抽-鼓式U型辐射管表面温度均匀性研究

对抽-鼓式U型辐射管加热装置进行了研究,主要研究了辐射管表面温度的均匀性及其影响因素.实验研究表明:当燃烧器结构一定时,调节一、二次进风量的配比,可辅助性的调节辐射管表面温度的均匀性.随着空气预热温度及炉膛温度的升高,同样能改善辐射管表面温度的均匀性.而辐射管内零压面的位置对辐射管表面温度分布的影响很小.     

直套管型自身预热式辐射管数值模拟

建立了直套管型自身预热式辐射管的三维传热过程物理数学模型,并采用FLUENT软件对辐射管的温度场进行了数值模拟。结果表明：随着燃料喷射速度的提高和二次空气量的加大,外壁整体温度升高,辐射管的加热能力增强。较长的内衬管可以更好地导流烟气,保护辐射管外壁,增强辐射管表面温度的均匀性。燃料沿轴向喷入时,火焰长度较长,炯气高温区域较大,有利于辐射管温度均匀性的提高,     

带烟气回流W型辐射管热过程数值模拟

基于商业软件FLUENT同时,采用RNG k-ε模型和非预混燃烧模型,建立了带烟气回流W型辐射管燃烧器的燃烧及传热的三维数学模型,对辐射管内湍流和燃烧状况进行了模拟,并得到了出口NOx排放的计算结果;通过与相应实验数据的对比,验证了模型的可靠性.分析了辐射管内流体流动,传热和燃烧的特征,研究了燃气流量及空气预热温度对辐射管使用性能的影响;结果表明:燃气流量的提高,会增大辐射管壁面温度的不均匀性,而提高预热温度则相反;两者与辐射管加热能力呈正相关,但都会使得出口烟气内的NOx含量增大.     

连续式蓄热燃烧器的优化设计

分析了国内外关于连续式蓄热燃烧技术及自蓄热燃烧器的研究现状与应用情况,针对自蓄热式燃烧器普遍存在的燃气"短路"现象,提出三种自蓄热式高温空气燃烧器结构方案,并通过Fluent软件对几种形式的燃烧器在辐射管上进行了冷态模拟。结果表明:在自蓄热燃烧器上对空气和烟气通道做变径,在变径处的侧面上开孔,这种结构形式可以有效的削弱气体"短路"现象,火焰的体积几乎扩散到整个辐射管,火焰的局部高温减少,温度场的分布更加均匀。辐射管沿纵向温度分布均匀,温差较小,NOx的排放浓度可达到50×10-6以下。     

连退炉用U型辐射管内无焰燃烧的数值模拟

 钢铁冶金用连续退火炉中通常使用辐射管对工件进行间接加热,这不仅保证被加热工件受热均匀,还能不影响其表面质量。但同时,由于辐射管内燃烧空间有限,极易产生局部高温区,这会影响被加热产品质量,而且高温会导致NO_x大量生成,此外,较大的壁温差异所产生的热应力会使管壁遭到蠕变破坏,缩短其使用寿命。因此,为了优化辐射管的性能,基于烟气再循环技术提出了一种新型辐射管燃烧器,它能在提高烟气循环量的同时保证燃烧持续进行,具体为,先在辐射管内进行传统燃烧,待温度高于燃料自燃点后,再引入大量烟气,从而使U型辐射管内达到无焰燃烧状态,此时,其表面温度更为均匀,NO_x排放也更低。通过建立带该燃烧器的U型辐射管数学模型,并辅以试验验证,探究了U型辐射管内无焰燃烧特性,包括辐射管内燃烧状态、表面温度均匀性以及NO_x排放情况,且将其与现有的U型辐射管进行了对比分析,并探讨了不同烟气卷吸量对辐射管内无焰燃烧特性的影响。研究结果表明,无焰燃烧状态完全不同于传统燃烧,传统燃烧情况下,辐射管前部存在明显的局部高温区;随着卷吸烟气量的引入及进一步增大,峰值温度不断下降,且高温区有向辐射管后部转移的现象,达到无焰燃烧状态时,局部高温区消失;无焰燃烧极大提升了辐射管表面温度均匀性,辐射管壁温温差极值由110减至35 K,温度均匀系数由9%减小到2.9%,这有利于提升辐射管实际使用寿命;污染物NO_x的排放由初始的0.022%降至0.000 1%以下。     

