烟气深度余热利用系统的多相流场模拟及优化

为充分研究锅炉尾部烟气在烟气深度余热利用系统内的流动细节,优化余热利用,采用k-εRNG湍流模型模拟连续相烟气,离散相模型模拟飞灰分散相,双向耦合飞灰颗粒与烟气,将烟气深度余热利用装置简化为多孔介质模型,对烟气两相流场进行了数值计算.模拟结果表明,烟气在非均匀分布的烟气档板中流动分布不均.在优化为烟气均布挡板后,通过压力、速度以及速度不均匀系数等对均布装置进行了评价.     

舰用增压锅炉烟风阻力计算方法研究

增压锅炉是适合于大型水面舰艇的主动力装置.通过对增压锅炉烟气通道、配风器和对流管束内烟气的流动特性分析,借助对部分烟气流动情况复杂区段的流场数值模拟,根据流体力学基本理论,结合在现有非增压锅炉设计运行中广泛采用的烟风阻力相关参数、计算公式和线算图表,探讨了适合增压锅炉的烟气通道、配风器和对流管束的烟风阻力计算方法.并以现役某型增压锅炉为实体,利用选定的公式进行烟气通道、配风器和对流管束的阻力校核计算,验证了公式的可行性.     

电气设备环境试验室湿度场的数值模拟及优化

电气设备往往需要进行多工况的性能实验,这就需要环境室提供相应的温、湿度、压力等参数变化的实验条件,环境室内流场、温度场、湿度场的均匀性往往会影响实验效果.利用CFD技术对某一电气设备实验用环境室内部流场、温度场、湿度场进行了数值计算和模拟.主要讨论了送风温度、喷入液滴粒径对环境室内湿度场的影响.计算结果表明:送风温度越低、喷入液滴粒径越小,湿度场的均匀性越好;送风速度越大,湿度场则能更快达到稳态.最终给出了在所述计算条件下的送风速度和液滴喷入粒径的优化建议,为环境实验室内的气流组织布置和参数设计提供了一定的理论基础.     

不同烧嘴布置方式下高温空气燃烧过程的三维数值模拟

以FLUENT软件为计算工具,采用k-ε湍流双方程模型、PDF燃烧模型和离散坐标辐射传热模型,以模型炉为对象对低热值煤气在空气-煤气双预热情况下的高温空气燃烧过程进行了数值模拟.分别对平行、交错和逆向3种不同烧嘴布置方式进行了高温空气燃烧湍流流动的稳态模拟,得到了流场、温度场.分析结果表明,与平行和逆向布置相比,烧嘴交错布置时,高温空气燃烧的湍流流动可产生大面积的回流区,有利于流场的合理组织和低氧条件的有效形成.     

凸起黑体辐射元件对锻压炉炉膛辐射换热的影响

开展了利用黑体凸起结构强化钢厂热锻压炉炉膛辐射传热的数值研究.采用Gambit软件设计出模拟炉膛段,利用Fluent软件对炉膛段内辐射传热过程进行了耦合数值模拟,获得了炉膛内烟气的流场、温度场以及锻钢表面辐射热流密度.分析了炉壁表面黑度以及不同凸起结构对辐射传热效果的影响规律.结果表明,提高炉膛内壁黑度以及加装凸起辐射元件对炉膛内辐射传热有显著的强化作用.通过Gambit模拟改变辐射元件的尺寸、形状,得到最佳的安装方案可以提高炉膛内烟气15%的辐射传热效率.     

液态排渣炉燃烧过程的数值模拟

针对一台液态排渣旋风炉在不同配风方案下炉内燃烧过程和NOx分布进行三维数值模拟分析,建立液态排渣旋风炉内的流动和燃烧的数学模型,针对近壁燃烧的情况采用trap方式对炉内随气流运动的颗粒进行壁面捕捉.计算结果详细描述炉内的流场组织、温度场、氧气质量分数及不同配风情况下的NOx分布情况,并与该炉运行实验数据进行比较验证.计算结果显示,3种配风方式下液态排渣炉的燃烧均较为完全;相比较其他配风方式而言,分级配风方式下燃烧温度场分布更为均匀,顶部旋流二次风和切向二次风的共同作用加强了炉内气流的扰动,强化了炉内燃烧,使得整个炉膛的温度水平均维持在较高温度段,能够提供足够高温的烟气以满足裂解要求;同时下2层二次风强化了炉内水煤浆颗粒的燃烧,能够更好的抑制NOx的生成,采用分级配风方式下炉膛出口NOx质量浓度可低至684mg/m3,可以有效减少NOx排放.     

