垃圾焚烧炉炉膛结构优化数值模拟研究

在800 t/d机械炉排式垃圾焚烧炉焚烧高热值生活垃圾的基础上，运用计算流体力学(CFD)的方法对炉膛结构进行优化研究，探究了炉膛前后拱及后墙板结构设置对炉内温度及速度流场的影响规律，对焚烧炉进行了结构优化分析，以维持焚烧炉燃烧运行稳定。研究结果表明：炉膛前拱结构对焚烧炉内流场分布影响较小，前拱角度设置在38°～60°时，炉内燃烧情况相对稳定；炉膛后拱结构对焚烧炉燃烧运行情况影响较大，为了防止炉内燃烧波动性较大，且避免炉膛内壁发生腐蚀及烧灼结焦等现象，后拱角度宜设置在25°～30°;炉膛后墙板具有较强的导流和辐射作用，当后墙板角度范围设置在60°～72°时，焚烧炉炉内燃烧情况较为稳定。     

900t/d高热值生活垃圾焚烧炉炉体结构的数值模拟研究

采用数值模拟的方法,针对某台900 t/d高热值垃圾焚烧炉,研究前后拱角度、烟道位置对炉内燃烧过程、温度场、速度场、烟气主要组分分布及污染物排放特性的影响。结果表明:适当降低前拱角度有利于气流扰动和混合,强化传热和提高燃料燃尽率,提高后拱角度有利于增加烟气停留时间,促使热解后的可燃气体燃烧充分,提高热效率。前拱角度为21°,后拱角度为35°时炉内获得最佳的流场分布。烟道上移将增大炉膛容积,降低容积热负荷,出口烟气温度降低。烟道下移,炉膛容积减小,烟气在炉膛内的停留时间降低,烟道温度升高。烟道左右偏移容易造成温度场分布不均、水冷壁高温腐蚀等现象。从烟道模型中得到了最佳气流分布场和低的排放值。     

大型城市生活垃圾焚烧炉结构改造的数值模拟研究

研究利用Flic和Fluent耦合计算,进而准确有效预测某900 t/d焚烧炉内的温度分布。改造前的数值模拟结果表明,炉膛壁面严重的高温腐蚀的原因主要是二次风口位置不合理和炉排速度不合适。利用计算流体力学(CFD)进行一系列的数值模拟实验,研究炉排速度和堆料厚度、折焰角是否布置、二次风管的排列方式、前后拱二次风和烟道二次风风口位置对于炉膛燃烧过程的影响。结果表明:合适的炉排速度和加装折焰角可以改进炉膛底部的燃烧情况;二次风管采用切圆布置方式可以强化对于高温烟气的约束作用,减少壁面高温腐蚀;前后拱二次风可以加强炉拱区的扰动减少积灰;烟道二次风风口优化调整后,可以加强气流扰动,提高燃料的燃尽率。     

垃圾焚烧炉后拱角度数值模拟研究

使用Fluent模拟软件,针对后拱角度这一参数展开数值模拟,结果表明:后拱角度这一参数对机械炉排炉的炉膛内流场分布影响较大;后拱角度分别为9°、12°和15°时,随后拱角度的增加前拱下方处涡流增强,对垃圾焚烧产生有利影响;后拱角度分别为15°、17°和20°时,随后拱角度增加,后拱侧二次风口处形成的涡流出现减弱趋势,不利于此处的O2和可燃气体混合。     

垃圾焚烧炉二次配风优化数值研究

为研究焚烧炉二次助燃风的作用,以某厂生活垃圾焚烧炉为研究对象,建立了生活垃圾焚烧炉的三维数值模型,采用计算流体力学软件FLIC和FLUENT对炉排上的固相燃烧和炉膛内的气相燃烧过程进行了耦合模拟。结果表明:当焚烧炉不设置二次助燃风时,烟气在喉口和一次烟道内混合不均匀,可燃成分会沿后拱形成贴壁流,使得炉壁局部热负荷较高,易发生烧损现象,燃烧的不均匀也对污染物的消减不利;当在炉膛两侧设置二次风,尤其是旋流二次风时,流场得到较好的组织,可使喉口区域形成多个旋流区,二次燃烧效果比较好,并且湍动能、烟气路径长度和停留时间都较优,有利于可燃成份的充分燃烧和污染物的消减。     

余热锅炉入口烟道结构优化设计

为改善余热锅炉入口流场均匀性,应用三维CFD计算模型,对某台燃气轮机余热锅炉的过渡烟道进行了结构优化数值模拟,对烟道长度、前上仰角段长度、后部水平段长度和前上仰角角度4个结构参数进行了优化设计,并针对其优化效果的不足提出了一种新型过渡烟道(S型引导扩散烟道)。结果表明:原烟道长度与烟道底面倾斜角有关,影响气流扩散剧烈性;前上仰角角度决定气流在前上仰角段的扩散趋势;前上仰角段长度关系到气流扩散的充分性;后部水平段长度对气流扩散无明显影响;参数优化未改变在烟道底部形成一股高速主气流的弊端,需对烟道结构进行改进;新型(S型引导扩散)过渡烟道将气流引导至相对余热锅炉入口中心的位置后进行双向扩散,回流区和高速区减小,明显改善流场均匀性,具有广阔的研究前景。     