自身预热式Ⅰ型辐射管烧嘴热态实验研究

介绍了自身预热式Ⅰ型辐射管烧嘴的基本结构与工作原理,采用燃烧实验方法研究自身预热式Ⅰ型辐射管烧嘴,得到了烧嘴的点火性能曲线;对辐射管表面温度均匀性进行了分析,对烧嘴卷吸回流结构对NOx排放的抑制作用进行了研究,得到了不同负荷下空气预热温度、排烟温度及各测点炉膛温度的变化,为该类型烧嘴的工程实际应用提供了良好的调试依据。     

基于正交试验的双P型辐射管三级燃烧器低NOx仿真

为降低双P型辐射管NO_x排放,运用扩散式分段燃烧的低NO_x均匀化燃烧技术,设计一种辐射管三级燃烧器,对其进行数值模拟,经过验证模型可靠.对燃烧器结构及运行参数进行正交试验和单因素研究.研究表明:空气预热温度、空气分级配比和空气过剩系数对出口NO_x排放浓度有显著的影响,相互无交互作用;一次风量由10%增大到20%时NO_x生成量由65.2×10-6增加到108.2×10-6,一次风量增加到30%以上时出口NO_x体积分数增加速率趋缓;空气预热温度每增加100℃,最高燃烧温度增加约50℃,排放气体中NO_x体积分数由50.9×10-6以22%、23.2%、25.3%、27.2%、27.3%和29.5%的速率增加;随空气过剩系数增加,出口NO_x体积分数由82×10-6呈22.1%、1.9%、2.1%、24%和2.5%的波动增长趋势.      

O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧特性模拟研究

针对煤粉燃烧器燃烧工况,采用Fluent软件,探索辐射模型、气氛和煤粉粒径对煤粉燃烧过程的影响及污染物生成情况。结果表明:采用DO+WSGG模型时,煤粉的燃烧温度有所降低;跟空气气氛相比O_2/CO_2气氛下煤粉的燃烧温度降低,NO的量也降低;氧浓度增大,煤粉燃烧的温度峰值增加;随着超细煤粉混合比的增加,燃烧高温区而向前移。     

天然气预热温度对蓄热式加热炉内温度场和NO_x排放影响的研究

为了研究不同天然气预热温度对蓄热式加热内炉温度场和NO_x排放的影响,对加热炉操作参数进行优化。采用fluent软件中标准k-ε模型、P-1辐射模型、涡耗散模型、热力型NO_x模型对不同天然气预热温度情况下加热炉内的速度场、温度场、浓度场进行数值模拟分析。结果表明:提高天然气的预热温度,减小了炉膛中心区域的流速,有利于炉膛内火焰的轴向扩散,高温区域也有变小的趋势,炉膛温度趋于均匀。随着天然气预热温度的升高,炉膛最高温度近线性增大,平均温度先减小后增大,CH_4浓度近线性降低,O_2浓度近指数型增加,NO浓度先减后增,且NO的高浓度区域分布与高温区域基本对应。     

铝合金时效退火炉燃气加热系统研究

对铝卷时效退火炉的燃气加热系统进行研究。重点研究了U型辐射管沿长度方向的温度分布规律以及二次燃烧对NO_x排放的影响。试验表明,使用可靠、实用的烟气二次燃烧系统,能有效改变辐射管的表面温度分布,辐射管的表面最大温差降低,提高设备的温度均匀性,同时降低了NO_x的排放,减少对环境的污染。     

数值研究风比对预热式燃气辐射管的影响

燃气辐射管中的流动、传热和燃烧过程较为复杂,通过利用FLUENT软件,对辐射管内的流场、温度场进行数值模拟,研究了助燃空气的一次风与二次风的比例对火焰长度、辐射管温度的影响,为自身预热式辐射管的开发与优化提供了参考的数据.     

基于CFD双P型辐射管扁形度的影响特性

为改善辐射管热效率,本文设计了一个扁双P型辐射管,选取辐射管中心管截面长半轴A与短半轴B的比例为1.0、1.1、1.2、1.3和1.4五种扁形度,借助于FLUENT软件就扁形度对辐射管传热性能的影响进行研究.结果表明:在保持双P型辐射管换热表面积不变的情况下,随着双P型辐射管扁形度的增加,辐射管对带钢的辐射角系数增大,辐射管对炉内辐射换热量增加,辐射管热效率升高;但是,随着双P型辐射管扁形度的增加,辐射管表面温差逐渐增大,扁形度达到1.3后,表面温度不均匀系数显著增加.综合考虑辐射管的表面温差和辐射热效率,扁形度为1.2的扁双P型辐射管性能较优,与扁形度为1.0时(即辐射管未被压扁的时候)相比,表面温度均匀性几乎不变,而辐射管热效率提高约1%.      

