旋流燃烧器掺烧燃气的设计与数值模拟

为了充分利用工业废气中有价值的热量,本文采用数值模拟计算和实验相结合的方法对旋流燃烧器加装燃气燃烧装置进行改造,提出了栅格型和旋流型两种改造方案,采用CFD方法选出最优的改造方案并用实验的方法去验证.结果表明:燃气经栅格型装置后流场稳定,燃气燃烧形成的高温烟气不影响煤粉燃烧,不会烧损燃烧器喷口,燃烧器整体运行状况良好....     

等离子燃烧器燃烧特性的数值模拟

结合煤粉锅炉等离子燃烧器的结构特点,用数值仿真软件Fluent对套筒式等离子燃烧器的内燃特性进行了二维流动数值模拟,计算了一次风从燃烧器的等离子点火区到炉膛内的燃烧特性,并与实验和工程应用结果进行了比较。模拟结果表明:在等离子燃烧器喷口形成了“粉包火”的着火工况,降低了燃烧器喷口温度,改善了燃烧器的工作环境。该燃烧模拟结果与等离子燃烧器在某600MW机组现场应用以及在等离子热态试验台点火试验的结果基本吻合。图6表2参3     

低NOx燃烧器燃烧特性的数值模拟

研究对350MW电站锅炉采用低NOx燃烧器和常规直流煤粉燃烧器的燃烧过程进行了数值模拟.数值分析结果表明炉内的最高温度出现在燃烧器上部附近,在此区域,锅炉采用低NOx燃烧器的火焰中心温度比常规燃烧器的要高出100℃多,而对应2种燃烧器的截面平均温度沿炉高没有明显的区别;燃烧器区域的截面温度场呈现出马鞍形分布,即炉膛中心和炉壁附近的温度较小,其二者中间环形区域的温度最高;周期性变化的一次风喷嘴截面的火焰平均温度较高,二次风喷嘴截面的火焰平均温度较小,二者相差300℃左右,炉膛的切圆直径在燃烧器上部附近最小,在燃烧器区域,切圆直径几乎为常数,在燃烧器的上部和下部区域,炉膛截面的切圆直径较大;低NOx燃烧器和常规直流煤粉燃烧器所对应的切圆直径,在燃烧器的上部附近,低NOx燃烧器相应的切圆直径要大一些,在其它的区域中二者相应的切圆直径没有明显的区别.     

不同雾化孔径燃气硫浆雾化燃烧器的数值模拟研究

目前国内的化工企业制酸工艺普遍存在废水多、污染物量大等问题,要解决这些问题需改进生产工艺和技术,而在制酸工艺中最核心的技术就是硫浆燃烧器的设计,国内对于硫浆雾化燃烧器的技术还不是特别成熟。某化工厂在原有的制酸工艺上开发新的工艺,在燃烧器的设计上该化工厂提出两种雾化孔的改进方案。针对这一方案,重新计算和设计了燃烧器的喷嘴结构,并用Fluent模拟计算两种结构的炉膛燃烧情况,模拟结果表明:在相同的硫浆流量下,8孔和12孔雾化燃烧器都能满足现阶段工艺生产要求,但是12孔燃烧器的硫浆转化率,高温区温度,炉膛出口氧含量,煤气燃烧情况等均优于8孔燃烧器,在硫浆雾化燃烧器优化设计中应选用性能更好的12孔燃烧器。     

一种新型低氮燃气燃烧器的数值模拟研究与试验验证

随着我国氮氧化物排放标准的不断收紧,燃气锅炉氮氧化物排放质量浓度被限制在50 mg/m³以下,这对工业燃气燃烧器提出了很大的挑战。分析了燃烧过程中NO的生成机理及影响因素,总结了常用的低氮燃烧技术,介绍了我国燃气燃烧器发展历程。针对国产低氮燃烧器研发的迫切需求,提出了新型低氮燃烧器设计方案,通过一级燃气管、二级燃气管、烟气再循环(FGR)烟罩、旋流器等部分的结构设计,充分利用分级燃烧与烟气再循环方法,达到了控制氮氧化物排放的目的。同时利用数值计算软件开展了相关模拟计算,计算结果显示新型低氮燃烧器具有优良的性能参数。利用燃烧器样机开展了热态试验,试验结果表明其具有良好排放特性及负荷调节性能。提出的方案为国产新型低氮燃烧器的开发提供了新思路。     

