辊道窑富氧燃烧的数值模拟研究

采用Fluent软件对气烧明焰陶瓷辊道窑预热带和烧成带进行了数值模拟,研究了不同富氧条件下辊道窑内温度场的特性及其规律。同时,对于辊道窑NOx的排放情况进行数值模拟,分析了NOx生成量随O2浓度的变化规律。研究结果表明,在燃料量不变时,富氧燃烧可以提高燃料的燃烧温度,但随着O2浓度的增加,窑内温度的均匀性变差;而且当O2浓度从21%增大到27%时,NOx的排放量缓慢上升;当O2浓度大于27%时,NOx生成量迅速增加。基于此,在实际生产中建议控制富氧浓度在27%以下;此外,以天然气为燃料的富氧燃烧,NOx的主要生成类型是热力型和快速型,其中热力型NOx的生成占主导作用。     

梭式窑富氧燃烧的数值模拟研究

采用Fluent软件对日用陶瓷梭式窑的富氧燃烧技术改造进行数值模拟计算。研究不同富氧浓度对于梭式窑温度场及制品温度带来的影响及规律。结果表明,随着氧气浓度的增加,梭式窑内火焰最高温度逐渐增加,窑内温度的均匀性变好,但在不改变喷枪口径的情况下,窑内陶瓷制品的温度变化不显著。为了提高陶瓷制品的烧成温度,应对窑内喷枪进行改造,减小喷枪口径,增大燃气与富氧喷入速度可提高对流换热作用,进而提高陶瓷制品温度。增加棚板层的层间高度可使更多的热气流从陶瓷制品上方进入到制品区域内部进行对流换热,减小陶瓷制品区域温差。     

混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

富氧燃烧会对煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧特性产生重要影响。以130 t/h煤粉和高炉煤气混烧锅炉为研究对象,采用Fluent流体力学软件,对助燃气体（O_2/N_2）在3种不同氧气体积百分数（21%,23%,27%）工况下煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟。模拟得到3种工况下：炉内的温度场分布,烟气流场特性,火焰长度。模拟结果表明：随着氧气浓度的增加,燃料着火速度更快,燃烧更稳定,出口烟温逐渐降低,炉内烟气流速逐渐减少,强化了炉内传热效果,提高了锅炉热效率。     

液化气锅炉富氧燃烧的数值模拟及实验研究

首先对炉内燃烧过程的各种数学模型进行了综述及分析,找出了适合液化气锅炉的数值模拟方法。在此基础上,运用计算流体动力学软件对液化气锅炉的燃烧过程进行了数值模拟,得到了不同空气氧含量时炉内温度场、组分浓度场及NOx的生成及分布情况。找出了温度场与组分浓度场及NOx浓度场的对应关系,以及锅炉的燃烧效率及NOx排放量随氧含量的变化关系。最后对液化气锅炉富氧燃烧过程进行了较为详尽的实验研究。计算结果与实验数据对比表明,两者基本吻合。本文研究对富氧燃烧设备的工程设计具有理论及实用价值。     

富氧燃烧静力学计算式的归纳

本文以分析计算法为基础，归纳出富氧燃烧的静力学简化算式。     

富氧燃气发生器三维燃烧流场的数值模拟

以闲式循环高压补燃液氧／煤油液体火箭发动机的燃气发生器为研究对象，采用了SIMPLEC方法和非结构性网格技术对其燃烧室进行了三维燃烧流场的稳态数值模拟，其中湍流采用RNG κ-ε模型，喷雾模型考虑液滴的升温、蒸发、沸腾等过程，两相流采用拉格朗日随机轨道模型，化学反应模型采用有限反应速率模型与漩涡耗散模型的混合模型。数值计算得到的燃气温度场与试验测试数据进行比较，基本相符。利用计算结果对发生器的结构设计进行了讨论，证明了这类燃气发生器采用液氧二次喷注及结构上设置绕流环是必要的。数值模拟为工程研制提供了理论依据。     

煤粉高温富氧无油点火的数值模拟

高温空气无油点火技术对贫油的我国来说是一种较好的弥补,而我国火力发电又以劣质煤为主,导致高温空气点火时会使煤粉着火不稳定。如果采用高温富氧点火会很好的弥补这一缺点。本文采用Fluent对富氧直接点火燃烧器内部的多种运行工况进行数值计算,对空气气氛及富氧气氛时的温度场、不同的一次风量、热风流量、热风温度等参数对煤粉着火过程的影响进行了分析。结果表明,其它边界条件相同情况下富氧气氛的温度场比空气气氛高出许多;富氧气氛下的燃烧器出口区域的一氧化碳含量比空气气氛下低,煤粉能在富氧气氛下更充分燃烧;煤粉的着火距离随着热风流量的增加先缩短后延长;初始热风温度对燃烧温度场的影响是随着热风温度的增加,着火距离缩短、燃烧温度提高;一次风温度的提高有效缩短着火距离。研究结果对煤粉富氧无油直接点火的优化运行提供了参考。     

