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.     

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。     

静电网格系统在旋流燃烧器流场测量中的应用

为了解决旋流燃烧器出口气固两相流的颗粒浓度测量问题,提出能够测量大空间范围内气固两相流的静电网格法,设计了静电网格系统,并将该系统应用于测量旋流燃烧器出口的气固两相流场.研究结果表明：静电网格法能够测量大空间内的气固两相流的颗粒相对浓度场,测得结果可定性地反映实际浓度场|当内、外二次风风速保持不变时,一次风风速和给料速率的增加会导致回流区的减小.     

某400t/h四角切圆燃煤锅炉空气动力场的数值模拟

四角切圆的燃烧方式在大型燃煤火电厂锅炉中普遍使用,利用CFD计算方法对某锅炉四角切圆空气动力场进行数值模拟,重点分析在不同一二次风配比情况下的炉膛空气动力场和温度分布。同时,对总风量相同、一二次风配比不同、改变各燃烧器喷口风速这3种不同工况进行了模拟分析。结果表明:所建模型成功捕捉到了四角切圆空气动力场的整体特性,不同的风率和风速会产生火焰对冲或对炉膛产生贴壁冲刷,切圆直径过小或过大,火焰中心高度也会随之发生变化,合适的一二次风配比使空气动力场混合更加均匀,气流更加稳定。     

双燃料喷口间距与火焰长度关系

为了解扩散燃烧中燃烧器的结构与火焰长度之间的关系,在前人工作的基础上,以双燃料喷口为研究对象,研究火焰长度随喷口间距变化的规律.研究表明:当喷口间距在0.5～2.0倍喷口直径范围内变化时,如果燃气速度一定,火焰长度将随喷口间距发生周期性的改变,变化的周期约为0.5个喷口直径;同流空气速度的大小对火焰长度变化周期的影响不明显.     

瓦斯燃烧器火焰回流区的数值分析

对一种瓦斯燃烧器的火焰流场进行了数值计算,根据计算结果对火焰回流区进行了分析.针对瓦斯燃烧器的结构特点,将燃烧区域的流动简化为二维轴对称流动.对不同空气和瓦斯流速时的计算结果表明,火焰中心及两排空气引射管间出现回流区,火焰中心的回流区占主要地位.空气流速越高,回流区越大,但回流区距燃烧器出口越近,甚至进入燃烧器.瓦斯流...     

燃烧器内轴对称涡旋湍流流动的数学模拟

采用κ-ε双方程模型模拟了冷态燃气在轴对称渐扩燃烧器内的流动状态；分析了不同旋流强度对速度分布、回流区形状大小的影响以及旋流强度与出口速度之间的相互关系，给出了有旋流和无旋流下燃烧器内的流场分布，并讨论了旋流强度对稳定火焰和燃气混合的影响；给出了燃烧器出口速度随旋流强度的变化趋势。     

气泡雾化旋流燃烧过程的数值模拟研究

利用概率密度函数模型(PDF),针对不同空气旋流强度下气泡雾化喷嘴出口下游庚烷雾群的燃烧过程进行了数值模拟研究.研究结果表明:随着空气旋流强度的增加,中心回流区逐渐向上游移动,且回流区长度减小、径向扩张,而角回流区则逐渐消失.适度提高空气旋流强度有利于强化离散相与连续相之间的混合过程,但过大的空气旋流强度将造成未蒸发的雾颗粒穿透剪切边界层,进入回流区内,造成不完全燃烧,甚至发生脱火.随着空气旋流强度的增加,火焰高温区域将逐渐前移,火焰张角有所增大;燃烧产物中CO的浓度随燃烧温度的提高有所降低,而NO的浓度则大幅提高.本文研究的气泡雾化喷嘴,匹配旋流数S=0.8~1.41的配风装置可以取得较好的燃烧效果.     

旋流燃烧器出口气固两相流场的 光学波动法测量研究

为了精确测量旋流燃烧器出口的固相质量分数和颗粒细度,介绍了光学波动法测量固相质量分数的基本原理,并在气固两相流实验台上采用基于光学波动法的激光探针测量固相质量分数,对不同的一、二次配风条件下的回流区大小、扩散特性以及质量分数分布变化进行了测量研究.试验结果表明：在燃烧器出口流场中,固相质量分数最高点和气相速度的最高点均处于二次风口附近,在离燃烧器出口0~200 mm范围内,气相速度衰减迅速,而固相质量分数的衰减缓慢;各次风对固相质量分数分布的作用各不相同：一次风大小的改变对中心回流区内固相质量分数影响微弱,主要影响周边区域;增强内二次风对增强回流区内的固相质量分数的差异最为明显;增加外二次风限制了颗粒对外扩散,固相质量分数的分布在周向上更加均匀.     

墙式切圆锅炉燃烧过程的数值模拟

为研究墙式切圆锅炉炉内的燃烧问题,采用Fluent模拟软件,分析了炉内的速度场、温度场和NOx的分布规律.结果表明,炉膛燃烧器区横截面的切圆直径随着炉膛高度的增加逐渐增加;在炉膛中心纵截面上,炉内中心温度低于两侧温度,而且随着炉膛高度的增加,温度先增后降,炉壁附近出现局部高温;NO浓度沿高度方向先升后降.     