微燃烧器内甲烷催化燃烧的数值模拟

联合使用CFD软件、FLUENT和化学反应动力学软件DETCHEM对甲烷—空气混合物在有逆流换热的微燃烧器内的催化燃烧进行了数值模拟。计算中只考虑了甲烷在催化表面上的反应。燃料一空气混合物的当量比为0．4,燃烧器外壁面分剐采用等温边界条件和与环境的对流换热边界条件,并比较了这两种边界条件对可燃混合气燃烧的影响。计算结果表明,催化燃烧可以实现常规方法无法实现的甲烷低温、高效转变。     

喷射式燃烧器气体流动与燃烧数值模拟

对一国产30kW车用喷射式加热器的燃烧器内气体流动与燃烧进行了数值模拟。由计算分析知．燃烧器导流体切向进气道所进空气射流可加强混合气的混合燃烧,并在导流体底部形成一绕中心轴线的涡流环,因该涡流环中心存在低压,从而可使部分下游燃烧的高温气体在燃烧室尾部缩口的配合下向中上游回流。该回流在燃烧室中下游产生一个绕燃烧室中心轴线的回流环,该回流环既可使高温回流气体维持燃烧器的续燃温度．同时还可加速混合气的燃烧。但从燃烧室的温度场分布图看,其高温区有所偏后,这对燃烧室在不同空燃比下的续燃稳定性不利．且易造成排气温度过高,使热效率下降．因此燃烧室缩口须适当前调．以使回流区前移。     

燃烧器燃烧流场与污染物排放的数值模拟

针对一种新型燃烧器,利用FLUENT软件,对其内部三维燃烧流场进行了数值模拟.计算采用RNGk-ε双方程湍流模型、PDF燃烧模型以及离散坐标辐射传热模型,液体燃料采用颗粒群轨道模型,模拟了不同过量空气系数和不同负荷工况下的燃烧流场,并对NOx排放进行了预测.根据所得到的模拟结果分析了影响燃烧的因素,为此新型燃烧器的研制提供了理论指导.     

Swiss-roll型微燃烧器的燃烧数值模拟

建立了Swiss-roll型微燃烧器的燃烧模型,采用FLUENT软件对微燃烧器中甲烷/空气的燃烧特性进行了数值模拟,研究了甲烷/氧气的当量比为1时流速不同对微燃烧器内燃烧的影响。计算结果表明,Swiss-roll型微燃烧器有利于甲烷在微燃烧室内的充分燃烧。     

柴油机排气加热燃烧器热力特性数值模拟

针对柴油机微粒捕集器的热再生,设计了一套排气加热燃烧器,采用κ-ε湍流双方程模型、PDF燃烧模型对其燃烧过程进行数值模拟.结果表明,配风比例对燃烧过程影响较大,增大一、二次风比例导致点火困难,燃烧不稳定;喷射锥角、喷射压力和喷射位置对燃烧过程的影响次之,存在一个中间优化喷射锥角,当喷射压力达到一定值后,燃烧过程基本保持稳定.在发动机试验台架上对部分模拟结果进行了试验验证,结果表明模拟结果与试验结果基本一致.     