1000MW燃煤锅炉富氧燃烧改造及NO_x排放的数值模拟

针对燃煤锅炉富氧燃烧改造的可行性以及NOx排放的问题,提出基于CFD数值模拟方法,开展1 000MW双切圆式燃煤电站锅炉的富氧燃烧改造及其NOx排放的数值模拟研究.结果表明,当氧气体积分数为30%的富氧燃烧条件下模拟的炉膛温度分布、换热结果与改造前空气燃烧时相当.绝热火焰温度一致可以作为改造时氧浓度选择的依据.改造后燃料NOx、热力NOx的生成量均显著降低,总NOx生成量可达改造前的47.3%.大量二氧化碳的存在促进还原区煤焦气化反应和燃料氮的析出,削弱了NOx前驱物的氧化,促进NO还原,从而减少NOx生成量.增大燃烬风风率可降低NOx排放.再循环烟气中的NO的还原使NOx净生成量降低44.6%~71.8%.     

全氧燃烧玻璃熔窑火焰空间的数值模拟研究进展

介绍了全氧燃烧玻璃熔窑及其数值模拟的特点和最新研究情况,归纳了建立全氧燃烧火焰空间数值模拟的各种模型,阐述了玻璃熔窑数值模拟的发展趋势．全氧燃烧的显著优点和与数值模拟的相结合将会为玻璃行业开拓一条广阔的发展道路．     

REAC出口管道结构优化的数值模拟

针对加氢反应流出物空冷器(REAC)出口管道系统的失效案例,分析出口管道系统的冲蚀机理及影响因素.以实际工况下多相流介质的物性参数为基础,对REAC出口管道进行CFD数值模拟,依据管壁剪切应力分布规律进行工程测厚,测得的冲蚀减薄量与仿真结果基本吻合,模拟冲蚀试验进一步验证了数值模拟的准确性.最后,用该方法对等径弯管和盲三通等结构进行模拟,可知采用等径弯管(DN100 mm)代替盲三通(DN100 mm),可有效提高管道的抗冲蚀能力.     

陶瓷窑炉中富氧燃烧火焰特性的试验研究

以单节辊道窑的结构形式设计物理模型进行富氧燃烧试验研究,在不同氧浓度条件下,从火焰形貌、火焰温度分布、火焰传播等方面分析富氧燃烧技术对火焰特性的影响,为窑炉设计及富氧喷枪设计与布置提供依据。研究结果表明:当氧浓度从21%增加至30%时,火焰亮度逐渐增加;火焰长度逐渐缩短并向喷枪口处收缩;最高火焰温度明显提高,且火焰最高温度出现位置向喷枪口靠近;轴向火焰温度分布趋向集中,在设计窑炉时应该注意火焰长度方向的尺寸;火焰前沿速度逐渐降低,引起温度梯度变大,火焰覆盖面积减小,需要设计可用于富氧燃烧的可调节式燃烧器,以保证在不同氧气浓度下,火焰处于稳定燃烧状态。     

低温油封冷却器的结构优化及数值模拟

针对管壳式换热器折流板背部存在流动死区的问题,对换热器壳程折流板的结构进行优化,并且通过数值模拟分别研究了折流板开圆孔和锥形孔对低温油封冷却器换热性能和压降的影响. 数值模拟结果表明,当壳程入口速度低于1.3 m/s,折流板开圆孔更有利于减小折流板背部流动死区,改善冷却器壳程的强化传热性能;当壳程入口流速大于2 m/s时,折流板开锥形孔更有利于冷却器壳程的强化传热. 折流板开圆孔和锥形孔均有利于减小冷却器壳程压降,两者对压降的影响无明显差别.     

陶瓷辊道窑CAD系统研究

本文阐述了辊道窑总体布置ＣＡＤ系统的结构组成，机械选型模块的设计，屏幕界面的汉化技术和用户绘图编辑环境的开发研究。将该软件系统用于设计ＦＲＷ２０００型辊道窑获得了满意的设计结论。     

水泥窑用SCR脱硝反应器的模拟优化

随着氮氧化物的减排标准逐年严格,加快对选择性催化还原方法(SCR)的研究,提高烟气脱硝效率是水泥行业的当务之急。选用一款CFD软件对某日产5 000t级水泥熟料生产线初步设计的SCR脱硝反应器进行数值模拟研究,选用湍流模型、多孔介质模型对SCR反应器的流场进行模拟计算;运用组分输运模型和离散相(DPM)模型模拟NH_3与烟气的混合过程,研究喷氨面位置、喷氨口个数对混合过程的影响。结果表明:在烟道弯管处设置导流板,能有效地改善反应器内烟气流场,较优方案的烟气流速偏差仅为6.95%;喷氨面与催化剂层的距离及喷氨口个数都能影响NH_3与NO_x的混合。     

基于数值方法的陶瓷辊道窑温度场模拟研究

利用有限测温点的方法很难推测陶瓷辊道窑内的温度场分布.为此,采用CFD为理论基础,以Fluent为工具,建立了辊道窑几何模型和数学模型,结合有限体积离散思想以及SIMPLE算法,模拟了陶瓷辊道窑内温度场分布特征.结果表明,提出的基于数值技术的陶瓷辊道窑温度场模拟方法能够较好地计算出窑内温度场分布,可为实际的热工操作提供非常有价值的理论指导.