负荷对垃圾焚烧炉燃烧过程影响数值模拟

针对现有垃圾焚烧设施设计处理能力与城市生活垃圾处理实际需求不符,导致焚烧炉普遍存在超烧或者负荷不足的问题,采用炉排固相燃烧模型与炉膛气相燃烧模型耦合的方法,对不同负荷下某城市炉排炉内垃圾的燃烧过程进行数值模拟,获得床层上的烟气中间产物浓度分布、炉内温度场和湍流分布。结果表明:在现场对应的边界条件下满负荷运行时,炉膛后拱上部分布着高温区域,极易发生结焦现象;焚烧炉110%负荷运行时,二次风引起烟气湍流强度增加,炉内温度分布更加均匀;焚烧炉90%负荷运行时,前拱处烟气湍流扩散,附近高温烟气区域向下移动,烟气温度降低,需提高二次风温度,使烟气在850℃以上区域的停留时间满足环保要求。     

工业固废焚烧炉炉内燃烧分析

采用FLIC软件的床层模型和Ansys Fluent软件对工业固废焚烧炉燃烧过进行了CFD分析,有效地预测了焚烧炉内部流场、温度场和烟气组分浓度场。模拟结果显示:工业固废挥发分大,气相燃烧范围大,炉膛需要较大的气相燃烧空间;工业固废焚烧炉热值高,水分少,挥发分析出快,后墙配比较大的二次风可卷吸挥发分,使燃烧火焰合理布置,避免贴到前拱。     

垃圾焚烧锅炉二次风风速对NOx污染控制及热效率影响的研究

为研究不同二次风风速对锅炉炉膛内温度、NO_x浓度、烟气停留时间分布及热效率的影响,针对某600 t/d城市生活垃圾焚烧锅炉的燃烧过程进行了数值模拟。结果表明：当后墙二次风风速在42～66 m/s、前墙二次风风速不变时,随着后墙二次风风速增大,第一烟道出口处NO_x浓度先升高后降低;当第一烟道出口处O₂含量从6.47%增加到7.02%,NO_x质量浓度从106.98 mg/m³降低到100.18 mg/m³,降低了6.36%;前墙二次风风速为42 m/s,后墙二次风风速为66 m/s时,焚烧炉内温度梯度相较其他工况更加均匀,烟气在焚烧炉内温度大于1 123 K区域停留时间超过2 s,有利于抑制二口恶英的生成;前墙二次风风速为45 m/s,后墙二次风风速为70 m/s时,相较原始工况第一烟道出口处平均温度降低19.51 K,排烟热损失降低0.83%,固体未完全燃烧热损失降低0.16%,焚烧炉热效率提高0.99%。该研究对垃圾焚烧锅炉低污染、高效率运行具有重要的指导...     

300MW机组锅炉低省改造后烟道流场特性数值模拟

为优化300 MW机组锅炉低省改造后除尘器区烟道流场特性,基于Fluent 14.0软件,对除尘器前烟道内流场进行三维数值研究,提出了相应的改造方案。研究结果表明:低省改造后烟道内流场存在着强烈的不均匀现象,局部存在的高速区造成烟道磨损;加装导流板能够有效优化烟道内流场分布,降低烟道内速度偏差;进入除尘器前气流分布均匀,导流板具有良好均流效果。此结果可为工程技术改造提供参考。     

关于脱硫塔入口烟道的流场结构优化数值模拟

为优化脱硫塔入口烟道的烟气流场,研究导流板的形状和布置对流场的影响。本文基于fluent软件和SIMPLE算法,采用Realizable k-e湍流模型模拟导流装置安装前、安装后和优化后等几种情况下烟道内部的气体流场。研究表明,导流板的合理布置可以改善区域内的涡流强度,均布烟道内流场。     

具有涡流喷油嘴的小型直喷式柴油机

在一个具有涡流喷油嘴的小型直喷式柴油机上,研究了涡流比和喷油嘴位置对混合气形成和燃烧过程的影响.涡流喷油嘴在针阀体外表面上有两道螺旋槽,其特征是喷注贯穿度不大,喷注锥角宽且油滴雾化均匀.由于油滴刚离开喷油嘴的喷孔后就朝着空气涡流方向偏转,且沿着燃烧室壁运动,所以涡流比和喷油嘴位置对混合气形成和燃烧过程的影响相当大.借助于气缸内观测和压力变化历程的分析,发现这两者对油滴和蒸气的分布和扩散燃烧的影响极大,但对发火的产生和预混燃烧的影响不大.     

