交叉射流流动及煤粉燃烧过程的试验研究

在钝体燃烧器的基础上产生了一个新的构思——用垂直交叉射流来使煤粉火焰稳定和强化。冷态试验结果表明,当副射流和主射流垂直交叉后,在副射流的尾迹处形成一个稳定的回流区,回流区的大小及回流率与一般钝体相当,其边界上存在着一个煤粉高浓度集聚区。热态试验中投入副射流后,火焰根部温度大幅度提高,飞灰含碳量有所下降。这种用气流柱来代替钝体的新型煤粉稳燃装置,解决了常规稳燃装置的磨损和烧坏问题。     

稳燃腔煤粉燃烧器的气流结构及燃烧特性研究

稳燃腔煤粉燃烧器是在钝体燃烧器基础上提出的一种新型燃烧器。它将钝体罩在稳燃腔中,利用腔壁消除了钝体上下两端的不合理的气流卷吸,从而使回流强度得到了很大提高。本文通过冷态空气动力场式验,研究了稳燃腔的几何形状和尺寸对气流特性的影响,并在试验炉上研究了这种燃烧器的燃烧特性。结果发现,由于稳然腔煤粉燃烧器具有较长的回流区和较大的质量回流率,使得它比钝体燃烧器具有更好的稳燃效果。     

电站锅炉调峰中燃烧稳定性研究

锅炉在低负荷条件下的稳定燃烧是调峰的关键。强化高温烟气回流来加热未燃煤粉快速着火加强燃烧稳定性.介绍强化燃烧的理论基础和在此基础上研制出的边界射流钝体稳燃器,中心回流稳燃腔、内外双回流稳燃腔和相交式高浓度煤粉燃烧器。几种稳燃器分别应用于海口、永安、耒阳、南昌等电厂均取得较好经济效益。     

几种钝体冷态空气动力场的分析

测量了几种不同钝体后的冷态速度场,分析了燃烧器中钝体锥角、高宽比以及钝体壁面粗糙度对回流区、回流率、射流速度衰减的影响。提出了设计“弯管＋钝体”结构形式的燃烧器中钝体的最佳锥角范围,并试图在钝体表面垂直来流方向加横条,以增加其粗糙度     

乙醇小尺度射流扩散火焰燃烧温度及稳燃特性EI北大核心CSCD

对自由射流和受限射流乙醇小尺度扩散火焰的燃烧温度及稳燃特性进行了实验研究。结果表明:火焰在静止空气中燃烧会经历淬熄前火焰、稳燃火焰、振荡前火焰、振荡火焰4个不同的状态。受限空间和自由空间下,火焰峰值温度随雷诺数增大均会经历增大,稳定和减小3个阶段,自由空间下,其温度最高可达1300K。尾部烟气温度随雷诺数先增大后保持稳定,其温度最高可达480K。只有当内径小到一定程度,玻璃管壁温才会随雷诺数有较大增加,其温度最高可达370K。随着受限空间内径的减小,火焰的燃烧上限明显降低,且均比自由空间时的低,而燃烧下限几乎均与自由空间时相同。在本实验范围内,热熄火是淬熄的主要因素,而燃料的不完全燃烧则是火焰由稳定燃烧转变为振荡燃烧的主要因素。     

乙醇小尺度射流扩散火焰燃烧温度及稳燃特性

对自由射流和受限射流乙醇小尺度扩散火焰的燃烧温度及稳燃特性进行了实验研究。结果表明:火焰在静止空气中燃烧会经历淬熄前火焰、稳燃火焰、振荡前火焰、振荡火焰4个不同的状态。受限空间和自由空间下,火焰峰值温度随雷诺数增大均会经历增大,稳定和减小3个阶段,自由空间下,其温度最高可达1300K。尾部烟气温度随雷诺数先增大后保持稳定,其温度最高可达480K。只有当内径小到一定程度,玻璃管壁温才会随雷诺数有较大增加,其温度最高可达370K。随着受限空间内径的减小,火焰的燃烧上限明显降低,且均比自由空间时的低,而燃烧下限几乎均与自由空间时相同。在本实验范围内,热熄火是淬熄的主要因素,而燃料的不完全燃烧则是火焰由稳定燃烧转变为振荡燃烧的主要因素。     

回流区火焰稳定的最低煤粉浓度的近似分析法

煤粉浓度对着火和火焰稳定有很大的影响，要得到对实际工程具有指导意义的最佳浓度和最低浓度，必须结合具体燃换器和燃烧工况、回流区热平衡模型可以近似求出开缝钝体和钝体燃烧器在一定工况下保证火焰稳定所需的最低煤粉浓度。以此为判据，模型对能否稳定燃烧的预测，与实验结果基本一致．     

