关于不同燃烧器结构对回转窑窑内流场影响的试验研究

本文在三通道燃烧器窑内冷态模化计算基础上,进行了窑内速度场、温度场测量,并根据测量数据及计算,分析了几种典型回转窑多通道燃烧器结构参数对窑内流场的影响,通过分析窑内流场空气动力特性,比较了燃烧器不同结构参数对窑内气流混合、燃烧过程及火焰形状的作用,为今后进一步进行新型燃烧器设计提供参考。     

中心风对旋流煤粉燃烧器性能的影响

通过冷态PDA试验,对不同中心风率下径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口的速度及浓度场进行了测量,得出了中心风对燃烧器出口气固流动特性的影响;工业性热态试验研究了中心风对燃烧器出口温度及烟气气氛的影响,得出了中心风对燃烧和NO     

方箱炉旋流燃烧技术研究与应用

旋流燃烧可以提高火焰速度,从而强化传热、提高燃烧效率,采用多个同旋向喷嘴形成旋流燃烧器,或者通过喷口不同方向的倾斜排列形成两排燃烧器,可以实现很好的方箱炉旋流速度场。通过冷态流场数值模拟和试验分析,验证了旋流燃烧能加强炉子流场的均匀性,热态试验和工业应用结果表明,炉膛下部燃烧和传热得到强化,烟气出口烟温下降,方箱炉热效率显著提高。     

窑头四风道燃烧器冷态流场数值模拟

对某窑头四风道燃烧器进行三维建模和网格划分,并采用标准k-ε湍流模型对其进行冷态下气相流场数值模拟。计算结果合理反映了窑内的流场变化以及各个管层风在燃烧器工作中的重要作用,并通过改变中心风所占理论燃烧空气的比例,分析了不同风量的中心风对燃烧器流场的影响,对工业中燃烧器喷头结构设计和风量参数选用有着重要的参考价值。     

一种带乏气风的浓淡旋流燃烧器结构的设计及优化

在BW公司研发的低NOx双调风旋流燃烧器(DRB-XCL型)的基础上,提出了四种煤粉浓淡分离设计方案,并对四种方案进行了数值模拟。根据模拟结果发现,从浓淡分离效果和煤粉的着火时机两方面综合考虑,四种设计方案中方案D最优。     

炉内流场对传热过程影响的研究

该成果对大型电站锅炉冷态热态数值拟提出了一套独特的方法;在冷态流场模拟中,首次在对复杂的有旋、有回流的炉内流场计算中引入人工粘性流向加粘技术,大大减少了伪数值扩散,使得数值预报比国内外广为推荐的SIMPLE方法更正确,流动图率更接近实际;在气—煤粉多相流动燃烧过程的数值模拟中提出了粒子强度源模型使得炉内燃烧过程进入热态     

旋流燃烧器空气流场特性CFD数值模拟

一二次风配风比及其流动特性决定燃烧过程氧气供应,对旋流燃烧器燃烧质量有着决定性的影响。旋流燃烧器内部结构设计、各部件布局、二次风门开度都会影响一二次风配风比及其流动特性。CFD技术因成本低、周期短,能直观全面了解流场分布情况而在燃烧流动领域研究被广泛应用,故采用Fluent对燃烧器空气流场情况进行数值模拟和分析,研究不同二次风门开度下旋流燃烧器空气流场特性。结果表明,压力最大区域主要分布在空气入口处到二次风门间、一次风管入口附近区域,随二次风门开度增大二次风门内部空气流速逐渐增大,整体平均空气压力、空气旋流强度、旋转气流存在区域不断减小,负压区存在于旋流器前端到燃烧器空气出口之间区域,维持火焰稳定,对燃烧器结构设计和实际应用起到重要指导作用。     