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.     

关于低氮燃烧器掺烧不同煤质的改造

对东锅DGl025／18．2-Ⅱ4型锅炉所配备的百叶窗式水平浓淡燃烧器进行改造,采用分层燃烧技术,保留原主燃烧区域基本格局不变,一次风喷口采用宽钝体大回流式垂直浓淡燃烧器;增大底部AA层二次风喷口,使托粉能力增强;将Y层三次风下移到C、D两组燃烧器之间,将三次风中携带的煤粉送人主燃烧区域的高温区域;在A层燃烧器区域增加微油点火装置;在三次风附近低温区域布置适量卫燃带,优化煤粉燃尽条件,并保证主、再热蒸汽气温。改造后锅炉效率提高了2．52％,且锅炉运行正常。     

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。     

配风比对燃油燃烧器燃烧过程影响的数值模拟

模拟燃烧器不同配风比状况下的燃烧器内温度场分布,分析燃烧器燃烧过程的火焰结构温度。模拟结果表明：配风比为一次风量（G1）占总风量（G）的30％,二次风量（G2）占总风量的70％时,火焰结构和火焰温度分布最合理。     

不同二次风角度的W炉冷态流场实验研究

针对燃煤W火焰锅炉氮氧化物排放高的问题,提出新型W火焰锅炉燃烧技术——热风包裹低NOx燃烧技术(HAP),并对该技术进行冷态模化实验研究.HAP技术在常规W炉的基础上,在下炉膛增加了冷灰斗二次风和炉底二次风.冷态模化实验表明:相比于常规的W锅炉,HAP技术的炉内流场更优化,一次风下探深度大,炉内充满度高,并且壁面未出现严重的贴壁流动,结渣风险较小.通过对前后墙二次风和冷灰斗二次风的不同倾角的实验研究发现:倾角为45°的前后墙二次风具有较好的下探深度和炉膛充满度,避免了贴壁流动现象;增大冷灰斗二次风入射角度可以减小一次风下探深度,使得贴壁流动现象加剧.炉膛充满度随着冷灰斗二次风倾角的逐渐增大呈现先增大后减小的趋势,在66°时达到最大值.     

直流二次风扩口对燃烧器流场影响的试验研究

在气固两朴实验台上采用先进的ＰＤＡ测试技术对不同直流二次风扩口角度情况下径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口气相速度和脉动速度、颗粒浓度分布进行了测量,得出了直流二次风扩口角度对径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口流场回流区直径、射流扩展角的影响规律。实验结果表明直流二次风扩口角度对汉场有一定的影响,而对浓度场影响较小。所得结论对工程应用有一定的参考价值。     

双炉膛锅炉炉内空气动力特性实验研究

以高温腐蚀极为严重的一台双炉膛锅炉为例，采用纯几何相似的模化方法，进行了炉内空气动力特性的冷态模化实验，根据冷态模化试验的结果，详细分析了水冷壁高温腐蚀的主要原因：炉内空气动力场偏斜和一、二次风的的分离导致了火焰冲墙和壁面附近还原性气氛的存在；并指出改进燃烧器喷口结构、合理配风、组织燃烧是防止高温腐蚀的根本措施，实验结果为今后同类型锅炉的设计及改造提供了参考依据。     

W火焰锅炉炉内三维流场和颗粒运动轨迹的数值模拟

W火焰锅炉具有独特的炉膛和烟气流动结构,适用于低挥发份劣质煤发电,炉膛配风和煤粉颗粒对W火焰锅炉形成良好的炉内燃烧和保证安全高效洁净燃烧影响显著.针对300 MW W火焰锅炉,采用RNGk~ε和DPM模型数值研究了不同工况下W火焰锅炉炉内三维流场和煤粉颗粒运动轨迹,分析了炉膛配风和煤粉粒径对流场特性的影响.研究表明:配风对流场对称性影响很大,不合理的配风可导致火焰"短路"和气流冲刷冷灰斗.炉膛折焰角结构决定了对称的配风形成非对称流场,但增加前墙配风速度可有效平衡折焰角效应.当前后墙配风比为1.05时流场对称性最佳.下炉膛冷灰斗区双旋涡流动结构可增强煤粉气流热质交换,增加煤粉停留时间,有利于煤粉燃尽.随粒径增大,煤粉深入下炉膛平均深度越大,煤粉在燃烧炉膛内停留时间先增大后减小,存在最佳煤粉粒径.研究结果对大容量W火焰锅炉设计和燃烧调整有意义.     

600MW机组中心给粉旋流燃烧技术改造试验研究

使用中心给粉旋流燃烧技术,对600MW机组锅炉的燃烧系统进行改造,实现燃料的浓淡燃烧及空气在径向和轴向的分级。对旋流燃烧器二次风挡板和叶片进行了优化选取试验,探究炉内的结焦问题。对不同燃尽风量和氧量条件下的燃烧过程进行了试验研究,研究结果表明,改造后NOx排放量明显降低了30%~40%,而且通过对回流区起点位置的推迟,解决了炉内的结焦问题。