300MW燃煤锅炉O_2_CO_2_烟气再循环燃烧的数值模拟

以一台300 MW四角切圆煤粉锅炉为研究对象,通过ICEM建立炉膛的三维结构框架及网格生成,在TASCFLOW中选择合适的炉内湍流流动、燃烧与传热的数学模型,进行煤粉在氧气体积比为29%时O2/CO2气氛下燃烧过程的数值模拟.研究发现:采用O2/CO2均匀混合送入炉膛时,煤粉的点火和燃烧较空气助燃时的状况有一定的延迟,火焰中心和炉膛内的高温区有明显扩大的趋势,火焰中心更接近炉膛中心,且沿炉膛高度有所上移;采用烟气再循环时,O2直接送入炉膛有利于煤粉的点火和燃烧,大大提高炉膛内的温度水平.     

电站锅炉对流过热器和再热器壁温数值计算方法的研究

对电站锅炉对流过热器和再热器的壁温计算方法进行了改进。将各管组、管段离散化为小单元,按工质流动顺序逐次计算小单元的辐射及对流传热关系,进而求出壁温分布。采用炉膛出口二维烟温分布,从基本的热平衡关系式入手,详尽考虑了影响管子传热的结构、位置、流动等偏差因素。该计算方法符合数值计算的特点,因此便于在计算机上实现快速准确的壁温计算。图７表１参８     

130 t/h煤粉锅炉燃烧过程的数值研究

为了解不同配风工况对煤粉燃烧过程的影响 ,以达到优化操作参数的目的。应用k-ε-g气相湍流燃烧模型与煤的双挥发反应热解模型对不同工况下炉内流动、燃烧以及传热过程进行了数值计算。其结果表明 :适当降低一次风率、减小中二次风的比例 ,一方面可缩短煤粉的着火距离 ,以适应燃用贫煤的需要 ;另一方面可提高燃烧器区域烟气的温度 ,以促进煤粉的完全燃烧 ,提高锅炉的热效率。     

旋流燃烧锅炉炉内温度场优化的数值研究

采用数值模拟方法对2台600 MW机组旋流燃烧锅炉炉内的空气动力场和温度场进行了分析研究.结果表明:采用旋流燃烧器可改善沿炉膛宽度方向的热偏差状况;运行中增加燃尽风量、减弱二次风旋流强度会导致炉膛出口烟温升高;通过合理组织燃烧器旋向,可使炉膛出口温度场分布更趋于均匀.     

基于新型测温技术的电站锅炉燃烧优化

为了提高锅炉效率,减少污染物排放,电站锅炉需要进行燃烧优化.以新型测温技术为基础,提出一种包含炉内温度场测量结果的燃烧优化模型,采用模拟退火算法作为燃烧优化控制算法进行优化.以某电厂300 MW锅炉为研究对象,采用仿真的方法对燃烧优化控制算法进行研究,通过对锅炉运行参数受到扰动时的工况进行燃烧优化,验证了模拟退火算法的...     

切向燃烧煤粉锅炉燃烧和污染物排放的数值模拟

借助FLUENT CFD软件平台，对1台20MW切向燃烧锅炉炉内燃烧流动进行了三维数值模拟。计算了炉内流场、温度场、组分场，还对炉内污染物NO排放规律进行了计算。计算结果显示，整个炉膛空间存在旋转流场，直到炉膛出口还有旋转残余。炉内的温度场的最高温度出现在燃烧器区域，各组分浓度场与温度场都有很大关系，NO的生成主要是在燃烧过程中，沿炉膛高度浓度逐渐减小，与炉膛中氧气组分的浓度也有一定的对应关系。计算结果为工业运行、设计和改造提供了参考。图11参1表6     

烟煤循环流化床锅炉燃烧数值模拟研究

针对1MWth循环流化床锅炉试验台设计,采用计算流体力学软件FLUENT6.3,对炉膛内有无脱硫剂分别进行了燃烧数值模拟。结果表明:加入脱硫剂炉膛内煤燃烧的温度比未加入脱硫剂炉膛温度低;脱硫剂的加入使炉内压力发生改变;组分O2摩尔分数在密相区较高,随高度的增加而在减小,在稀相区变化较均匀,在炉膛出口处氧气摩尔分数变化大,浓度很低,CO2摩尔分数和O2摩尔分数变化情况恰好相反。     

