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。     

煤粉水平浓淡燃烧器结构对两相流动特性影响的数值模拟研究

采用数值模拟方法,分析了四类挡板型燃烧器挡板大小、布置在浓淡一侧还是两侧、前端增加阻挡椎后以及第一个挡板与壁面间距大小对两相流的影响。A型燃烧器数值模拟出的气流浓淡比与实验数据一致,证明了数值模拟结果的可靠性。通过分析四类结构不同的燃烧器,研究了真实燃烧器的特性。研究表明:百叶窗型燃烧器内挡板的大小、位置和数量等对燃烧器浓淡分离效果影响较大。其中,第一个挡板与燃烧器内壁的距离影响最大,第一个挡板与燃烧器内壁距离逐渐增大,煤粉颗粒浓淡比就会逐渐降低;与小挡板相比,大挡板更有利于气相的浓淡分离;与挡板布置在一侧相比,挡板布置在浓淡两侧,减少了喷口的速度差异,有利于风粉保持速度刚性进入炉膛;在燃烧器前端加上阻挡锥后,气流速度比增加不明显,但是煤粉浓淡比增加很大,有利于燃烧器的浓淡分离。     

煤粉浓淡空气分级燃烧过程的数值模拟

采用Fluent 6.3软件,对1台400 t/h四角切圆燃煤锅炉内的煤粉浓淡、空气分级及两者联用等3种燃烧过程进行了数值模拟,分析了煤粉浓淡比对炉内NOx和煤烟生成的影响.结果表明:与原始工况相比,仅采用煤粉浓淡燃烧时,NOx的生成量降低12.6%,但煤烟生成量会增加.当联合使用煤粉浓淡与空气分级燃烧时,随着煤粉浓淡比的增大,NO2生成量逐渐减少,当浓淡比值大于5时,NOx生成量的降低幅度趋于平缓;煤烟生成量随着煤粉浓淡比的增大先减少后增加,当煤粉浓淡比为3～5时,煤烟生成量最少.在两者联用条件下,NOx生成量的降幅可达27.6%,同时煤烟生成量也有所下降,这对锅炉的优化改造有一定的指导作用.     

双通道浓淡与乏气OFA组合煤粉燃烧器的试验研究

为解决某电厂100 t/h四角切圆煤粉炉燃烧效率低、燃烧不稳定的问题,采用双通道浓淡与乏气OFA(燃尽风)组合煤粉燃烧器进行技术改造,其特点为上一次风双通道上下浓淡、下一次风水平浓淡并且集中布置,乏气通过OFA送入炉内。冷态结果表明;该改造方案炉内气流充满度好,气流量不偏斜刷墙;一次风喷口有明显的回流区,并随着腰部风开度的增大向炉膛中心移动,回流区半径减小;热态测试结果表明:热效率提高了3个百分点,50%低负荷稳燃,NOx排放量为260 mg/m3(折算到氧量6%)。     

新型直流燃烧器燃烧性能的数值模拟分析

为了解决超低负荷下煤粉燃烧器的稳燃和NOx排放等问题,研发了一种新型直流煤粉燃烧器,通过数值模拟分析发现该燃烧器具有高浓缩比的特点,出口NOx排放浓度在180mg/m3(O2 =6％)以内,同时喷口处能够形成稳定的回流区,保证了煤粉着火的稳定性,可见该新型燃烧器具有良好的低NOx排放及稳燃特性.     

弯管和文丘里管组合结构燃烧器内气固两相流动的数值分析

通过数值计算方法研究了弯管和文丘里管组合结构燃烧器的浓淡分离特性,分析了煤粉颗粒直径和煤粉密度变化对燃烧器出口浓淡分离特性的影响．结果表明：弯管和文丘里管组合结构的燃烧器既可以实现浓淡分离,又可以达到煤粉浓侧气流不贴壁和中间给粉的效果;当煤粉颗粒直径为10μm时,浓淡分离效果不明显;当颗粒直径为50μm时,分离效果较好,并且浓度核心的最大煤粉浓度随着St的增大而增大;当颗粒直径为100μm时,随着St的增大,出现了多个浓度核心．     

低氮改造对四角切圆锅炉NO_x生成特性的影响

对某300 MW四角切圆锅炉低氮改造前后NOx的生成特性进行了数值计算,分析了低氮改造对NOx生成特性的影响.结果表明:原有双通道自稳燃型燃烧器稳燃腔的设计明显加速了热力型NOx的生成;新型水平浓淡燃烧器浓侧和淡侧煤粉均处于偏离化学当量比条件下燃烧,喷口附近火焰温度明显降低,有利于控制热力型NOx的生成,缺氧燃烧降低了煤粉的燃烧效率,冷灰斗区域及三次风以上区域燃料型NOx的生成速率有所增大.     

锯齿形浓股出口结构下浓淡燃烧器出口区域的气固流场

应用颗粒动态分析仪测定了富集型煤粉燃烧器浓股出口加置锯齿型稳燃器前后的三维湍流速度场．试验结果表明,加置锯齿型稳燃器后,浓股气流在喷口附近的出口速度在三维方向上皆呈明显的波浪形分布,平均速度和脉动速度都有所增大,轴向平均速度衰减迅速,轴向脉动速度衰减延迟,水平径向和垂直径向的脉动明显增强．试验说明,锯齿型出口结构改善了喷口附近的气固流场,增大煤粉颗粒的局部空间浓度,增强气固混合,可以提高燃烧器着火稳燃和低NOx排放控制性能．     

一种新型旋流燃烧器的工作特性研究

提出了一种具有新型结构的浓淡式旋流燃烧器,其出口射流由浓淡一次风、内外二次风组成,喷口为特制结构.采用热线风速仪对燃烧器模型出口空气动力场参数进行了测试,同时以颗粒捕集法为手段对一次风粉混合物在经过燃烧器后的气固分离效果进行了试验研究.结果表明：新型燃烧器具有优越且稳定的空气动力场,能够强化回流,提高轴线附近湍动度水平,有利于改善着火条件,抑制NOx污染物的形成;煤粉浓缩装置对实现浓淡分离的作用显著,燃烧器出口浓淡比可达4∶1以上.     

调峰型低NO_x浓淡燃烧技术的研究与应用

根据作者提出的“充分发挥向火侧一次风着火优势,形成稳定着火源”的燃烧稳定性原理,研制了一种适用于四角燃烧煤粉锅炉的新型燃烧器──调峰型低NOx可调水平浓淡燃烧器。该燃烧器的煤粉浓缩机构及煤粉浓度调节机构简单、可靠。向火侧与背火侧浓度比在1～4的大范围内可调节,保证了锅炉在变负荷工况下实现最佳浓淡比燃烧。工业应用证明：该燃烧器在燃用陕西贫煤时,机组负荷≥50％时不需投油助燃而能稳定燃烧。