烧特性和窑内燃烧过程研究[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 齐永刚;富氧燃烧过程炉膛烟气辐射特性与辐射传热的数值模拟[D];华中科技大学;2011年
2 李剑;典型医疗废物组分的热解及气化特性研究[D];浙江大学;2004年
3 王雪瑶;四通道煤粉燃烧器流场数值模拟研究[D];武汉理工大学;2006年
4 陈静;医疗垃圾的热解研究[D];天津大学;2005年
5 潘丽萍;窑用新型燃烧器的三维热态模拟仿真研究[D];昆明理工大学;2007年
6 陈阳;O_2/CO_2气氛下NO_x生成机理研究[D];华中科技大学;2007年
7 李莉;水泥分解炉内氮氧化物释放特性及生成机理研究[D];华南理工大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陈佳;陈彤;王奇;王超;郭颖;陆胜勇;李晓东;;中国危险废物和医疗废物焚烧处置行业二噁英排放水平研究[J];环境科学学报;2014年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 邓波;分解炉内SNCR脱硝的仿真与优化[D];湘潭大学;2014年
2 陈佳;危险废物焚烧炉二恶英排放特性及BAT/BEP研究[D];浙江大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张于心,申金生,黄爱玲,鲍振荣,薛立民;我国清洁汽车发展战略的探讨[J];北方交通大学学报;2001年02期
2 姜玉敬;我国铝用预焙阳极炭块生产现状及发展趋势预测[J];世界有色金属;2001年06期
3 李东雄,陈昌和;煤燃烧与污染控制技术的进展[J];电力学报;2001年01期
4 肖理生,曾汉才,金峰,韩军;分级燃烧最佳一次风空气系数的实验研究[J];动力工程;2001年01期
5 李瑞扬,赵玉晓,吕薇,王福元,秦裕琨;六角燃烧器出口区域空气动力场的试验研究[J];动力工程;2001年06期
6 冯俊凯;根据燃煤性质论电站锅炉燃烧方法的发展[J];动力工程;1995年03期
7 吴少华,孙绍增,李争起,陈力哲,王志金,孙锐,孙恩召,秦裕琨;水平浓缩煤粉燃烧器关键技术的试验研究[J];动力工程;1999年02期
8 钟北京,傅维镳;锅炉低NO_x排放煤粉分级燃烧的优化[J];电站系统工程;1997年02期
9 汪大福;城市汽车污染与环境保护[J];环境科学与技术;1985年02期
10 邱竹贤;21世纪伊始铝电解工业的新进展[J];中国工程科学;2003年04期
【相似文献】
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1 张宇,周力行,张健;旋流对煤粉燃烧NO排放影响的数值模拟[J];工程热物理学报;2003年01期
2 刘彦丰;薛宪阔;;O_2/CO_2燃烧方式的锅炉热力计算方法研究与分析[J];华东电力;2008年03期
3 ;科技新闻[J];小型内燃机与摩托车;1981年04期
4 车明;;洛阳建专推出煤粉燃烧助燃器[J];砖瓦世界;1993年13期
5 张颉,吴少华,孙锐,陈炳华,秦裕琨;350MW燃煤锅炉燃烧过程和NO_x排放的数值研究[J];哈尔滨工业大学学报;2004年09期
6 温良英,白晨光,欧阳奇,陈登福,董凌燕,邱贵宝;高炉风口回旋区工作状态监控技术的研究现状[J];重庆大学学报(自然科学版);2005年08期
7 刘向军;赵燕;徐旭常;;循环流化床内煤粉颗粒团燃烧行为理论分析[J];中国电机工程学报;2006年01期
8 何朋;谷红宇;梅书霞;谢峻林;;回转窑内煤粉燃烧机理数值模拟的研究[J];新世纪水泥导报;2009年05期
9 徐程宏;李加护;殷立宝;;燃煤火力发电厂制粉系统煤粉爆炸特性的研究[J];电力科学与工程;2010年12期
10 H.Reidick ,麦春生;煤粉燃烧的火焰监视研究[J];锅炉技术;1983年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 纪任山;王乃继;徐大宝;冀飞;;煤粉燃烧炉预燃室内两相流动和燃烧的数值模拟[A];第四届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2009年
2 王乃帅;温治;楼国锋;刘训良;郑坤灿;张欣;;水泥回转窑内煤粉燃烧过程的数值模拟[A];十三省区市机械工程学会第五届科技论坛论文集[C];2009年
3 王安平;;“小型煤粉锅炉专用煤粉”标准编制和高效煤粉锅炉[A];第一届中国(西安)采暖通风、制冷空调节能减排技术研讨会论文集[C];2009年
4 张健;朱成凯;周力行;;气固多相反应流中的煤粉颗粒相能量方程[A];第七届北京青年科技论文评选获奖论文集[C];2003年