多次分级中心给粉旋流煤粉高效低氮氧化物燃烧技术

为了实现煤粉高效燃烧和低NOx排放,将中心给粉旋流燃烧器与燃烬风技术相结合,形成多次分级中心给粉旋流燃烧技术。阐述多次分级中心给粉旋流煤粉燃烧技术原理和特点,并指出该技术不仅可以大幅降低NOx排放,同时还具有燃烧效率高、防止结渣和高温腐蚀的优点,并通过实验室试验和工业试验验证该技术的原理。在实验室和实际锅炉上,采用飘带示踪法对不同燃烬风率和外二次风叶片角度下的空气动力场进行测量。试验表明,该燃烧器可以在燃烬风率为25%时可以形成稳定的中心回流区,回流区随着外二次风叶片角度减小而增大。采用三维激光多普勒动态粒子分析仪对采用多次分级技术条件下中心给粉旋流燃烧器出口气固流动特性进行测量。试验表明,颗粒相对数密度峰值出现位置靠近燃烧器中心位置。在一台600 MW机组锅炉上进行热态试验。试验表明,煤粉在距离喷口约为0.1 m位置着火,具有较强的稳燃能力。同时,介绍该技术的应用情况。     

适用于燃用贫煤1 025 t/h锅炉的中心给粉旋流燃烧器

提出了中心给粉旋流煤粉燃烧器,并针对某厂采用EI-DRB型燃烧器设计燃用贫煤的1 025 t/h锅炉稳燃能力差,不能燃用设计煤质的问题,进行了实验室冷态试验及锅炉冷、热态试验,得出了新型的燃烧器结构,并将下层8只燃烧器改造为新型燃烧器.试验表明,中心给粉燃烧器的回流区最大直径、长度与燃烧器最外层直径之比分别为1.40和1.89,可卷吸足够的高温烟气及时点燃煤粉,得出了外二次风叶片角度、一次风量、二次风量及三次风对燃烧器出口射流的影响规律;在实际运行参数下,EI-DRB型燃烧器没有回流区,不利于稳定燃烧.得出了二次风挡板开度和给粉机转数对燃烧器出口处温度场的影响规律.采用新型燃烧器后,锅炉效率提高,当电负荷降至140 MW时,锅炉可以不投油稳定运行,在燃用贫煤、无烟煤和贫煤的混煤时(混合比为11),锅炉在高负荷和低负荷下均可稳定运行.锅炉NOx排放下降.     

中心给粉旋流燃烧器气固两相流动的数值模拟

电厂采用的煤粉燃烧技术应达到稳燃、低污染、防结渣及防高温腐蚀的要求。中国电厂燃用煤的煤质偏差,煤种多变。在燃用这些煤的时候,锅炉的稳燃能力较低。针对这些问题,提出中心给粉旋流煤粉燃烧技术。由于燃烧器的气固流动特性对燃烧器的性能有很大的影响,利用可实现的k-ε和Lagrangian随机轨道模型对中心给粉旋流燃烧器的气固两相流动进行数值模拟,并将计算结果和三维相位多普勒测速技术(Phase-Doppler anemometry,PDA)试验结果进行详细比较,计算值和试验值速度分布的趋势基本相同。计算和试验结果表明,在轴向方向产生了回流区,切向速度分布出现典型的Rankine涡结构,中心线附近区域的径向速度小。当颗粒的轴向速度衰减为0之后,颗粒的运动方向发生偏转,开始向后上方运动。颗粒迂回型运动轨迹延长了煤粉在回流区中的停留时间。     

计算流体力学在干燥窑风速检测中的应用研究

提出了利用计算流体力学软件FLUENT对木材干燥窑建立三维稳态的CFD模型,进行了数值模拟计算,并用所做的实验数据对模拟结果进行了分析验证,通过比较验证了所采用的模型的可行性和准确性,进一步预测了风机给定不同气流速度对干燥窑的气流分布的影响。结果显示:气流速度为3m/s时,干燥窑内气流分布更均匀,且速度分布均满足要求。     

基于Fluent的煤粉燃烧器风管流场数值模拟与分析

利用Fluent软件对煤风管道内气-固两相流进行模拟仿真,通过观察固体颗粒运动轨迹,对管道内冲蚀磨损进行研究分析。利用RNG k-ε湍流模型和拉格朗日离散相模型对燃烧器煤风管道内煤粉颗粒-空气两相流场进行耦合数值模拟,对比分析了输煤管在不同角度α时的流场特性和颗粒运动轨迹,发现当α≤15°时,管道壁面冲蚀磨损率有所降低;管道中除了存在冲蚀磨损,同时还伴随有摩擦磨损。通过对计算结果的分析和讨论,发现燃烧器设计的不合理因素,对煤粉燃烧器结构改进和相关参数优化有一定指导意义。     

