燃烧器布置对1 000 MW锅炉热偏差的影响

为改善单炉膛双切圆锅炉燃烧器墙式布置时炉内形成"冷热角"、易结渣的问题,提出一种新型燃烧器布置方式.利用Fluent软件模拟一台1 000 MW超超临界锅炉燃烧器布置对炉内流场和炉膛上部受热面热偏差的影响.结果表明,燃烧器采用半墙式半角式布置方式可以有效改善炉内的斜椭圆流场,降低前墙中部区域的温度,同时使火焰中心上移,屏底温度增加;气流旋转动量的增大导致切向速度提升,切圆直径增大,炉内气流有偏向侧墙的趋势.对于炉膛出口各截面的烟气速度、温度分布不均匀性和炉膛上部受热面热偏差增加问题,可以采用燃尽风偏转等措施来减小热偏差.     

一次风扩口角对旋流燃烧器影响的数值模拟

为了改进燃烧器设计，提出了一次风扩口角度改变对同轴旋流燃烧器影响的数值模拟方法.该方法采用重整化群 RNG κ-ε双方程湍流模型，针对燃烧器出口区域冷态流场进行数值模拟，通过比较旋流燃烧器不同一次风扩口角度情况下，回流区尺寸的变化和流场分布规律.结果表明，旋转射流轴向速度受一次风扩口角变化影响不大，其切向速度在旋流外围服从拟等势旋涡规律和在旋流中心服从刚体旋转规律；随一次风扩口角度的增大，回流区径向尺寸绝对增大，轴向尺寸先增加后减小；一次风扩口角度的增大，引起径向压力梯度的增大，从而形成了多次回流区域的存在.     

二次风风量对旋流燃烧器气固流动特性的影响

为了研究低NOx旋流燃烧器出口流场特性以及其与水冷壁高温腐蚀的相关性,使用三维颗粒动态分析仪（PDA）测量了不同二次风风量下的低NOx旋流燃烧器出口附近的轴向、径向、切向以及湍动速度分布、回流区的形状、颗粒浓度分布以及颗粒粒径分布.结果表明：在该燃烧器出口附近有一个环形回流区,回流区的大小以及位于二次风区域的径向速度和切向速度都随着二次风风量的增大而增大;颗粒浓度呈现内浓外淡的分布,随着二次风风量的减小,这种趋势更加明显;位于中心区域的粒径略小于外围颗粒直径,二次风风量对其影响较小;颗粒的集中分布容易导致煤粉不易燃尽.气流携带煤粉可能冲刷水冷壁,造成高温腐蚀.因颗粒直径为内小外大的分布,这使得较大的颗粒容易穿过回流区到达壁面造成水冷壁沉积腐蚀.     

不同燃烧器高宽比下炉内空气动力特性的试验研究

本文应用相似模化理论对烟煤型燃烧器进行炉内冷态试验研究.通过对一次风射流的偏转,炉内气流的旋转强度、充满程度,燃烧器射流两侧的补气条件,炉膛出口的速度分布等特性随着燃烧器高宽比H/B的变化规律的研究,提出了较为理想的大型电站锅炉烟煤型燃烧器高宽比的范围,为指导电站锅炉燃烧器的设计和改造提供理论参考。     

多孔介质燃烧器处理焦油时影响内部温度的因素分析

应用多孔介质燃烧器在高温下可以分解或燃烧由生活垃圾低温热解所产生的气化气,并除去其中的焦油,而燃烧器内的温度是处理焦油的关键。因此,对垃圾热解所产生含有焦油的气化气在燃烧器中发生的化学反应,及在燃烧器内反应所用的空气量进行了理论分析与实验研究,结果表明:当量比和气体的流速是影响孔介质燃烧器内部温度的主要因素。     

顶燃式热风炉在高炉生产中作用的分析

由于俄罗斯卡鲁金顶燃式热风炉的实践,顶燃式热风炉进入一个新的时代,其燃烧器应是单个陶瓷燃烧器而且放置在拱顶之上,但仍有很多设计有待修正.     