初始氧浓度对锅炉富氧燃烧和NOx排放的影响

针对某电站300MW燃煤锅炉,基于专门开发的CFX-TASCFLOW软件平台,将额定负荷下空气气氛、不同初始氧浓度φ(O2=21%、30%、35%、40%)的O2/CO2气氛,共五种工况下的炉内流动、燃烧及污染物生成进行了数值模拟。计算结果表明:O2/CO2燃烧方式下,炉膛出口烟气中CO2的浓度均可达到90%以上,便于CO2的回收;随着初始氧浓度的增大,炉内的火焰温度提高,沿炉膛高度方向温度的降低幅度增高,炉膛出口烟气温度降低,NOx的生成量小于空气气氛;飞灰可燃物在初始氧浓度为21%时最高,在初始氧浓度增至30%～40%时,飞灰可燃物大幅度下降;30%的初始氧浓度是比较合理的富氧燃烧浓度。     

增压富氧燃烧烟气物性及对流传热系数的研究

增压富氧燃烧产生的烟气不能作为理想气体处理,为了计算增压富氧燃烧产生烟气的物性和对流传热系数,采用基于实际气体的三参数维里方程计算了增压条件下烟气的密度,通过剩余热容求解烟气的定压热容,并采用Chung等的方法解得烟气的动力黏度和导热系数.结果表明：与常压条件下相比,增压（6.0 MPa）下的烟气密度增大了约60倍,定压热容、动力黏度、导热系数变化及普朗特数变化不大;在相同的烟气流速下,烟气侧的对流传热系数提高了十几倍.     

利用TG-FTIR研究O2/CO2气氛下焦炭氮的转化

在热重分析仪(TGA)上进行了O(2)/CO(2)及O(2) /Ar气氛下煤焦的燃烧实验,同时利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对燃烧产物进行实时检测.结果表明,在焦炭颗粒的燃烧过程中焦炭氮会转化为HCN、HNCO、N(2)0等.与O(2)/Ar气氛下的燃烧相比,0(2) /CO(2)气氛煤焦燃烧焦炭氮的转化时间延长...     

基于富氧燃烧的回转式加热器优化设计

富氧燃烧技术是控制电站锅炉大气污染物排放的新型方法。针对采用该系统的燃煤电站锅炉CO2预热问题,建立了加热CO2的回转式预热器的数学模型,以换热器的直径、蓄热部分的高度、烟气以及CO2的流通面积比、转子的转速5个特征值为设计变量,年运行费用最低为目标函数,应用MATLAB实现了四种工况下CO2预热器的优化设计。结果表明,对于1025 t/h燃煤锅炉,烟气中CO2浓度为84%~88%时预热器能经济运行,且偏离最优点时对年运行费用影响较小,因此要求锅炉运行中再循环烟气量应该控制在一定的范围内。     

Numerical Investigation of Heat Transfer Characteristics of Supercritical CO_2 Tube in Combustion Chamber of Coal-Fired Boiler

To achieve compact structure, light weight, and high thermal efficiency for the coal-fired boiler, the supercritical CO_2 power cycle has been considered as one of the promising alternatives in the coal-fired power conversion system. One of the major problems concerning fossil fuel powered plants is the safety of the water wall in boiler design. In this work, the heat transfer characteristics of the supercritical CO_2 tube in the combustion chamber were determined through the low Reynolds number k-ε model, the gas real model and the P-1 radiation model. The study covered the supercritical CO_2 tube and the fins, and the annulus flue gas passage was also included. The wall temperature and the heat transfer coefficient were compared against those obtained from the experiments. Based on the examinations of the calculated flow and turbulence fields, the distributions of the velocity and the temperature inside the supercritical CO_2 tube in the combustion chamber were resolved numerically. Moreover, the effects of the heat transfer coefficient on the heat transfer characteristics were also discussed. And it was numerically focused on the influence of the inclined angle on the flow and the heat transfer of the supercritical CO_2 tube. The results show that the heat transfer coefficient keeps namely constant as the increasing inclined angle. It would help to better understand the heat transfer mechanism of unique characteristics of supercritical CO_2 above the pseudo-critical temperature, which may provide the corresponding theoretical basis on the optimization design of the coal-fired boiler.     

