飞灰颗粒横掠管束的沉积特性数值研究

为了揭示飞灰颗粒在管簇式换热器表面的沉积分布,利用拉格朗日粒子随机追踪模型以及El-Batsh和Haselbacher提出的粒子沉积模型,对飞灰颗粒横掠管束时的运动轨迹和沉积特性进行了数值研究,获得了管束排布方式以及粒子直径对飞灰颗粒运动轨迹及沉积分布的影响。结果表明:飞灰颗粒在管壁表面的碰撞率和黏附率与管束排布和粒径有关,飞灰颗粒的黏附率随着粒径的减小而增大。     

电站锅炉受热面灰污沉积模型

根据锅炉烟道内颗粒沉积的实际状况,基于沉积体的散体力学性能和凹凸表面特征,研究了颗粒与沉积体之间的惯性碰撞沉积机制。通过分析颗粒与沉积散体间的倾斜碰撞沉积特征,分别建立了切向和法向沉积子模型,提出临界黏附角和临界反弹速度准则。以铜粒子碰撞沉积体为对象进行算例分析,模型预测与实验结果基本一致。采用该模型对某电厂省煤器换热管积灰过程进行计算流体力学(computation fluid dynamics,CFD)模拟仿真,仿真结果验证了此沉积模型的有效性,该模型能准确反映换热管的实际积灰分布特征。     

高倍率循环流化床锅炉飞灰沉积现象及机理分析

针对高倍率循环流化床（CFB）锅炉飞灰沉积现象严重问题,本文以燃料相同、运行工况相似、飞灰沉积现象截然相反的2台高、中倍率CFB锅炉为研究对象,对其飞灰样品进行了系统的化学成分、扫描电镜及流变特性分析,并建立了飞灰沉积、剥离计算模型。结果表明:高、中倍率煤泥CFB锅炉的燃烧条件对飞灰形成、组成的影响相似,两者在飞灰沉积特性方面无明显差异;高倍率CFB锅炉飞灰粒径趋小和分布变窄使得沉积飞灰的脱离能量低是造成高倍率煤泥CFB锅炉飞灰沉积的主要因素。     

电站锅炉受热面灰污剥离模型

基于散体内力的传递特性和沉积颗粒的受力分析,研究了沉积颗粒的剥离机制。根据烟道内飞灰颗粒的惯性输运沉积特性,建立了颗粒与沉积散体间的惯性碰撞剥离模型,并提出了沉积颗粒的临界剥离速度准则。结合灰污沉积模型,获得了受热面灰污增长综合模型。以铜粒子惯性碰撞沉积为对象进行算例分析,模型预测结果与实验数据基本相符。采用该模型完成了某电厂省煤器换热管积灰的计算流体动力学(computation fluiddynamics,CFD)模拟仿真,仿真结果验证了此灰污增长综合模型的有效性。该模型能准确反应实际受热面灰污的分布和增长特征,同时揭示了颗粒速度对灰污增长周期有较大的影响。     

大型燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉烟气阻力的模拟研究

利用数值模拟方法分别对一台大型余热锅炉的入口和出口过渡段内烟气流场进行了研究,由于过渡段尺寸变化较大,导致不同截面上烟气流速变化较大,从而使得不同截面上的静压和动压分布都有明显差别。模拟结果显示,由于余热锅炉入口处烟气温度高,故烟气流速较高且入口处结构尺寸上的变化对烟气阻力的影响更大。在测量余热锅炉烟气阻力时,可将燃气轮机排气口横截面和烟囱横截面代替余热锅炉本体的入口和出口截面,且可只按两个截面上的静压值进行测量和计算。     

燃煤锅炉烟气侧换热表面的积灰机制及影响因素

工业燃煤锅炉烟气中含有大量的飞灰颗粒、粘性物质和酸性气体,其中飞灰颗粒易与其他物质发生耦合作用,在换热器受热面上发生沉积而形成积灰,会对设备换热性能和系统稳定运行造成严重影响,因此积灰问题是亟待解决的难题。而影响积灰的因素众多,不同运行工况和换热器结构条件下,受热面上的积灰过程差异较大。为深入了解积灰特性和影响积灰的关键因素,首先阐述燃煤锅炉烟气中飞灰的形成、传输、粘附和生长机制;接着详细分析影响飞灰颗粒在换热器受热面上沉积的主要因素和影响规律,并归纳总结积灰对换热性能影响的准则关联式;最后,根据各种因素对积灰影响规律的分析,为高热效、抗积灰换热器的结构设计和运行工况选择提供指导思路,并对烟气侧换热表面积灰特性的研究前景进行展望。     

飞灰颗粒撞击顺列光管管束的磨损研究

通过数值计算,研究了烟气在通过顺列光管管束时飞灰颗粒对管束的碰撞规律,选择的影响因素分别为管径、烟气速度、飞灰粒径、横向管距、纵向管距等。建立了飞灰颗粒通过率及撞击率的无因次关联式,并且与前人研究得到的经验公式相结合,得出了飞灰颗粒对顺列管束磨损量的计算式。研究结果可为循环流化床锅炉尾部顺列布置的卧式空气预热器、过热器、再热器和省煤器减轻磨损提供设计依据。     

富氧燃烧锅炉辐射传热计算方法研究进展与展望

开展富氧燃烧数值模拟需要解决的关键问题是辐射传热计算,针对此,就国内外辐射传热计算进行综述性研究,同时对富氧燃烧锅炉辐射传热计算方法进行分析。研究结果表明:为改善富氧煤粉燃烧锅炉炉膛辐射换热的数值计算结果,应同时关注对气体辐射和颗粒辐射计算模型的修正。通过ANSYS Fluent数值模拟以及实炉试验数据进一步对富氧燃烧锅炉炉膛辐射传热计算方法进行修正和验证,同时提出下一步需要重点解决的关键学术问题和工程技术问题。     

基于预数值计算的锅炉飞灰可燃物含量建模

运用四角切圆燃烧煤粉锅炉专用数值模拟计算软件COALFIRE,对某电厂300 MW四角切圆煤粉锅炉飞灰可燃物含量排放特性进行了数值模拟。以数值计算结果为样本,建立基于支持向量机的四角切圆燃烧锅炉飞灰可燃物含量预测模型,其预测输出与数值计算结果的最小相对误差为1.01%,说明基于预数值计算和支持向量机算法的四角切圆煤粉锅炉飞灰可燃物含量模型能够较好地对锅炉飞灰可燃物含量进行预测。为将计算结果精确但计算过程耗时较长的数值模拟用于锅炉燃烧工况在线监测,提供了新的思路。     

多向扰流换热管管内传热与流动特性数值模拟

采用Realizable k-espilon湍流模型对不同雷诺数下的多向扰流换热管进行数值模拟,首先在光滑管中进行数值模拟,并与经验公式进行对比,验证了该数值方法的可靠性;其次研究了该换热管的结构参数及雷诺数的变化对努塞尔数和阻力系数的影响,进而分析出同一雷诺数下槽深比、节距比的变化对湍流动能和出口温度分布的影响,最后归纳出努塞尔数和阻力系数随结构参数及雷诺数变化的准则关联式。结果表明:随着结构参数的变化,多向扰流换热管的传热与流动性能都会发生显著的变化;当节距比和雷诺数不变时,努塞尔数、阻力系数、湍流动能都随着槽深比的增大而增大;当槽深比、雷诺数不变时,努塞尔数、阻力系数、湍流动能随节距比的增大而减小。研究表明多向扰流传热特性优于光滑管,可以起到较好的强化传热作用,准则关联式可为强化换热提供理论指导。