600MW四角切圆燃煤锅炉炉膛出口热偏差数值模拟

为了研究过再热器系统对炉膛出口左右侧偏差的影响,基于Fluent模拟软件,对某电厂600MW机组燃煤锅炉进行数值模拟。在采用Gambit划分网格时对水平烟道中过再热器系统分区域划分,采用多孔介质模型模拟锅炉过再热器系统,虽然分隔屏、后屏过热器对烟气流场具有切割导流的作用,但水平烟道左右侧仍有偏差。在此基础上采用燃尽风集中反切的措施,未反切、反切10°、反切15°、反切20°共4种情况下,分析不同工况下炉内及炉膛出口速度、温度的分布特征。结果表明:燃尽风反切对主燃烧区速度场和温度场影响较小,但燃尽风集中反切有助于削弱由于残余炉膛出口残余旋转造成的水平烟道左右侧烟温和烟速偏差。且由模拟可知,当燃尽风反切15°时效果最好,炉膛出口左右侧温差最小。     

小型农村固体废弃物焚烧炉炉拱结构的研究

对处理农村固体废弃物的小型L型火焰焚烧炉炉拱的结构参数进行研究。提出一种用于L型火焰焚烧炉的新型炉拱结构。采用正交试验设计方法,确定了8种不同的试验条件。炉拱的最佳无量纲准则为:H/L=0.333,H/L=0.12,前拱角度为45°。通过热态试验验证以农村固体废弃物为燃料的L型火焰焚烧炉的炉拱结构的有效性。     

喷射孔径影响驻涡燃烧室性能冷态数值研究

驻涡燃烧室以优良的低流阻、高燃烧稳定及极低贫油极限等性能为国内外研究所瞩目。对配置于前驻体中心及后驻体外侧的喷射口以不同开口大小向流场喷射气体时对驻涡腔内部形成驻涡流场区及驻涡腔外部主流区的影响进行了冷态流场数值研究。计算结果表明当前喷射孔配置位置情况下,前驻体喷射孔开口径为后驻体喷射开口径的3倍时,驻涡腔内形成有旋涡的流场平均流速低,驻涡稳定性好,并且驻涡燃烧室整体流动阻力较低。     

适用于无烟煤燃烧的新型涡流拱特性的研究

提出一种能够用于链条炉燃用无烟煤的涡流拱新技术。通过模化试验对涡流拱特性进行了试验研究,分析了其工作机理,获得确定涡流拱最佳结构尺寸的要素。结果表明,涡流拱能有效地增加后拱气流向前拱的卷吸输送量,有助于提高前洪温度。在首次应用实践中,对于燃用Ⅲ类末煤型无烟煤的炉膛能够及时着火、强化燃烧,取得了满意效果。     

适用无烟煤燃烧的新型涡流拱特性的研究

提出一种能够用于链条炉燃用无烟煤的涡流拱新技术。通过模化试验对涡流拱特性进行了试验研究，分析了其工作机理，获得确定涡流拱最佳结构尺寸的要素。结果表明，涡流拱能有效地增加后拱气流向前拱的卷吸输送量，有助于提高前拱温度。在首次应用实践中，对于燃用Ⅲ类末煤型无烟煤的炉膛能够及时着火、强化燃烧，取得了满意效果。     

往复炉炉拱尺寸对燃烧性能影响的数值模拟研究

利用FLUENT软件建立了往复炉燃烧的数值模拟模型,针对不同尺寸的前拱高度、前拱覆盖长度、后拱覆盖长度以及不同的后拱倾角进行了数值模拟研究,综合分析了炉拱尺寸对往复炉燃烧的影响,分析了炉内流场、前拱温度、后拱温度、炉排面热流密度分布等的变化,为往复炉的炉拱设计优化提供了可行性建议。     

涡流混合式SCR系统喷氨特性试验研究

对涡流混合式脱硝系统进行喷氨优化试验。通过喷氨支管手动蝶阀的调节,脱硝出口A侧不均匀度下降了4%;B侧脱硝出口不均匀度下降了24.8%。试验发现,NO_x浓度沿烟道深度方向分布不均。分析可能的原因,一是涡流盘结构限制导致的氨浓度分布不均;二是烟道结构导致的流场不均,从而影响脱硝反应进行得不够均匀。综合考虑经济与环保,推荐净烟气NO_x排放浓度控制在40mg/m³左右。     

基于CFD的焙烧炉技术改进

基于计算燃烧学的原理和CFD软件对燃烧重油的焙烧炉炉内的流动和燃烧过程进行了数值模拟计算,讨论了炉内温度场、流场的分布规律,分析了结构因素对焙烧炉内流动和燃烧分布的影响.从炉子结构的设计角度提出了解决炉内温度场、流场的分布不均匀的方案.研究表明,在设计焙烧炉时合理地布置拉砖的位置有利于改善炉内流动和燃烧的分布.