320MW机组宽负荷SCR脱硝技术的研究与应用

为了提高锅炉机组低负荷工况脱硝反应器入口的烟气温度及改善SCR脱硝性能,提出在省煤器出口两侧加装烟气调节挡板以及增设省煤器烟气旁路的解决方案,对2种方案进行详细的技术比较分析,并在一台320 MW燃煤锅炉机组省煤器出口两侧实施了加装烟气调节挡板的改造。现场试验测试表明,锅炉省煤器出口烟气调节挡板可有效地调节低负荷时通过省煤器的烟气流量,可在35%~100%BMCR负荷区间使脱硝反应器入口烟温控制在305~410℃,有效解决了锅炉低负荷工况下因烟气温度较低引起的脱硝效率下降的技术难题。     

不同入口流速下生物质锅炉尾部烟气凝结的数值研究

生物质燃料燃烧后所产生的烟气中含有大量的水蒸气, 在锅炉尾部添加冷凝换热器回收冷凝热可以有效提高系统热效率。选用的生物质燃料烟气中水蒸气的体积分数为27.9%, 基于Mixture模型并选用Lee模型作为冷凝传质模型对尾部烟气凝结的传热传质特性进行了数值模拟研究。假设流动为稳态, 湍流模型采用标准k－ε模型, 求解选用Simple算法, 研究了烟气侧不同入口流速下(1~4 m/s)温度场、流场及液态水体积分数的变化规律, 对翅片管换热器的表面传热系数及换热量进行了对比分析。计算结果表明, 随着入口流速的增加, 烟气出口温度逐渐升高, 壁面凝结速率不断增大, 而冷凝水量逐渐减少, 同时翅片管换热器的表面传热系数及换热量逐渐增加。     

安装新风换气机房流场及温度场数值模拟研究

以计算流体力学和传热学为基础,建立了装有新风换气机房间三种气流组织形式的物理及数学模型.运用k-ε模型和SIMPLEC算法对装有新风换气机房间的流场及温度场进行了数值模拟,给出了温度场及流场的数值结果,分析了三种不同气流组织形式对室内流场及温度场的影响.     

四角切圆燃烧锅炉底层燃烧器区域流场数值模拟

基于控制容积法,采用RNGκ-ε湍流模型对某600 MW四角切圆燃烧锅炉的底层燃烧器区域流场进行了数值模拟.通过比较和分析不同射流速度的流场发现:射流速度影响实际切圆直径和动态旋转切圆气流的旋转流动速度;射流末段上游区域和动态旋转切圆中心均存在回流,这将有利于烟气与一次风的混合.     

地板辐射采暖房间三维流动与传热的数值模拟

采用辐射换热模型和三维紊流模型,应用有限容积法计算了地板采暖房间空气流动与传热的情况,为地板采暖优化设计及舒适性提供了研究依据.     

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.     

亚临界煤粉锅炉流体流动和燃烧的数值模拟

以一300MW Hg1025/18.2-YM13型亚临界自然循环、四角切圆燃煤锅炉为研究对象,应用可实现化k-ε湍流模型、颗粒相随机轨道模型、即混即燃气相燃烧模型、P-1辐射换热模型,根据燃烧测试试验得到的边界条件,运用FLUENT软件对锅炉炉内流体流动和燃烧过程进行了三维数值研究。模拟预测结果与试验结果吻合较好,温度分布规律和趋势与试验研究结果一致。运用该模型对炉内速度场、压力场、温度场以及燃烧释热场进行了多场耦合仿真,并全面系统地研究了各种操作参数对炉内燃烧工况的定量影响规律,确定了燃烧器和锅炉合理的操作参数:过剩空气系数为1.2、一次风率为20%、一次风温度为608K、二次风温度为620K且均匀投粉。在该条件下炉内温度分布较合理,煤粉能正常稳定地燃烧,炉膛高温区较集中,炉膛出口温度合理。     

卡鲁金顶燃式热风炉的流场结构及组分混合特性

建立了卡鲁金顶燃式热风炉燃烧器内空、煤气流动混合过程的物理数学模型,通过模型实验和数值模拟研究了热风炉内的流场和组分混合特性,揭示空、煤气单吹情况下喷嘴中的流量均匀性以及格子砖对燃烧器出口气流的影响机理及规律,为燃烧器的设计和改造提出了建议。     

