余热锅炉入口烟道数值模拟

余热锅炉入口烟道的不同结构对其速度场的分布会产生重要的影响.采用标准 k-ε两方程模型,对入口烟道的第1段仰角及其长度、入口烟道的总长度的改变以及加装导流板等情况进行了速度场的数值模拟.结果表明这些因素之间存在优化组合,使出口截面的速度分布趋于均匀,加装导流板可明显改善入口烟道内及其出口截面的速度分布均匀性.     

正压水煤气立式余热锅炉气固两相流动特性研究

为研究正压水煤气余热锅炉气固两相流动规律,针对正压水煤气立式余热锅炉,采用数值模拟方法分析炉内流动特性.采用RNGk-ε湍流模型和拉格朗日随机轨道模型数值研究正压水煤气立式余热锅炉气固两相流动特性.对炉内速度分布特性、温度分布特性、压力分布特性、颗粒相磨损特性进行研究.结果 表明:入口拐角处形成低速涡流区;烟气流经中部膨胀节后流通截面减小,烟气流速增大,强化换热效果,同时吹扫烟尘,防止下部受热面积灰;烟气流速随入口烟温上升而增大,余热利用率随入口烟温上升呈现出先增大后减小趋势,受热面磨损率随入口烟温上升呈现出先减小后增大趋势,最佳入口烟温为1223 K.     

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。     

直流余热锅炉蒸发段长度和位置变动特性的仿真分析

在直流余热锅炉变工况运行过程中蒸发段长度和位置的改变会造成锅炉管壁温度分布、工质出口参数等产生较大的波动,影响锅炉安全运行。以某立式直流余热锅炉为研究对象,建立其动态仿真模型,研究锅炉烟气流量、入口烟温、高压给水流量和给水温度分别发生阶跃扰动后蒸发段长度及相变点位置的变化规律。仿真结果表明：余热锅炉在设计工况下运行,锅炉入口烟温对锅炉蒸发段长度的影响程度最大,入口烟温阶跃升高10℃后,蒸发段迅速缩短,相变点均向锅炉管内工质入口方向移动,蒸发段长度和相变点位置恢复稳定所需时间相对较短;烟气流量阶跃升高5%后,蒸发段长度迅速缩短而后缓慢增长,沸腾点向管内工质入口方向移动距离大于蒸干点,恢复稳定所需时间较长;给水流量阶跃升高5%后,蒸发段长度迅速增长而后缓慢缩短,蒸干点向管内工质出口方向移动距离大于沸腾点,恢复稳定所需时间最长;给水温度阶跃变化20℃对蒸发段长度和相变点位置的影响很小。     

余热锅炉辐射冷却室三维数值模拟

数值模拟了设有导流墙的余热锅炉辐射冷却室内的三维流动及传热分布,其流动采用k－ε方程模拟,辐射采用蒙特卡洛法计算。几何空间使用多块结构以减少计算机内存的浪费;采用贴体坐标系统来描述复杂的几何边界;网格系统采用交错网格;求解方程使用SIMPLE算法。给出了余热锅炉辐射冷却室内三维流动及传热结果。为研究余热锅炉辐射冷却室内流动提供了理论依据,从而为余热锅炉的设计、节能改造提供了详细的数据和有效的手段。     

钢铁厂烧结废气双通道余热锅炉流场数值模拟

为了研究双通道余热锅炉内烟气流场的分布情况,基于Fluent平台,采用可实现的k-ε双方程模型和多孔介质模型,对某钢铁厂双通道烧结余热锅炉内流场(压力场、温度场、速度场)进行数值模拟。结果表明,余热锅炉烟气阻力和炉膛出口排烟温度的数值模拟结果与锅炉实际运行结果比较符合,说明数值模拟准确度较高,理论模型可行;锅炉高温与低温烟气通道结合区域存在烟气走廊,结构不够合理;另外,锅炉进出口由于缺乏合适的导流装置,流场不均匀程度较大。研究结果可为双通道余热锅炉结构改进提供理论指导。     

余热锅炉入口流动优化研究

为了降低燃气-蒸汽联合循环设备燃机出口背压,采用数值模拟的方法对西门子SGT-2000E燃机配套余热锅炉过渡段进行减阻研究。研究结果表明:通过在过渡段增加导流板可以使过渡段入口总压降低0.6 kPa以上。其减阻机制是导流板增加了过热器入口流动均匀度,降低了换热器入口平均流速,减小了燃气流经换热器的阻力。采用非均匀面积流量分配方式可有效降低余热锅炉过渡段入口压力。针对本文的结构,导流板个数在3~4个,导流板延伸至上下底板的中点连线位置,分割高度比R为2.7左右时有较好的减阻效果。     

纯低温余热发电系统的(火用)分析及其主蒸汽参数优化问题

采用.用分析的方法,分析计算了纯低温余热发电系统入口余热的粗(火用)流分布,指出减少出口余热(火用)损和内部换热损是提高余热锅炉(火用)回收的关键,并在此基础上分析了主蒸汽压力参数与余热锅炉最大回收炯及发电系统最大做功的关系,分析论证其进行优化的原因和必要性,为进一步研究提高纯低温余热发电系统的炯回收率提供了参考.     

干煤粉加压气化炉对流废热锅炉内多相流场和温度场的数值模拟

采用数值模拟方法对干煤粉加压气流床对流废热锅炉3段受热面和3圈环隙内合成气的流动和温度分布进行了模拟和分析,其中连续相采用组分输运方程并结合Realizable k-ε湍流模型进行求解,颗粒相采用DPM模型,两相间的相互作用采用双向耦合模型求解,温度场基于离散坐标法及灰气体加权和模型进行求解,高压气体的基本参数采用对比态方法、压力组分修正法和Hottel图表法进行确定.结果表明:由上段受热面至下段受热面,由外圈环隙至内圈环隙,合成气的速度逐渐减小,由于堵板的作用,沿废热锅炉高度方向上速度波峰出现偏移;颗粒质量浓度在合成气入口、上段堵板挡住区域和各段受热面底部较大,需要布置吹灰装置;上段受热面、中段受热面、下段受热面和外侧水冷壁的总传热系数分别为274 W/(m2.K)、243 W/(m2.K)、198 W/(m2.K)和223W/(m2.K).     

旋流喷嘴缩放型出口的流动特性

利用VOF(volume of fluid)方法对旋流式喷嘴气液两相流动进行了数值模拟.分析了缩放型出口结构功能和其内的流场特征.结果表明,喷嘴出口处液膜厚度和速度分布存在周向不均匀性.旋流室与出口段的结构连接方式较充分地利用了旋流室的加速功能,但也会造成流场方向强烈扭曲.随入口压力增大,出口液体的径向、切向和轴向速度均增大,而液体速度方向变化微小.收缩段和喉部上部对液体有加速作用;喉部能较平滑的引流;扩张段损耗了液体速度,但足够长的扩张段有控制液体喷淋方向作用.