高温空气燃烧炉内燃烧特性的数值研究

采用数值模拟法,研究了高温空气燃烧炉内不同空气预热温度、氧气浓度和燃气入口温度对火焰特性和NOx生成和排放的影响规律。研究表明,在提高空气预热温度、降低氧气浓度条件下,在较大范围内进行燃烧,火焰体积变大,炉内温度的峰值相应降低,温度分布更均匀,NOx的生成量大幅度降低。提高燃气入口温度,可抑制燃料和空气在主燃烧区的混合,使火焰内反应物的分布更加均匀,抑制了热力NO的生成,从而减少了NOx的排放量。     

燃气炉内燃烧工况对NOx生成特性的影响

降低NOx的排放量是燃气炉洁净燃烧过程的重要研究内容之一。建立单烧嘴平焰燃烧炉实验模型，通过准确测量炉内温度场和烟气中NOx，研究了空气预热和空气不预热两种工况对炉内火焰特性、温度场和烟气中NOx生成特性的影响规律。研究结果表明：空气预热工况下燃烧区和炉膛顶部温度场更加均匀，进而有效降低烟气中NOx的浓度。     

甲烷在不同空气温度下MILD燃烧的数值模拟

采用Realizable k-ε湍流模型和EDC燃烧模型对甲烷进行了不同预热空气(303 K和673 K)下的MILD燃烧数值模拟。模拟结果显示:预热空气下炉内温度明显高于常温空气下,而氧气含量则低于常温工况;模拟的CO峰值随着预热空气温度的升高向炉膛中心发生了迁移;对NO的预测,预热空气下的模拟值高于常温工况下,但是总体来讲,模拟炉内的NO含量很低。模拟炉内的近燃烧器区域出现了低温高氧区,表明以燃烧化学反应速率低为显著特征的MILD燃烧,在炉膛进出口处,存在强烈的烟气卷吸混合稀释,针对此区域的燃烧,湍流混合影响可能大于化学反应的影响。     

蓄热燃烧中NOx生成规律研究

蓄热燃烧技术通过回收烟气中的余热,实现高效节能.由于采用高温空气助燃,所以NOx的生成规律和常规燃烧不同.文章以五喷口带夹角烧嘴为研究对象,采用数值模拟的方法对NOx生成进行了系统地研究,得出了助燃空气预热温度、助燃空气的含氧量、过量空气系数、空气射流的角度和钢坯吸热热流等五大因素对NOx生成的影响规律.     

高温空气燃烧NOx生成规律研究

高温空气燃烧技术通过回收烟气中的余热,实现高效节能.由于采用高温空气助燃,所以NOx的生成规律和常规燃烧不同.本文以5喷口带夹角烧嘴做为研究对象,通过数值模拟的方法对NOx生成进行了系统的研究,得出了助燃空气预热温度、助燃空气的含氧量、过量空气系数、空气射流的角度和钢坯吸热热流等5大因素对NOx生成的影响规律.     

延迟焦化加热炉燃烧建模研究

在应用Fluent数值模拟软件基础上,对某炼油厂延迟焦化加热炉燃烧过程进行建模优化,考察了空气系数、空气预热温度对加热炉燃烧及NOx排放等的影响,给出加热炉处于最优燃烧状态下的操作条件,并对最佳工况进行可行性验证。     

射流参数对单烧嘴燃烧室高温空气燃烧特性的影响的数值研究

以工业炉的高温空气燃烧技术应用为背景,对一个单烧嘴燃烧室内的高温空气燃烧特性进行了数值研究。燃烧室尺寸为800 mm×800 mm×1 400 mm,燃烧器烧嘴由燃气和高温预热空气多股射流组成,其中燃料射流喷口为圆形,直径为10 mm,位于中心。空气射流喷口为5个等面积的圆形,置于燃气射流喷口周围。湍流输运方程采用标准k-ε双方程模型,气相燃烧模型采用β函数的PDF燃烧模型,辐射换热过程采用离散坐标法模拟,NOx模型为热力型NOx。对燃气射流和空气射流的进口参数对燃烧室内的燃烧特性的影响进行了模拟计算和分析。计算结果表明射流进口参数将影响和改变燃烧室内的烟气回流及其与燃料、空气的混合过程,从而影响局部温度、氧浓度的分布和决定燃烧状况、影响最终的NOx排放量。其中随着燃料射流和空气射流速度比和燃料射流倾角的增大,燃烧室内的烟气回流区域扩大,强化了燃料、空气和烟气的混合,使低氧区域扩大,燃烧室内最高温度和平均温度都降低,NOx生成量明显降低。研究结果对于工业炉的烧嘴设计有一定参考意义。     

梭式窑高温空气燃烧的数值模拟

对梭式窑内流动及燃烧进行数值模拟。研究发现,燃料喷嘴与空气喷嘴位置对调前NOx的生成量为4406.09×10-6,对调后仅为1555.95×10-6,以此为依据确定了燃料喷嘴与空气喷嘴的相对位置。研究还表明,相同质量流量的常温空气(303K)助燃时,NOx的生成量为465.62×10-6,而预热空气(1212K)助燃时,NOx的生成量为1555.95×10-6。     

逆向式高温蓄热空气燃烧过程的数值研究

逆向式高温蓄热空气燃烧是一项节能、环保的新技术。数值研究了氧气浓度和燃气流量的变化对逆向式高温空气燃烧火焰特性的影响。适当地降低燃料进口流量和预热空气中的氧气浓度 ,可以使温度场分布更加均匀 ,减少炽热火焰的产生 ,并大幅度地减少NOx 的排放。     