基于CFD方法的轿车车身外围流场分析

用CFD方法进行车辆外围流畅的数值模拟已经在汽车车身设计中得到广泛应用。文中使用CFD软件FLUENT对三种不同车速下的轿车简化模型进行外流场数值模拟,根据计算结果对风阻系数、车身等压线分布等气动性能相关信息分别进行定量分析,以此为车身造型设计提供参考依据。     

Prediction of coal feeding during sintering in a rotary kiln based on statistical learning in the phase space

In alumina rotary kiln production, adjusting the coal feeding rate is the main way to maintain sintering temperature stability during the sintering process, which plays a critical role in improving production quality and reducing energy consumption. In this paper, a novel integrated method (termed PSR-PCA-HMM) is proposed to predict the coal feeding state for optimal control by integrating principal component analysis (PCA) and the hidden Markov model (HMM) based on phase space reconstruction (PSR). First, the thermal signals in rotary kilns are shown to have obvious chaotic characteristics. Second, PSR is utilized to extract the features of the sintering process in a rotary kiln, and PCA is proposed to efficiently reduce the redundancy of the high-dimensional feature space reconstructed by the PSR. Then, considering the nonlinear dynamic characteristic of the sintering process, three HMM models are built to capture the nonlinear dynamic relationship between thermal variables and the corresponding coal feeding state. Finally, the posterior probabilities with respect to the three HMM models are estimated by using the forward algorithm, and the final prediction of coal feeding is determined by the maximized likelihood estimation. Based on field data, the application results indicate that the PSR-PCA-HMM method can significantly improve prediction performance and help realize stable closed-loop control for the sintering temperature.     

基于图像卷积变分自编码的电站锅炉 燃烧稳定性评价方法

为实现基于电站锅炉火焰图像的燃烧稳定性定量表征,并克服不稳定燃烧样本不足的训练难题,提出一种基于卷积变分自编码模型的燃烧稳定性实时、定量表征方法。首先使用稳定燃烧工况下的火焰图像进行模型训练,利用卷积变分自编码器得到稳定燃烧图像的高维潜在概率分布。记录该模型对应的隐变量分布特征,计算该分布与标准正态分布之间的KL散度值,利用该KL散度实现燃烧稳定性的定量表征。在仿真验证中,通过对比说明引入变分推断理论可提高模型对于燃烧图像的重构质量,图片重构前后均方根误差为0.005 48;通过磨煤机给煤量调整实验,人为制造不同稳定度的燃烧器燃烧工况,验证了该评价方法的准确性和有效性,评价准确率高达92.1%;通过与煤火检评价结果的比较,表明该方法具备煤火检系统对于火焰的定量判断功能,且感知能力更加灵敏,能在燃烧器灭火前167 s给出燃烧不稳定的预警,具有一定的工程应用价值。     

基于彩色相机的运动燃煤颗粒温度测量研究

基于McKenna燃烧器的平面火焰携带流燃烧器系统的燃烧环境,采用彩色相机测温系统对运动中的燃煤颗粒进行拍摄。彩色相机测温系统经过黑体炉进行温度测量标定后,利用其r、g波段的响应,采用双色法对燃煤颗粒的温度进行测量。测温系统的标定采用基于BP神经网络训练的方法进行,通过对蜡烛燃烧火焰的拍摄,将得到的颗粒温度与热电偶数据进行对比,验证了测温系统的可靠性。实验研究了燃烧器出口不同距离处燃煤颗粒的温度信息,结果表明,燃煤颗粒温度随颗粒到喷嘴出口距离的变化整体呈先上升后下降趋势。该结果为研究煤粉燃烧过程及着火机理提供了参考。     

Lifter design for enhanced heat transfer in a rotary kiln reactor

Rotary kiln reactors are frequently equipped with an axial burner with which solid burden material is directly heated. The burner flame provides the heat required for the vaporization of the water and the reaction of the solid phase. Lifters are commonly used along the length of the system to lift particulate solids and increase the heat transfer between the solid bed and the combustion gas. The material cascading from the lifters undergoes drying and reacting through direct contact with the gas stream. In this study, volume distribution of materials held within lifters was modeled according to the different lifter configuration and appropriate configuration was used for the design purpose. This was applied to the simplified one-dimensional heat balance model of a counter-current flow reactor, which contributes to the increase of the effective contact surface, and thereby enhances the heat transfer.