可控粉煤浓淡旋流燃烧器着火稳燃的简化模型及其在旋流回流？…

介绍了可控浓淡旋流燃烧器浓淡分离的原理及试验结果,利用回流区搅拌均匀反应热理论模型,结合风粉射流浓淡分离特点及颗粒浓度分布实验结果,通过热质交换平衡分析,建立了一个旋流燃烧器浓淡煤粉在回流区着火及气流火焰稳定性综合模型,求解得到燃烧器稳定着火燃烧的特征参数及燃烧器结构、运行参数地着火的影响,获得使煤粉稳燃的最小回流区长度及主流煤粉浓度,并结合工业性试验结果,对模型进行了验证。     

可控煤粉浓淡旋流燃烧器着火稳燃的简化模型及其在旋流回流区中的应用

介绍了可控浓淡旋流燃烧器浓淡分离的原理及试验结果,利用回流区搅拌均匀反应热理论模型,结合风粉射流浓淡分离特点及颗粒浓度分布实验结果,通过热质交换平衡分析,建立了一个旋流燃烧器浓淡煤粉在回流区着火及气流火焰稳定性综合模型,求解得到燃烧器稳定着火燃烧的特征参数及燃烧器结构、运行参数变化对着火的影响,获得使煤粉稳燃的最小回流区长度及主流煤粉浓度,并结合工业性试验结果,对模型进行了验证。     

开缝钝体燃烧器在首阳山电厂的应用

首阳山电厂采用回流区分级着火燃烧技术改造了原燃烧器,在低负荷时,约有１０％￣１５‰的一次风粉进入钝体后的回流区内,由于回流区内速度低,温度高,迅速着火,去点燃主流时,大大增强了低负荷的稳燃能力。高负荷时,周界风进入回流区,降低温度,延迟着火,防止炉墙的结焦形成。     

同向和反向合成气旋流扩散燃烧研究

针对同向和反向合成气旋流扩散火焰燃烧开展研究,测量了燃烧中间产物OH自由基浓度、火焰温度及污染物的排放。实验结果表明,燃烧的稳定性受旋流产生的回流区和扩散混合两方面的因素控制,加强回流有利于燃烧稳定,加强混合也有利于燃烧稳定。燃料和空气同向旋流和反向旋流相比,总回流量较大,能够向回流区卷吸更多的活性自由基OH和热量,从而有利于燃烧稳定。当燃料和空气的旋流数比较小时,混合对燃烧的稳定性也会产生重要影响,空气和燃料的反向旋流由于混合较为强烈从而稳定性比空气和燃料同向旋流时要好。尽管NOx排放受混合的影响,但针对文中的实验,主要是热力型机理对NOx的排放起作用。在CO排放中,较低功率下由于温度较低导致CO排放指数较高,实验中当功率大于34 kW时,温度较高,CO排放接近于零。     

粉煤气化炉冷热态流场分布特性、喷嘴受热及渣层模型的数值模拟－－冷、热态流场分布特性（Ⅰ）

煤气化是煤化工的先导技术,粉煤气化以其高碳转化率和高冷煤气效率日益得到重视。通过物理建模,建立起粉煤气化的数学模型,运用欧拉-拉格朗日方法分析气化炉冷态流场分布特性;运用非预混方法分析气化炉热态运行条件下温度分布和煤气成分变化规律。通过对模型的数值分析,冷态条件下颗粒相和连续相之间的最大速度比约为0.828;煤粉颗粒在旋转力矩作用下螺旋上升,颗粒在炉内停留时间增大;热态条件下湍流火焰中心存在"黑区",火焰外锥面对应氧浓度梯度变化最大的表面,燃烧剧烈、温度较高。热态条件下数值模拟得到生成气成分分布和气化炉设计工况基本吻合。     

扩口位置对旋流燃烧器出口流场影响的研究

通过采用三维相位多普勒颗粒分析仪对中心给粉旋流煤粉燃烧器不同一次风扩口位置下的气固两相流动特性进行了测量。在2种扩口位置下，从燃烧器出口至x/d=0.5截面气、固两相轴向速度分布均呈双峰结构；在中心线处，气相轴向速度明显滞后于固相轴向速度, 实际扩口燃烧器的气相、固相的轴向速度衰减速度快，且在x/d=1.5的截面开始，出现颗粒穿越部分回流区。在x/d=0.3截面，气、固两相切向速度分布是典型的Rankine涡结构；在燃烧器出口至x/d=0.7截面，气、固两相径向速度分布呈双峰结构。中心给粉燃烧器在燃烧器中心形成较高的颗粒浓度分布。     

新型旋流燃烧器--花瓣燃烧器的研究与应用

针对旋流燃烧器燃烧低挥发分煤时存在的问题，提出了一种既能起到良好稳燃作用又能降低NOx排放的新型旋流燃烧器——花瓣燃烧器。该燃烧器充分考虑了煤粉气流与高温烟气的迅速强烈混合问题，能在其背流面形成径向和轴向多种回流区，增大进入回流区的煤粉量，有利于低挥发分煤（贫煤和无烟煤）和低负荷运行时煤粉的着火与稳燃，并降低NOx的排放。介绍花瓣燃烧器工作原理，分析其流场特性，论述其优越性。经在某电厂燃用贫煤的210MW机组锅炉中应用，取得了稳燃不结渣的效果。     