AOD蓄热式烘烤过程热行为与NO排放的数值模拟

采用新型AOD蓄热式烘烤器对120 t AOD设备烘烤过程炉内温度分布和NO排放量进行了数值模拟,分析了空气预热温度(1273～1473 K)、空气进口与燃气人口间的相对距离L(0.28～0.51 m)对流场、温度场和NO排放的影响。结果表明,随L值增加,炉内最高温度下降,气体温度均匀性提高,NO生成量降低;空气预热温度提高,炉内气体温度升高,反应区NO含量升高。空气预热温度1273 K即可满足要求。     

焦化炉燃烧工艺参数优化及性能评价研究

针对某炼油厂焦化装置加热炉存在的“排烟温度高”、“炉效低”等问题,采用CFD方法,对不同工况下加热炉内燃料气的燃烧情况进行了数值模拟,获得了空气系数、预热空气温度等燃烧过程操作参数对火焰形貌、炉内温度均匀性以及污染物生成的影响规律.在此基础上,综合分析燃烧、换热效率、烟气露点、污染物控制等因素,确定了该加热炉操作过程中最佳的空气系数与预热空气温度,并验证了所选参数的可行性.     

喷吹预热煤粉对高炉能量影响的计算分析

利用计算机模拟高炉喷吹预热煤粉对能量等相关指标的影响,分析了煤粉预热后高炉热量、理论燃烧温度、热补偿、焦比等指标的变化情况。结果显示:利用热风炉废烟气预热煤粉后,可以降低焦比,提高理论燃烧温度,有效替代热风、富氧所提供的部分热量,起到节能增效的作用。     

Numerical Simulation of Combustion Characteristics in High Temperature Air Combustion Furnace

 The influences of air preheating temperature, oxygen concentration, and fuel inlet temperature on flame properties, and NOx formation and emission in the furnace were studied with numerical simulation. The turbulence behavior was modeled using the standard k ε model with wall function, and radiation was handled using discrete ordinate radiation model. The PDF (probability density function)/mixture fraction combustion model was used to simulate the propane combustion. Additionally, computations of NOx formation rates and NOx concentration were carried out using a post processor on the basis of previously calculated velocities, turbulence, temperature, and chemical composition fields. The results showed that high temperature air combustion (HiTAC) is spread over a much larger volume than traditional combustion, flame volume increases with a reduction of oxygen concentration, and this trend is clearer if oxygen concentration in the preheated air is below 10%. The temperature profile becomes more uniform when oxygen concentration in preheated air decreases, especially at low oxygen levels. Increase in fuel inlet temperature lessens the mixing of the fuel and air in primary combustion zone, creates more uniform distribution of reactants inside the flame, decreases the maximum temperature in furnace, and reduces NOx emission greatly.     

烟气回流技术在蓄热式轧钢加热炉的应用

采用高温空气燃烧技术结合烟气回流专利技术可以实现高温低氧燃烧,即预热空气高于800℃,含氧量低于21%的燃烧.以韶钢宽板厂加热炉高温空气燃烧技术的改造实践为基础,介绍了应用烟气回流专利技术的效果.实践表明,烟气回流专利技术可以降低能耗,提高产量,减少NO,排放.     

梅山高风温长寿命内燃式热风炉的设计与生产实践

简要回顾了梅山内燃式热风炉的历史和现状，分析了梅山2号高炉配置的高风温长寿内燃式热风炉采用的新技术及初步效果。认为强化燃烧能力、提高热流强度、缩短送风时间、发挥预热助燃空气和煤气的作用、回收废气热量、提高总热效率、加强操作技术管理是热风炉高风温长寿的有效手段。     

高炉高风温的试验研究

在钢铁工业的节能减排形势下,首钢开展了高炉高风温试验研究.2009年高风温试验情况表明,迁钢2号高炉连续4个月月均风温突破1270℃,实现年均风温1258.7℃,达到了高炉生产降低焦比和提高煤比等目标.采用对比分析法总结分析了高风温试验前、2008年和2009年迁钢2号高炉的试验数据,2009年实现1280℃高风温下的...     

海鑫棒材厂高炉煤气加热炉的开发与应用

论述了有用蓄热式燃烧方式将低热值的高炉煤气直接应用并且满足轧钢加热炉生产要求的新方法,该燃烧系统可将助燃空气和煤气同时预热到1100℃,而排烟温度仅为150℃,不但改变了能源利用,,而且有利于环境保护,具有良好的经济效益和社会效益。     

首钢高风温热风炉技术研究

 在简述国内外热风炉高风温和首钢热风炉技术开发历史基础上,从仿真、冷态试验和投产应用等方面比较、研究了首秦引进的俄罗斯卡卢金顶燃式热风炉、迁钢2号高炉上应用的自研制预热炉和首钢原顶燃式热风炉技术性能特点。研究结果表明：原顶燃式热风炉不能适应高风温使用,卡卢金顶燃式热风炉和自研制预热炉具有炉顶炉墙温度低、中心温度高、结构紧凑、燃烧完全等优点,而且自研制预热炉性能更好,两者均在生产应用中实现了高风温,满足了高炉炼铁生产需要,可为国内外热风炉进一步提高风温提供参考。