O_2/CO_2气氛下高岭土和石灰石控制燃煤PM_1排放的试验研究

在O2/CO2气氛和不同温度下,在沉降炉中对分别添加2种吸附剂的2种典型褐煤进行了燃烧试验,研究了高岭土和石灰石对碱金属、重金属和硫的吸附以及温度对PM1排放特性的影响.结果表明:高岭土与煤中金属发生吸附反应,而石灰石吸附了大量的硫,使金属和硫由小于1μm的颗粒向大于1μm的颗粒转移;添加吸附剂后,2种煤的PM1排放均明显减少,且均在1100℃时减排效果最好.对PM1的减少率进行比较发现,A煤添加高岭土比B煤添加高岭土的效果好,而B煤添加石灰石比A煤添加石灰石的效果好.     

煤基化学链燃烧技术的NiO/NiAl2O4氧载体研究

直接以煤为燃料的化学链燃烧技术首先需要解决的关键问题是高性能氧载体.通过溶胶-凝胶法制备了几种不同NiO含量、不同烧结温度和不同煅烧时间的NiO/NiAl2O4氧载体,并对其物化性质进行了表征.实验结果表明,超过850℃时NiO/NiAl2O4与神府煤焦的还原反应快速进行,而60%(质量分数)NiO含量、1 300 ℃烧结6 h的NiO/NiAl2O4氧载体具有更好的还原反应性;在与煤焦/空气的单循环还原/氧化反应中,NiO/NiAl2O4表现出良好的循环反应性.实验结果证明基于NiO/NiAl2O4氧载体、燃用固体燃料煤焦的化学链燃烧技术是可行的.     

空气与O2＋CO2气氛下钙基脱硫剂固硫规律的实验研究

对合山烟煤在空气及O2 CO2气氛下燃烧时,SO2的排放CaCO3的固硫规律进行了实验研究。实验结果表明：煤灰中的CaO有明显的自固硫作用;CO2的存在对CaCO3的固硫过程有显著的促进作用;在温度和钙与硫之比一定时,需要优化CO2的含量。这些结果为O2 CO2循环燃烧方式下污染物排放的综合治理奠定了基础。     

不同粒径煤粉在O2/CO2气氛下的燃烧特性

用TG研究了不同粒径煤粉在空气和O2/CO2气氛下的燃烧特性,对比分析了两种气氛下不同粒径对煤粉特征温度和特征指数的影响情况.结果表明,O2/CO2气氛下,粒径对煤粉燃烧的影响要大于空气气氛,且挥发分含量越高的煤种其影响越大.相比空气气氛,O2/CO2气氛下煤粉的燃烧特性随粒径变化会呈现较大的波动性,且随着煤种挥发分含量的增加,小粒径段煤粉的波动性增强.可以通过提高氧浓度来减少燃烧波动的影响.     

联合循环余热锅炉螺旋鳍片管烟气放热系数研究

东南大学建造了1座IGCC余热锅炉鳍片管受热面流动和传热热态试验装置,并先后在其上进行了2个不同螺旋鳍片管组的传热特性研究,通过分析比较实测的烟气侧对流放热系数与无量纲准则式计算的结果,得出了完全热模拟公式更为准确的结论。     

汽油机燃烧过程中气缸内对流换热的数值模拟

本文对Morel的汽油机缸内对流换热模型进行了改进,把一维模型应用于燃烧过程的计算,可以体现汽油机燃烧时缸内温度、组分浓度和湍流的空间变化对对流换热的影响,得到燃烧时对流换热量随时间的变化和在缸内的径向分布情况.计算实例表明,面积平均的对流换热系数远大于Woschni公式得到的计算值,缸内热流量的变化与火焰面的位置有密切关系.应用本文的数值模拟方法,还可以预测发动机的几个参数改变时,对流换热量的相应变化情况.     

CO2进气道和缸内喷射对柴油准HCCI燃烧的影响

通过开发的气体喷射系统,研究并对比了进气道和缸内喷射CO2对准均质压燃燃烧排放的影响.准HCCI燃烧由两段喷油实现.结果表明:随着缸内和进气道CO2循环喷射量的增大,缸内最高平均温度降低,燃烧相位推迟,最大压力升高率变化不大;NOX排放减小,HC和CO排放增大.等CO2喷射量下,NOx随着缸内CO2喷射始点的提前而减小;缸内喷射的HC和CO排放较进气道喷射的大.随着CO2循环喷射量的增大,进气道喷射的烟度开始变化不大,然后急剧上升;而缸内喷射的烟度变化不大.