楔形钝体二维绕流的简化积分模型

本文应用动量积分定理,在一定的条件下导出了描述楔形钝体二锥绕流回流区特性的方程组.该方程组将回流区长度、钝体锥角以及钝体、喷口边宽比联系在一起.用迭代法求解方程.所得结果表明:回流区无因次长度1/d 随钝体、喷口边宽比 d/b。作单调降变化,随钝体锥角θ的变化是先增后降;另外,d/b。的减少或者θ的增大会引起无因次物理量(2Δρ/ρμ_0~2)和(2 τ_ρ/ρμ_0~2)的增大.与有限的实验结果比较发现:理论和实验基本上是一致的.     

基于CFX的双调风旋流燃烧器数值模拟

基于CFX软件平台对DRB-4Z型双调风旋流燃烧器的出口流场进行了数值模拟。结果显示:随着内二次风叶片角度的增大,回流区变长,回流直径变小,射流扩展角增大,最大轴向速度和最大切向速度的衰减变慢。随着过渡风速的增大,回流区变小,并且逐渐远离燃烧器喷口。当过渡风速较小时,回流区伸入燃烧器喷口;当过渡风速过大时,回流区大大减小,火炬刚性减弱。     

Influence of the technique for injection of flue gas and the configuration of the swirl burner throat on combustion of gaseous fuel and formation of nitrogen oxides in the flame

How the points at which the flue gas was injected into the swirl burner and the design of the burner outlet influence the formation and development of the flame in the submerged space, as well as the formation of nitrogen oxides in the combustion products, have been studied. The object under numerical investigation is the flame of the GMVI combined (oil/gas) burner swirl burner fitted with a convergent, biconical, cylindrical, or divergent throat at the burner outlet with individual supply of the air and injection of the gaseous fuel through tubing. The burners of two designs were investigated; they differ by the absence or presence of an inlet for individual injection of the flue gas. A technique for numerical simulation of the flame based on the CFD methods widely used in research of this kind underlies the study. Based on the summarized results of the numerical simulation of the processes that occur in jet flows, the specific features of the aerodynamic pattern of the flame have been established. It is shown that the flame can be conventionally divided into several sections over its length in all investigations. The lengths of each of the sections, as well as the form of the fields of axial velocity, temperatures, concentrations of the fuel, oxygen, and carbon and nitrogen oxides, are different and determined by the design features of the burner, the flow rates of the agent, and the compositions of the latter in the burner ducts as well as the configuration of the burner throat and the temperature of the environment. To what degree the burner throat configuration and the techniques for injection of the flue gas at different ambient temperatures influence the formation of nitrogen oxides has been established. It is shown that the supply of the recirculation of flue gas into the fuel injection zone enables a considerable reduction in the formation of nitrogen oxides in the flame combustion products. It has been established that the locations of the zones of intensive fuel burnout and generation of nitrogen oxides do not coincide over the flame length, and the ambient temperature has a significant impact on the combustion stability at low values and on the concentration of nitrogen oxides in the combustion products at high values.     

水煤浆旋流燃烧器空气动力场的数值研究

水煤浆是一种以煤代油的新型洁净环保燃料。对水煤浆旋流燃烧器的空气动力场进行了数值模拟,分别研究了一次风扩口角度、二次风扩口角度和二次风旋流强度等燃烧器结构参数对流场的影响,研究结果表明,一次风扩口角度的增加使回流区由大变小;二次风扩口角度和旋流强度的增加均使回流区增大;此类燃烧器轴向速度以"M"形分布,切向速度以"N"形分布,出口处形成一中心回流区;得到了一合理的燃烧器结构型式,该燃烧器既能保证稳定燃烧,又能有效防止结焦或结渣。研究结果为水煤浆燃烧器的设计、制造和运行提供了借鉴。     

旋流燃烧器中二次直流风速对NO_x生成的影响

对新型低NOx旋流燃烧器,采用FLUENT冷态模拟和冷态试验相结合的方法得出了其冷态空气动力场。通过对新型低NOx旋流燃烧器的轴向速度、气流射程、回流区、射流边界等的分析,得出二次直流风速v=20 m/s时轴向速度衰减平缓且射程最长,回流区面积最大,回流长度狭长,扩展角比较小,不容易产生火焰贴壁和结渣。同时,给出了新型低NOx旋流燃烧器的轴向速度衰减和射流边界的经验公式。     

一种中心风可调的直流燃烧器设想

针对电站锅炉燃煤特性变化范围大的实际,分析了现有燃烧器的稳燃机理及其对煤种的适应性,提出了研发一种中心风可调直流燃烧器的设想。设想通过中心风的调整,可使燃烧器的功能在钝体燃烧器与夹心风燃烧器间转换,以适用更大范围的煤种变化。