燃气燃烧器故障树的建立与分析

通过对燃气燃烧器使用情况的了解,利用故障树分析法,以燃烧器点不着火为顶事件,建立了燃烧器的故障树,并对其进行了定性分析,提出了故障预防措施,对于设计选型及生产使用提供一定的指导作用。     

高炉煤气蓄热式燃烧器燃烧过程的数值模拟

通过分析高炉煤气的燃料组成特点和主要可燃组分CO和H2的化学反应机理及应用条件,分别选取了两种不同的用于蓄热式燃烧过程的化学反应路径,并完成了对试验烧嘴和试验炉炉内浓度场和温度场的模拟计算。对比试验结果表明：在高炉煤气蓄热式燃烧过程中,选用水汽化反应无论是对CO的分布预测还是对温度的全场分布预测都比单步无逆反应的Lavnov机理精准。     

双旋流平焰烧嘴的数值模拟

为改善常规混合煤气平焰烧嘴性能,使之在更大的调节比下保持火焰形状为圆盘状,并保证对尽可能多的不同热值的混合煤气的适应性能,使用Fluent软件对实验用200 m3/h双旋流平焰烧嘴的空气旋流器、煤气旋流器等局部结构以及整体燃烧情况进行了模拟分析;得到了平焰烧嘴的温度分布、燃烧组分的浓度和流场的等参量的详细结果,模拟计算的结果与实验测试结果吻合。这些工作对改进烧嘴的设计和系列化有较强的指导作用,并显示了CFD软件在烧嘴优化设计和研究中的作用。     

低热值煤层气燃烧器的数值模拟

对一种低热值煤层气燃烧器进行了全尺寸的三维燃烧数值模拟研究,预测了燃烧器出口的流场、温度和组分分布情况,并考察了不同热负荷和不同喷口形式对燃烧器性能的影响。结果表明该燃烧器具有较宽的负荷调节能力,渐缩喷口燃烧器燃烧温度最高且射流刚性好,50%~100%热负荷内渐扩喷口燃烧器燃烧性能最佳,25%热负荷下渐缩喷口燃烧器燃烧性能最佳。模拟结果对该燃烧器的进一步优化设计有一定的指导意义。     

单只文丘利油燃烧器出口气液两相流动与燃烧的数值模拟

针对选配文丘利型油燃烧器的燃油锅炉中液雾燃烧的特点,提出了一种数值模拟分析模型及处理方法,据此数值模拟了某单只文丘利油燃烧器出口的气液两相流动与燃烧,给出了流中的速度场,温度场以及浓度场的分布信息,这些结论可为该型燃烧油锅炉的进一步设计和运行以及燃烧室的布置提供有益的依据。     

可调浓度煤粉浓淡燃烧器的数值模拟

采用包括脉动频谱随机轨道模型等气固多相流模型,对新型撞击可调浓度煤粉浓淡燃烧器内部的气相固多相流动进行了数值模拟。研究来流速度,撞击块高度,隔板位置等因素对气相速度场,隔板两侧配风均匀性、颗粒浓度、浓淡分离比的影响,并和仪器模化实验进行对比,计算结果和实验吻合较好,通过分析浓淡分离过程中若干问题的机理,得到了具有工程应用价值的结论。     

带中心钝体旋流燃烧器的数值模拟

借助FLUENT软件平台,对旋流燃烧器出口的流场进行了三维数值模拟,得出了燃烧器出口的流线、回流区、湍流动能分布.此外,分析了中心钝体形状及旋流二次风速对回流区大小的影响.模拟结果为工业运行、设计和改造提供了参考.     

煤掺烧生物质旋流燃烧器流场的数值模拟

为探索适用于煤掺烧生物质的旋流燃烧器结构形式,采用Fluent软件对旋流燃烧器进行了冷态数值模拟,计算结果表明旋流叶片安装角度合适,旋流燃烧器中流出的气体质点既有旋转向前的趋势,又有从切向飞出的趋势,气流初期扰动非常强烈。研究发现改变燃烧室形状对燃烧室内气相速度场、颗粒轨迹以及湍流强度等特性参数都有较大影响,长方体型燃烧室对燃料和氧化剂的混合和燃烧更有利。