管道燃气快烤装置燃烧过程数值仿真及结构参数影响分析

快烤试验装置作为快烤试验的重要组成部分,其产生的火焰温度对试验结果有很大的影响。为设计管道燃气快烤装置,利用Fluent软件、采用SST k-ω湍流模型和非预混燃烧模型,开展管道燃气装置燃烧过程仿真和关键结构参数对火焰温度及其均匀性的影响规律研究。选择三个关键参数即管道间距h1、火孔孔径Φ、火孔孔距h2,设计了三因素三水平正交试验进行仿真。研究结果表明:在管道直径确定的条件下,管道间距是影响管道燃烧器火焰温度均匀性的最主要因素,其次是火孔间距,火孔孔径是影响火焰温度均匀性的最次要因素;管道燃烧器上方不同高度处火焰温度均匀性对应的最佳结构参数并不相同。     

煤粉工业锅炉燃用中等挥发分煤种适应性研究

为扩大煤粉工业锅炉燃用中等挥发份煤种的适应性,本文利用数值模拟,分析了20t/h单体锅炉燃烧系统中燃烧器与炉膛的温度分布情况,以及炉膛卫燃带对温度的影响。模拟结果表明,对比设计煤种火焰,中等挥发分煤种火焰长度短、厚度薄、最大火焰温度低,火焰低温区域过大是中等挥发分煤燃烧不稳定的主要原因;敷设卫燃带能提升炉膛温度和煤粉燃尽率,最佳卫燃带敷设方案为炉膛顶部前6 m处敷设面积为9%卫燃带。系统改造后,锅炉燃烧稳定,运行效果达到设计要求。     

缝隙式燃烧器“W”火焰锅炉改造与应用

针对缝隙式燃烧器“W”火焰锅炉存在的燃烧稳定性差、下炉膛前后墙火焰偏烧严重、燃烧效率低和炉膛结渣严重等问题，通过燃烧机理分析和数值模拟研究，提出将乏气风火嘴移至靠炉膛中心相邻的两条二次风处、对三次风室进行分割和加装导流板，以及加装防渣风的改造方案，经过实践证明，该改造方案实施后，锅炉燃烧稳定性得到提高，消除了下炉膛前后...     

微细尺度下液体乙醇层流扩散燃烧的特性仿真

在微尺度燃烧器特性的研究中,针对目前对微细尺度液体燃料层流扩散燃烧特性研究,为了克服实验研究过程中微火焰温度的测量限制,通过建模进行仿真分析,外加电场可提高火焰最高温度,正向电场能拉伸火焰高度,而反向电场压缩火焰高度;流量较少时,无电场火焰高度最高;随着流量增加,外加电场火焰高度最高;相同流量下,正向电场火焰高度较反向电场高.以上是采用 Fhent6.3 软件进行仿真,结果表明,火燃结构与实验值吻合良好,仿真方法对高效微型燃烧器研制具有重要指导意义.     

饰面型防火涂料大板燃烧实验火焰温度控制的研究与应用

采用液化石油气作为大板燃烧实验的燃料,实测饰面型防火涂料的耐燃特性火焰温度。通过调整燃气和空气的供给方式,绘制试件受火面“时间—温度特性曲线”,与国家“时间—温度标准曲线”进行比较分析,得出有效控制大板燃烧实验燃气、空气供给比例的合理方法,使试件受火面火焰温度在规定误差范围内,并全过程符合国家“时间—温度标准曲线”。     

基于CFD燃烧器环形输气系统数值模拟

阐述计算机流体力学(CFD)湍流模型的理论基础,介绍ICEM-CFD软件混合网格划分复杂结构几何体方法.采用Fluent对燃烧器环形输气系统燃气流动情况进行数值模拟和分析,研究燃气在环形输气系统内的压力和速度分布状况.结果表明:环形输气系统各部位压力分布与气体流动速度存在较大差异,气体粘度对系统内燃气流动状态有较大影响.所得结果对环形输气系统设计与结构优化起到重要指导作用.     

锅炉燃烧器火焰图像检测系统的开发设计

介绍了基于传像光纤、CCD彩色摄像机和数字图像处理技术的锅炉燃烧器火焰图像检测系统,是近年发展起来的新型燃烧器火焰检测系统.作为FSSS系统的重要组成部分,设计选用不同的火焰检测分析算法,可提高火焰检测的实时性、准确性和燃烧诊断性能.     