5 李金平;王启民;李红;吕俊复;张海;刘青;岳光溪;;低挥发份煤粉燃烧NO_X生成机理及其控制[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年
6 林正春;代茂林;李月华;王军;卢斗;屈昌文;张山鹰;;东方锅炉600MW超临界锅炉HT-NR3型燃烧系统的设计特点[A];第八届锅炉专业委员会第二次学术交流会议论文集[C];2005年
7 叶旭初;李祥东;刘民;蔡玉良;丁苏东;;喷旋管道式分解炉内燃烧、分解过程的CFD模拟研究[A];第六届全国新型干法水泥技术经验交流会论文汇编[C];2005年
8 彭雪飞;沈峰满;赵庆杰;;MnO_2对煤粉燃烧的助燃作用及机理[A];1997中国钢铁年会论文集(上)[C];1997年
9 林正春;王军代;茂林;李月华;卢斗;屈昌文;张山鹰;;一种漩流燃烧设备燃用贫煤时的No_x排放特性[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年
10 周怀春;方庆艳;张志国;;煤粉射流吸热着火稳燃机理及新型稳燃技术探讨[A];第八届锅炉专业委员会第二次学术交流会议论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 吟晨;高炉焦炭回旋区内煤粉燃烧的三维数字模拟[N];世界金属导报;2004年
2 合肥水泥设计院 李瑞;NC型三通道煤粉燃烧系统的运用[N];中国建材报;2008年
3 苏扬;窑头喷煤嘴的改造与应用[N];中国建材报;2008年
4 高少华;巴西喷煤技术研究的新进展[N];世界金属导报;2006年
5 司马晨曦;煤质分析对新型干法水泥生产的影响[N];中国建材报;2007年
6 本报记者 杜文娟;“国际法院”庭审直击[N];人民日报;2005年
7 本报记者  马云霄;秦裕琨:燃烧的人生[N];黑龙江日报;2006年
8 本报记者 赵彬彬;龙源技术:技术领先的煤粉燃烧专家[N];证券日报;2010年
9 辽宁本溪静山技术开发有限责任公司 李延俊;新型窑外分解技术的特点及应用[N];中国建材报;2006年
10 本报记者 盖雷平;模拟法庭上的中国律师[N];工人日报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱建国;煤粉的高温低氧空气燃烧和氮氧化物生成特性研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2008年
2 张孝勇;等离子燃烧器点火特性的试验研究与数值模拟[D];华北电力大学(北京);2007年
3 王世杰;水泥预分解窑系统内生料分解、煤粉燃烧与NO_X控制研究[D];华中科技大学;2006年
4 汪小憨;煤粉近壁燃烧模型构建及液排渣式燃烧器的特性研究[D];中国科学技术大学;2006年
5 梅书霞;水泥分解炉结构参数优化与煤粉燃烧的数值模拟[D];武汉理工大学;2008年
6 刘彦;O_2/CO_2煤粉燃烧脱硫及NO生成特性实验和理论研究[D];浙江大学;2004年
7 顾明言;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];上海交通大学;2008年
8 崔凯;煤粉的富氧高温空气燃烧及其NO_x生成特性研究[D];清华大学;2013年
9 蒋啸;不同细度煤粉燃烧特性及粉煤灰酸浸处理中硫酸铝铵循环利用试验研究[D];浙江大学;2008年
10 王永征;电力用煤燃烧污染物协同析出与排放特性研究[D];山东大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周儒昌;不同气氛下添加剂对煤粉燃烧特性影响及机理研究[D];华中科技大学;2011年
2 刘峰;高海拔低压煤粉燃烧特性的热重实验研究[D];华中科技大学;2009年
3 李道强;O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧特性及性能研究[D];北京交通大学;2011年
4 杨潘;回转窑内传热传质数学模型及其优化[D];西安建筑科技大学;2011年
5 黄日升;预分解窑窑头混煤高效低NO_X燃烧数值模拟研究[D];湘潭大学;2013年
6 姚放;加压富氧下煤粉燃烧过程的数值模拟[D];北京交通大学;2014年
7 靳贵铭;四墙切圆煤粉燃烧室内湍流气粒两相流动的数值模拟研究[D];西安建筑科技大学;2004年
8 王萌;O_2/CO_2气氛中煤粉燃烧NO与Hg排放特性研究[D];南京师范大学;2013年
9 郭菁;电站锅炉煤粉燃烧过程及其NO_x生成的数值模拟[D];华北电力大学(北京);2003年
10 田华丽;四墙切圆煤粉燃烧室内湍流气粒两相流动与燃烧数值模拟的研究[D];西安建筑科技大学;2003年
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