等离子燃烧器一级燃烧筒的优化设计

在介绍了等离子体对煤粉空气混合物热物理作用的基础上，提出了等离子燃烧器设计原理、一级燃烧筒设计优化的目标函数和一级燃烧筒设计的四要素。通过理论分析、数值模拟、热态点火和工程应用等多个环节，得到了优化的等离子燃烧器一级燃烧筒结构参数曲线，并以工程应用验证了设计优化方法的可行性。图6表2参19     

一次风速度和煤粉浓度对等离子燃烧器一级燃烧筒点火特性的试验研究

介绍了等离子体对煤粉空气混合物点火原理,建立了等离子燃烧器一级燃烧筒点火特性试验台。并在此基础上进行了一次风速度和煤粉浓度对等离子燃烧器一级燃烧筒点火特性的试验研究,为等离子燃烧器的设计提供了参考。     

旋流燃烧器出口湍流流场的数值模拟

对旋流燃烧器出口的湍流流场进行了深入的数值模拟研究，经过对不同旋流强度的旋转射流的计算，比较了对目前应用较多的k-ε模型、重正化群(RNG)的k-ε模型及雷诺应力模型在实际求解中的优劣。在弱旋气相流动时，RNG k-ε模型可以满足工程上的精度需求。在强旋流动中，基于“有效粘性”的各个模型的计算结果和实验相差很远，只有采用雷诺应力模型才能得到较为满意的结果。图4表3参5     

低NOx燃烧器与常规直流煤粉燃烧器的NOx生成特性的研究

对350MW电站锅炉采用低NOx燃烧器和常规直流煤粉燃烧器的NOx生成特性进行了实验研究和数值模拟，结果表明：①最高温度、平均温度和中心温度等与炉膛高度的关系保持不变，即径向空气流分级不影响炉膛的燃烧特性；②采用低NOx燃烧器时，其炉膛中心的氧气浓度比采用常规直流煤粉燃烧器时要小；③炉膛截面平均NOx浓度和中心NOx浓度随炉膛高度的关系基本相似，但NOx最大浓度随炉膛高度的分布规律不同，采用低NOx燃烧器时NOx最大浓度明显与一、二次风布置有关，采用常规直流燃烧器的NOx最大浓度在燃烧器区域随高度分布呈现双峰形；④它们对应的平均NOx浓度最大值截面和平均温度最大值的截面的高度分别相同，但平均NOx浓度最大值截面比平均温度最大值的截面要低；采用低NOx燃烧器时，截面NOx浓度最大值区域比常规直流燃烧器有大幅度的减小；⑤低NOx燃烧器可比常规直流燃烧器降低NOx排放28．6％。     

煤粉燃烧器使用少油点火技术的数值模拟

结合上海吴泾第二发电有限责任公司600 MW机组亚临界压力锅炉采用煤粉少油点火技术的情况,通过数值模拟研究了影响煤粉着火的各种因素.结果表明:单只燃烧器供油量在80 kg/h时,煤粉能够顺利点火,与不采用该技术进行煤粉点火相比节油率能达到97.3%;一次风速的增大会延后煤粉的着火位置;粒径较小的煤粉有利于煤粉点火;在一定的运行条件下,煤粉浓度存在一个最优值,过高过低都不利于煤粉的快速点火.     

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.     

等离子点火配合浓淡燃烧器能无油环保运行

等离子点火和水平浓淡燃烧器技术曾有许多业绩的介绍 ,这里着重介绍它们合并使用的效益、结构特点和机理分析     

一种可调节自适应煤粉燃烧器的数值模拟

提出一种可调节自适应煤粉燃烧器.该燃烧器将一次风分为内外两部分,外一次风为旋流射流,具有能够产生回流区,增加煤粉颗粒在着火区停留时间以及卷吸高温烟气强化着火和稳燃特性;内一次风为直流射流,具有刚性较强,气流穿透度大的特性.采用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件对该燃烧器在一定的二次风旋流强度、不同外一次风旋流强度下的燃烧特性如速度场、温度场、氧浓度场、碳浓度分布以及着火特性进行了数值模拟,结果表明外一次风旋流强度对燃烧器燃烧特性有重要影响.当外旋流一次风的旋流强度在0.56～0.88之间时,其燃烧特性变化剧烈.     

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。     

燃气燃烧器燃烧特性的数值模拟

运用Fluent软件对40 t/h锅炉用燃气燃烧器进行三维数值模拟,研究进风量对燃烧器性能及污染物NOx排放特性的影响。结果表明:合适的进风量是保证燃烧器稳定燃烧的重要条件,也是减少NOx排放的关键因素。数值模拟的计算结果为燃烧器优化设计、改造提供了参考依据。     

高风温点火燃烧器中煤粉气流的着火规律

针对一种新型电站锅炉使用的高风温直接点火的煤粉燃烧器,在现场实验和数学模型的基础上详细讨论了煤粉浓度、煤粉气流速度、热风速度和温度等因素对煤粉气流着火的影响规律,为燃烧器的设计与运行参数的选择提供指导.     

新型点火技术在节约燃油方面的试验研究

对一种新型感应式煤粉锅炉无油直接点火燃烧器进行了试验研究。介绍了试验装置;冷态试验揭示了环流风遏制点火室内壁结焦的机理,并由热态试验得到证实;试验表明该无油直接点火燃烧器有稳定的工作性能;分析了磁场对着火过程的影响。     

煤粉高温富氧无油点火实验和数值模拟研究

提出了利用高温氧气与高浓度煤粉气流直接混合来实现煤粉气流点火的无油点火方式,采用煤粉高温氧气无油点火实验装置对煤粉气流的高温氧气无油点火过程进行了研究,利用数值模拟方法对该点火装置的流场特性进行了分析.结果表明：当氧气加热温度超过750℃后,设计工况条件下利用高温氧气可以顺利安全地实现煤粉气流的点火;提高一次风温度、增大一次风煤粉浓度及高温氧气风量或减小一次风速度有利于煤粉气流的着火和燃烧;煤粉气流在点火装置中心管喷口正前方首先开始着火,流场平均温度可达2 000 K以上,最高温度超过3 000 K,温度最高的区域位于中心管轴线的两侧.     

旋流燃烧器的稳燃性能分析

针对旋流燃烧器燃烧低挥发份煤的稳燃问题,介绍了扩口、扩锥、浓淡燃烧、齿环稳燃器等国内外的稳燃措施,采用数值方法模拟了旋流燃烧器一次风流场,详细分析了旋流燃烧器的流场特性。分析得出,扩口、扩锥、浓淡燃烧等稳燃措施没有考虑煤粉气流进入炉膛与高温烟气的迅速混合问题。在这些稳燃措施的流场中,煤粉气流进入炉膛,除脉动外,首先沿回流区外缘流动,向外扩张,而不是迅速与热烟气混合,因此,对于低挥发份煤不能起到良好的稳燃作用。提出了解决旋流燃烧稳燃问题的新的研究方向,拓展了稳燃理论,介绍了花瓣形稳燃器,为旋流燃烧稳燃技术的发展提供了新思路。图8参9