工作面回风巷瓦斯分布研究及监测布置探讨

测试了采煤工作面回风巷不同位置断面的瓦斯体积分数,作出了巷道断面的瓦斯分布云图,研究了回风流瓦斯体积分数分布规律,得出结论:距离工作面不同位置的巷道断面上瓦斯体积分数分布是不均匀的,瓦斯随着风流运移约100m后才能逐渐和空气混合均匀;上隅角涌出的采空区瓦斯对巷道瓦斯体积分数分布影响较大。对工作面回风流瓦斯监测及传感器布置提出了改进建议,即回风巷道瓦斯传感器应该布置在巷道的中线上,距离顶板不大于300mm,距上隅角10m处也应布置一个传感器测点。     

图像处理技术在炉膛火焰温度场分布中的应用

根据双色测温法原理,利用高温工业电视所摄取的彩色火焰图像中的彩色分量,运用数字图像处理技术,重建燃烧火焰的温度场分布,并对测量火焰温度的两大误差来源进行了分析和校正处理.     

基于图像处理的炉膛火焰温度场测定

应用数字图像处理技术进行炉膛火焰检测是火检技术的发展趋势。文中介绍了数字式图像火焰检测系统的基本构成、工作原理和燃烧器火焰熄火、着火的判据。重点介绍了通过比色法测温原理重建炉内火焰温度场分布,并对已有的方法进行了优化。此方法不仅具有普通双色法标定简单的特点,而且因为不同波长的辐射图像是在同一幅彩色图像上得到的,省去了同时获取同一燃烧对象在不同波长下的辐射图像的困难,因而十分便于应用。采用图像中红色分量或者绿色分量就可以计算火焰图像中任一点的温度,从而构建图像二维温度场分布。程序运算结果表明,该方法能够快速测定温度场分布,并且误差较小。     

Experimental and numerical modeling of the effect of solid surface on NOx emission in the combustion chamber of a water heater

A combined experimental and CFD modeling study of the turbulent non-premixed natural gas on a laboratory scale has been performed. Effect of solid surface enhancement in combustion chamber on the flame temperature and NO emission was investigated. The solid surface called as filling material (FM) was cylindrical and was placed coaxially in the center of combustion chamber. The temperature and NO distribution in the combustion chamber were compared for different geometries of the filling material. The diameters of the filling materials were 25 and 30 cm with two lengths of 20 and 40 cm. Experimental study has been carried out on a fire tube water heater. The flame temperature on the center line of the combustion chamber, gas temperature and NO emission in the combustion chamber were measured. The actual geometry of the fire tube water heater and the burner were modeled and then analyzed by the FLUENT code. Turbulent diffusion flames were investigated numerically using a finite volume method for the solution of the conservation and reaction equations governing the problem. The measured values were specified as the boundary conditions. The elemental analysis of the natural gas was taken as a mixture of hydrocarbon and air was the oxidizer. The standard k-ε model was used for the modeling of the turbulence phenomena in the combustor. The non-premixed combustion model was chosen. In the conserved scalar approach, turbulence effects were accounted for with the help of an assumed shape probability density function or PDF. The discrete ordinates (DO) radiation model was used for modeling of the radiative heat transfer in the combustion room. The model results were compared with the experimental results. The model results were in good agreement with the measurements. The filling material provided the recirculation of the cooler gases into the flame. The recirculation reduced the oxygen concentration in the flame and controlled the flame temperature. It was found that the filling material with the diameter bigger than the flame diameter increased the heat transfer rate in the back flow around the flame.     

合成气非预混燃烧的数值模拟

针对合成气非预混火焰结构开展数值模拟和试验验证,分析天然气改烧合成气后燃烧特性的变化规律.结果表明,大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)在速度分布和温度分布的预测中与试验结果比较吻合,而在对燃烧过程产物(如OH自由基)预测中则与试验结果有所差异.采用数值模拟与试验测量相结合的方法,探讨和分析合成气燃烧特性的变化规律:与天然气火焰相比,合成气燃烧时高温区域更大,火焰稳定性较好;随着当量比提高,燃烧室热负荷不断增大,同时最高回流速度增大,火焰根部受到压缩,逐渐呈现出推举火焰特征.     