平焰燃烧三维热态速度场的数值模拟

对试验炉型的平焰燃烧器速度场进行了冷态实验、冷态数值模拟,分析并验证了实验和数值模拟结果中速度场变化趋势的一致性和数值模拟结果的实用性。采用相同的模型,对加热炉内平焰燃烧的热态三维速度场进行了计算,分析了主燃烧区域轴向速度、径向速度和切向速度的变化规律,得出了热态速度分量的最大值沿射流方向衰减的无因次分布曲线。     

射流偏转及实际炉膛切圆的分析计算方法

首先介绍了在切圆燃烧炉膛内燃烧器流偏转方面的研究现状,然后根据对炉内流动工况的观测,提出切圆燃烧炉膛内燃烧器射流的运动在本质上是横向气流射流的运动,在分析这个充动模型的卷吸及所受作用基础上推导出射流偏转的计算方法,并针对典型６００ＭＷ的炉膛进行了计算及试验验证,计算及实验验证表明,这一方法可以成功地预测四角切圆燃烧炉膛内燃烧器射流的偏转和实际切圆大小对切圆燃烧器的设计有一定的指导意义。     

窑用多通道燃烧器回流区的三维数值模拟

在采用重整化群（RNG）k—ε模型对水泥窑用多通道燃烧器进行数值模拟的基础上，针对影响燃烧器性能的重要指标一回流区进行讨论，将三维条件下燃烧器的流场分布与传统燃烧器流场进行对比，提出了三维条件下燃烧器回流区分为中心回流区、内回流区、外回流区3个回流区的分布模型，并分析了影响回流区的直流风和旋流风2个重要因素。结果表明：旋流风的速度变化对回流区的影响比其他因素的影响更大，旋流风速度适当增大可以增大回流区的范围，而当旋流风速度过大时，外回流区消失。     

预燃室旋流燃烧器对水煤浆雾炬着火的强化

本文针对水煤浆雾炬的着火特点,为了达到强化其着火的目的。研制了预燃室旋流式燃烧器,并对燃烧器附近的空气动力场,传热特性等进行了较为详细的研究。结果表明,预燃室旋流燃烧器能够较好地组织炉内空气动力结构,产生一能够伸至炉内高温火焰区的中心回流区,在以卷吸高温烟气为主要点火热源的前提下,有效地组织对水煤浆雾炬的辐射,较好地适应水煤浆雾炬的着火特点,使其及时着火从而提高了炉内温度水平及提高煤浆的燃烧效率。与普通旋流燃烧器相比,燃烧器出口处的烟气温度约提高200℃左右。     

套管换热器旋流强化传热性能研究

本文针对工程中常用的套管换热器 ,采用切向引入装置、管内安装扭曲带方法使流体产生旋转流动 ,研究了两种旋流方式对强化传热性能的影响 ,为旋流强化传热装置的应用提供了必要的实验依据。     

大型燃煤锅炉热偏差的试验与数值研究

针对安徽省平圩发电厂 2号炉过热器和再热器的热偏差 ,主要从烟气侧提出改造方案 ,利用数值模拟方法 ,在保留四角切圆燃烧方式优点的前提下 ,提出反复“起旋”、“消旋”的燃烧器喷口布置方式 ,以达到、维持炉内稳定的弱旋状态 ,从而来解决热偏差的问题。     

Large eddy simulation of unconfined turbulent swirling flow

Large eddy simulations(LES) were performed to study the non-reacting flow fields of a Cambridge swirl burner. The dynamic Smagorinsky eddy viscosity model is used as the sub-grid scale turbulence model. Comparisons of experimental data show that the LES results are capable of predicting mean and root-mean-square velocity profiles. The LES results show that the annular swirling flow has a minor impact on the formation of the bluff-body recirculation zone. The vortex structures near the shear layers, visualized by the iso-surface of Q-criterion, display ring structures in non-swirling flow and helical structures in swirling flow near the burner exit. Spectral analysis was employed to predict the occurrence of flow oscillations induced by vortex shedding and precessing vortex core(PVC). In order to extract accurately the unsteady large-scale structures in swirling flow, a three-dimensional proper orthogonal decomposition(POD) method was developed to reconstruct turbulent fluctuating velocity fields. POD analysis reveals that flow fields contain co-existing helical and toroidal shaped coherent structures. The helical structure associated with the PVC is the most energetic dynamic flow structure. The latter toroidal structure associated with vortex shedding has lower energy content which indicates that it is a secondary structure.     