大功率双P型燃气辐射管的实验及仿真

通过实验和仿真研究大功率双P型辐射管的温度分布,设计的辐射管功率为200kW,在3. 2m×1. 2m×2. 3m的全纤维内衬实验炉上进行测试,采用k-ε湍流模型、非预混燃烧模型、DO辐射模型进行仿真,对比实验值和仿真值。当炉温为900和1000℃时,各测点管壁温度的仿真值和实验值相比,误差小于5%;空气预热温度为20、400、600℃时,管壁温度和最大温差逐渐增加;在烧嘴额定功率的100%、50%、30%、20%时,随着功率的降低,各测点管壁温度逐渐降低,最大温差逐渐减小;随着热值的增加,管壁高温区的温度越高,管壁最大温差逐渐增加。     

分区分级双P型辐射管喷口结构位置特性

为了对分区分级双P型燃气辐射管喷口结构、位置进行优化,提高燃烧效率.首先对分区分级双P型燃气辐射管进行了实验和数值研究,结果发现,除NO_x体积分数的误差为11.6%外,其他参数的偏差都在1%以内,证明该模型具有可靠性.在此基础上,通过研究主管和支管的喷口位置及喷口结构等参数,进行了气体温度和壁面温度的研究分析.结果显示:随着主管喷口位置向外移动,分区分级燃气辐射管表面温度的最高值逐渐减小,壁面温度的最低值逐渐增大.支管喷口位于三通管与支管交线处时,可以减少高温气体对辐射管管壁的冲击作用,提高支管径向的温度均匀性,延长辐射管使用寿命;主管喷口的形式为完全预混式喷口时,壁面温差最小;支管喷口的形式为不对称式时,分区分级燃气辐射管壁面温差最小,燃烧热效率最高.      

管式加热炉燃气分级燃烧器的数值模拟

以某炼油厂在役管式加热炉为研究对象,应用计算流体力学软件Fluent,研究了燃气分级比Φ(分级燃气与总燃气的质量之比)为0、0.2、0.3、0.4和0.5时,5种不同工况下辐射段内相关参数的变化规律.结果表明,随着燃气分级比的增加,炉内速度与温度分布均匀性改善,辐射段的传热性能明显增强,火焰由粗短变为细长,火焰高度增加,污染物排放明显下降.综合考虑火焰刚性、传热和NO排放浓度,Φ=0.4可作为燃烧器设计与现场调节的优化参考值.     

抽鼓自平衡式U型辐射管烧嘴的实验研究

对抽鼓式U型辐射管烧嘴进行了实验研究,通过实验得到辐射管内零压面的调节手段。实验表明,采用鼓风和吸风相结合的供风方式,同时添加分级燃烧装置,能够在保证辐射管内负压的前提下,提高换热器预热温度和温度效率,改善辐射管的表面温度分布。同时分级燃烧对抑制NOx的生成有重要的作用。     

W型蓄热式辐射管表面温度分布实验研究

对应用高温空气燃烧技术的W型蓄热式辐射管进行了实验研究,重点研究了辐射管沿长度方向温度分布的规律。实验结果表明,W型蓄热式辐射管不仅比使用常规燃烧器的辐射管在节能、环保和加热均匀性方面具有很大优势,而且比U型蓄热式辐射管更节能。     

新型燃气燃烧器的数值模拟研究

采用数值模拟方法对自行设计的可调自吸式烟气再循环燃气燃烧器的燃烧性能进行了研究,探讨了预燃室和引射器喉部结构尺寸参数对燃烧器燃烧特性的影响。结果表明:预燃室尺寸参数对烟气的自循环量影响作用显著,当预燃室过大或者过小时,均不利于烟气自循环;引射器喉部尺寸适当地增大,有利于增加自循环的烟气量;随着自循环烟气量增大,火焰温度峰值位置前移,火焰长度变短。     

热风炉自身预热陶瓷燃烧器模型试验研究

用热风炉进风后的自身余热来预热助燃空气,是提高热风湿度的重要途径。但由于空气预热温度较高,使陶瓷燃烧器工作条件恶化,易产生脉动燃烧。为解决这个问题,我们在冷模型研究的基础上进行了陶瓷燃烧器的热态试验。在热模型上测量了不同燃烧能力、不同空气预热温度时燃烧室内温度分布、废气成分、火焰长度及燃烧稳定性等。其目的是     

连退炉辐射管加热燃烧工艺热态试验

采用热态模拟方法,研究连退炉辐射管加热燃烧工艺对辐射管壁面温度均匀性的影响。结果表明,采用过氧燃烧控制工艺及烟气回流技术,可提高辐射管内烟气充满度,冲淡火焰高温集中区域,减少NO_x生成量,增强对流传热,辐射管壁面温差在114~142℃之间。