烟气再循环对生物质炉排炉燃烧影响的数值模拟

针对生物质锅炉实际运行过程中常出现水冷壁腐蚀严重、屏式过热器积灰多和NO_x排放量高等问题,以一台某电厂额定蒸发量为130 t/h的生物质往复式水冷炉排炉为研究对象,提出二次风掺混再循环烟气燃烧的方法,采用计算流体力学（CFD）数值模拟技术对炉内燃烧过程进行热态模拟,旨在为锅炉的实际运行操作提供理论指导. 计算结果表明,采用烟气再循环可以增强炉膛上部气流扰动,改善炉内温度分布的均匀性,提高燃尽率,同时降低屏区火焰温度,减轻大屏积灰结渣风险;后墙下二次风掺混再循环烟气后,主燃区形成还原性气氛,温度下降,有效抑制热力型NO_x的生成.后墙下二次风掺混30%再循环烟气的工况炉内气流均匀饱满,高温烟气分布从炉膛深度中心向前、后墙两侧稳定下降,NO_x排放质量浓度相对于无再循环烟气时减少了32.1%.     

空/煤气入口布置对顶燃式热风炉内温度场和速度场影响的数值模拟

建立顶燃式热风炉内的三维、稳态传热和流动数学模型,求得了炉内温度场和速度场;在此基础上,探讨了不同空/煤气入口布置对炉内温度场和速度场的影响.研究结果表明:煤气入口单一布置时,炉内流体的温度场及速度场的分布均极不均匀,且偏向煤气入口侧炉壁;空/煤气入口间隔布置时,炉内流体的温度场及速度场分布均较为均匀,这种布置方式有利...     

四角切圆锅炉冷态空气动力场流动特性的实验研究

以某电厂 30 0MW ,10 2 5t/h锅炉为模型 ,针对水平烟道的烟温偏差问题 ,进行了锅炉整体冷模试验 ,对炉膛上部、水平烟道及转向室处烟气的流动进行模拟 ,明确了水平烟道内引起烟温偏差的烟气速度场偏置的具体情况及尾部烟道气流分布的特性 .     

循环流化床锅炉风室内流动特性及优化研究

一次风室是循环流化床锅炉的关键部件之一,其内部一次风流动分布的均匀性对循环流化床锅炉的高效运行至关重要。一次风气流分布不均匀会对锅炉燃烧产生不利影响,导致锅炉热效率降低。为了提高循环流化床锅炉的运行效率,采用数值模拟的方法研究设计合适的导流板。模拟结果表明,在一次风室内安装导流板后,一次风室内横截面处的气流速度不均匀性由81%降低到24%。为了验证数值模拟结果,采用了220 t/h循环流化床锅炉的缩小比例几何模型,在5种不同的实验条件下进行了可视化和速度分布均匀性实验。实验结果证实了数值模拟的正确性。此外,在一台220 t/h循环流化床锅炉上进行了热态实验。热态实验结果表明,在一次风室中加装导流板后,锅炉热效率由85.71%提高到88.34%,相当于每年节约5000 t标准煤,经济效益显著,证明了导流板的有效性。     

链条锅炉燃烧末煤的改造研究

链条锅炉燃烧末煤,会导致机械不完全燃烧损失、化学不完全燃烧损失和排烟物理热损失增加,并导致结焦.据此,在DZL2-0.8/160-AII型锅炉上对结构进行了改造,对燃烧进行了调整,对燃料进行了调质,以使锅炉能够适应末煤燃料.结果表明,链条锅炉燃烧末煤时,配风的合理性、二次风的配置、炉膛烟气流场的调控和燃料的调质对燃烧效率影响很大.可见,链条锅炉燃烧末煤时,增加横向配风的均匀性、适量增加二次风、炉膛烟气流场呈"α"型和燃料的加湿调质等措施,可以有效降低排渣可燃物含量,降低排烟过量空气系数,提高燃烧效率,避免结焦.     

链条锅炉燃烧末煤的改造研究

链条锅炉燃烧末煤,会导致机械不完全燃烧损失、化学不完全燃烧损失和排烟物理热损失增加,并导致结焦.据此,在DZL2-0.8/160-AII型锅炉上对结构进行了改造,对燃烧进行了调整,对燃料进行了调质,以使锅炉能够适应末煤燃料.结果表明,链条锅炉燃烧末煤时,配风的合理性、二次风的配置、炉膛烟气流场的调控和燃料的调质对燃烧效率影响很大.可见,链条锅炉燃烧末煤时,增加横向配风的均匀性、适量增加二次风、炉膛烟气流场呈＂α＂型和燃料的加湿调质等措施,可以有效降低排渣可燃物含量,降低排烟过量空气系数,提高燃烧效率,避免结焦.