旋流式壅塞空化器处理苯酚溶液研究

壅塞空化是一种新型的水力空化技术,在壅塞空化器喷嘴内加入旋流芯即成为旋流式壅塞空化器。在不同背压和旋流芯长度下,利用CFD软件对旋流式壅塞空化器内部流场进行了数值仿真,并对不同初始浓度的苯酚溶液采用高效液相色谱仪检测其处理前后的质量浓度变化。计算结果表明,旋流式壅塞空化器内部产生的涡环对壅塞空化具有促进作用,并存在最佳背压和旋流芯长度。模拟污水处理试验结果表明:当背压为200 k Pa,旋流芯长度为3/4倍导程,苯酚溶液的初始质量浓度为5 mg/L时,旋流式壅塞空化器对苯酚溶液的去除效果最佳。     

齿型扩口对旋流燃烧器流动特性影响的研究

采用－维热膜探针多方位转动法，在径向浓淡旋流煤粉燃烧器冷模式试验台，研究了在齿型和普通型两种中心扩口下旋流煤粉燃烧器出口气流的空气动力持性，试验得到了冷态旋转射流的时均速度，湍流应力，偏斜因子的测量结果，分析测量结果可见，齿型中心扩口下中心回流区直径减小，相对回流率较普通型中心扩口增加20％，同时在中心回流区边界附近湍流脉动强度明显提高，湍流正应力提高1倍以上，湍流剪切应力提高3倍以上，在主流区湍流流瞬时速度的概率密度函数更快趋向于完全随机的高斯分布，在齿型中心扩口下，出口射流的回流强度及湍流脉动强度的提高，有利于强化煤粉气流的燃烧反应。     

MLP型煤粉两焰烧咀动力特性的试验研究

本文总结、叙述并讨论了《MLP 型煤粉两焰烧咀》的动力特性的试验研究结果。MLP 型烧咀所形成的平展形流股(火焰)及火炬形流股(火焰)的轴向最大速度、切向最大速度及轴向最大负压的衰减速度不随总风量的变化而变化。对于平展形流股,旋流区的尺寸随总风量的增加而增加。对于火炬式流股,旋流区不随总风量的变化而变化。     

强化换热管冷却壁传热分析及结构优化

强化冷却水管的换热,对提高冷却壁的传热性能、延长冷却壁使用寿命有重要意义。利用Fluent数值模拟研究了丁胞管、螺纹管、扭曲椭圆管3种强化换热管对冷却壁换热性能的影响,并对强化换热管结构参数进行了优化,建议丁胞管结构参数设定如下：丁胞纵向间距为40 mm,径向丁胞数为4,丁胞半径为2 mm;螺纹管结构参数设定肋条数为4,肋高为1 mm,肋宽为5~7 mm,导程为25~40 mm;扭曲椭圆管结构参数设定导程不大于100 mm,短长轴之比取0.4~0.6 。对比分析实验结果表明：螺纹管和扭曲椭圆管对冷却壁强化换热效果较好,丁胞管较差,扭曲椭圆管可以在水管压力损失较小下实现较好的强化换热效果。     

基于直剪试验的堆积碎石类材料细观参数标定方法及模拟验证

颗粒材料三维离散元数值模拟的可靠性取决于细观参数的合理标定,目前对细观模拟参数的标定方法还缺少系统性的研究。本文通过室内直剪试验和数模试验对比分析,揭示碎石颗粒材料宏观力学参数与颗粒间细观参数的相关性,提出碎石颗粒材料数值模拟细观参数的标定方法,并验证标定方法的合理性。研究结果表明：在线性模型中,碎石颗粒试样的宏观弹性常数与碎石的粒间法向接触刚度呈正相关,而对粒间切向接触刚度的变化不敏感,基于此提出的粒间接触刚度（法向、切向）标定方法;直剪数值试验的剪应力-剪位移曲线计算结果与室内试验值吻合度较高,结果验证了标定方法的可靠性及合理性;在直接剪切过程中,碎石颗粒内部力链网络随着剪位移的增加逐渐由垂直方向向剪切盒对角线方向偏转,随着颗粒的整体速度场变化而出现剪缩和剪胀现象;采用本文提出的细观参数标定方法对室内滑坡运动试验开展数值模拟,数值模拟滑坡碎石堆积形态与室内试验基本一致,验证了该方法在堆积碎石滑坡模拟分析中的适用性。