某型燃气轮机等离子强化燃烧三维仿真研究

为对某型燃气轮机燃烧室性能进行预估,以提供燃烧室优化设计和试验定型的理论依据,对某型燃气轮机燃烧室等离子强化燃烧流场进行了三维仿真。网格在曲线贴体坐标系下进行非结构化划分,湍流模型采用RNG模型,压力一速度耦合的求解采用SIMPLEC算法,得到了燃烧室流场的点火时间、火焰筒壁面温度及流场温度分布、速度分布和物质分布等情况。仿真结果表明,某型燃气轮机的设计基本满足性能要求,但存在一些问题需要在进一步的工作中改进提高。     

蓄热式燃烧器及其控制系统的研发与应用

蓄热式燃烧器在企业中应用广泛,是主要的煤气消耗设备,燃烧器设计的好坏决定煤气的消耗的高低。同时,蓄热式燃烧器的控制由于换向时对流量的扰动,加之传统的控制方法为煤气回路和空气回路同时采用PID等控制方式同时调节,造成两个控制回路相互干扰,系统投运复杂,无法实现长时间自动控制,使燃烧控制基本依靠操作人员经验手工操作,蓄热式燃烧器煤气消耗大,燃烧不充分有害物排放增加,研发一种适合国情、易于实施的蓄热式燃烧器控制装置和控制方法意义重大,此方法适合于烤包器、加热炉等设备控制。     

900MW超临界直流锅炉的数学模型与仿真研究

结合“上海外高桥电厂900MW锅炉机组”的具体特点,该文建立了一套整体式非线性固定边界的超临界直流锅炉蒸发器的仿真模型、炉膛的燃烧模型、启动分离器模型和过热蒸汽的仿真模型。分析了蒸发受热面传热系数的变化、燃烧器的结构对烟温的影响、炉膛辐射热量分配方案、以及分离器蒸汽干度、过热器蒸汽凝结的计算方法。通过实时仿真计算,以及对仿真模型的阶跃扰动测试,证实该模型的合理性,成功地解决了国内单机容量最大的火电机组900MW超临界直流锅炉的全工况实时仿真问题。     

催化剂对煤的燃烧特性影响的计算机辅助研究(IV)过渡金属类催化剂对于煤燃烧的催化机制和作用

催化剂对于煤的燃烧特性的影响，文献报道中大多以着火温度作为判别指标进行研究。本文使用气相色谱为分析手段，研究添加不同过渡金属类催化剂的煤的燃烧体系中气体的变化规律，从生成物的变化来探讨这些催化剂对煤燃烧的催化机制和作用。研究表明，部分过渡金属氧化物对煤的均相着火有较好的催化活性，能降低煤的着火温度；而另一部分则对煤的非均相着火有较好的催化活性，促进碳粒的完全氧化；一些过渡金属盐类对两者都有较高的催化活性。     

Visualization of flashback in a premixed burner with swirling flow

In this study,the measurement object is a flame propagating in a premixed burner with swirling flow in order to investigate unsteady flame behavior in a gas turbine premixer.During flashback,the flame propagating upstream was visualized with a high-speed camera.Moreover,we established the technique to measure the instantaneous flow fields of unburned fuel-air mixture in a swirling premixed burner using particle image velocimetry(PIV).As a result,the characteristics of flame behavior propagating upstream wer...     

基于粒子系统的湍流燃烧火焰的可视化研究

引入粒子系统作为可视化建模的基本方法，建立了包含火焰粒子子模型、湍流流场子模型和燃料属性子模型的湍流燃烧火焰可视化模型．通过将温度场与湍流流场的有机结合及燃烧室内网格体单元的颜色与透明度的显示，实现了湍流燃烧火焰的三维动态传播可视化．最后，结合实例给出了火焰效果图，体现了湍流涡对火焰前锋面的影响．     

基于数字图像处理的燃气锅炉火焰检测算法

为了保证燃气锅炉安全稳定的燃烧,必须有效、可靠地对其进行火焰检测。传统锅炉火焰检测的难点在于很难精确地将火焰燃烧背景和目标火焰有效区分出来,为了克服这一缺陷,提出了一套完整的基于数字图像处理的燃气锅炉火焰检测算法：蚁群算法与小波变换结合,对运动的火焰进行识别,将火焰图像从背景中完整的分割出来。运用中值滤波的方法对图像中包含的大量噪声进行滤除,通过灰度变换对图像进行增强,从而有效准确地获取燃烧火焰信息。     

WSA制酸工艺主要过程控制系统设计与开发

WSA制酸工艺中熔盐系统温度控制直接影响到SO2→SO3的转化率和烟气净化效果。本文在简介了WSA制酸工艺、DeltaV系统之后重点描述了熔盐温度、烧嘴燃烧、风机控制与系统连锁等控制流程设计、策略与实现方法以及软件设计的情况。