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。     

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。     

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。     

富氧燃烧辊道窑结构优化的数值模拟

采用Fluent软件对陶瓷辊道窑进行了结构优化的数值模拟研究。结果表明,根据富氧浓度优化烧嘴口径后,天然气燃烧的火焰的"刚度"得到了改善。随着富氧浓度的提高,窑内烧成带平均温度先升高后降低,而横断面的温度均匀性则逐渐变差。当挡板与挡墙之间高度下降100mm后,窑内气流之间的扰动增强,且挡板与挡墙的截流作用变得较为明显,这可以很好地防止烧成带高温烟气不受限制地流向预热带,从而降低了热量损失。燃料量减少10%、20%、30%,辊道窑内烧成带的平均温度均有所下降。在满足烧成温度的前提下,当辊道窑采用27%的富氧浓度时,最多可节能20%。此外,对NOx生成量进行计算分析可知,富氧燃烧时的NOx浓度比空气助燃时高。但是,当富氧浓度为27%且节能20%时,烟气中的NOx含量仍能够满足陶瓷行业的NOx排放要求。     

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%.     

高炉煤气/煤粉混烧锅炉燃尽风优化数值模拟

针对某300 MW高炉煤气/煤粉混烧锅炉,基于Fluent数值模拟软件,对二次风中3种燃尽风配比(19.4%,25%,40%)下的炉内燃烧过程进行数值模拟。计算结果表明:燃尽风配比的增加会造成下层高炉煤气的不完全燃烧,炉膛温度明显降低,同时NO生成量也会显著减少。3种工况下炉内最高温度均出现在燃烧器上部区域,温度分布与各组分浓度分布成对应关系,高温区对应着CO高浓度区和CO2,O2低浓度区。工程实践表明,数值计算结果与实际运行数据吻合良好。     

墙式切圆锅炉燃烧过程的数值模拟

为研究墙式切圆锅炉炉内的燃烧问题,采用Fluent模拟软件,分析了炉内的速度场、温度场和NOx的分布规律.结果表明,炉膛燃烧器区横截面的切圆直径随着炉膛高度的增加逐渐增加;在炉膛中心纵截面上,炉内中心温度低于两侧温度,而且随着炉膛高度的增加,温度先增后降,炉壁附近出现局部高温;NO浓度沿高度方向先升后降.     

四角切圆燃烧锅炉燃烧和污染物排放数值模拟

借助FLUENT软件平台,对镇海电厂一台200 MW四角切圆燃烧锅炉炉内流动、燃烧,以及污染物NOx的生成进行了三维数值模拟.计算结果表明,整个炉膛空间存在着旋转流场,炉内最高温度出现在燃烧器区域.温度场与各组分浓度分布有着对应关系,高温区对应CO高浓度区和CO2和O2的低浓度区.NOx的生成主要在炉膛的高温区.在炉膛中心,NOx大量生成且沿着炉膛的高度方向,浓度逐渐降低.     

220t／h混烧锅炉炉内燃烧过程的数值模拟

以某厂220 t/h高炉煤气和煤粉混烧锅炉为研究对象,对锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟。总结适合该类锅炉的数值模拟方法和网格划分方法。预报了混烧锅炉炉内的速度场和温度场,结果表明：该锅炉炉内可形成较规则的四角切圆形流场,炉内等温线分布较均匀。模拟结果可为同类锅炉的优化设计、合理运行提供参考。     

300MW富氧煤粉燃烧锅炉变工况运行特性分析

富氧煤粉燃烧锅炉燃烧、换热特性与常规空气锅炉不同,为研究不同工况下富氧燃烧锅炉的运行特性,利用某300 MW富氧煤粉燃烧锅炉仿真模型,分别进行燃煤量、给水温度、氧浓度和水分变动试验。结果表明:随着富氧燃烧锅炉燃煤量的增加,炉膛出口烟温升高,炉内总辐射量增加,水冷壁产汽量增多。由于富氧锅炉辐射换热强,过热蒸汽温度随燃煤量增加而增加。随着炉内燃烧气氛中氧浓度增加,锅炉产汽量大幅度增加,主汽温度快速下降。由于锅炉设计煤种水分含量高且不稳定,水分变化对锅炉运行参数影响比较大,主要表现在煤质变坏,导致炉膛出口温度升高,过热蒸汽温度、再热蒸汽温度和排烟温度也随之升高。     

汽油机缸内富氧燃烧的试验研究

富氧燃烧是一种可以实现节约能源和降低污染物排放的内燃机燃烧技术.通过汽油发动机在同一工况工作时,使进气中氧体积分数分别为20.7％、23.2％和25.4％,实现富氧燃烧.研究不同的进气氧体积分数对汽油发动机的燃烧特性和排放特性的影响.研究结果表明：进气氧体积分数增加,发动机缸内压力和燃烧放热率升高,最高燃烧压力相位提前,降低循环波动,发动机燃烧工作稳定;同时减少THC和CO的排放,但NOx的排放量增大.     

变负荷下W型火焰锅炉燃烧特性的数值模拟研究

针对W型火焰锅炉在100%,80%,60%负荷下不同过量空气系数的情况进行数值模拟,从而揭示出负荷变化对锅炉内温度场、流场、氧气浓度以及NO浓度的影响。计算与分析的结果表明:在不同过量空气系数下100%负荷与80%负荷的流场与温度场都比较均匀,相差不是很大,而60%负荷时较为明显地偏向后墙,并且炉膛温度较低。在同样降低20%负荷的条件下,改变过量空气系数的情况下,NO浓度变化幅度由100%降低到80%负荷要高于80%负荷降低到60%负荷,氧气浓度变化则相反。     

燃煤锅炉掺烧卡车轮胎粉末的数值模拟研究

为了分析掺烧橡胶燃料对燃煤锅炉的影响,采用烟煤,用卡车轮胎粉末作为主要掺烧对象,掺烧比例分别为20%,40%,60%。根据Fluent模拟结果,绘制了4个工况下锅炉中部宽度方向上的温度及NOx分布云图,以及高度方向相应的折线图,得到了煤粉和卡车轮胎粉末混燃时锅炉内温度分布及污染物生成情况。研究表明,随着卡车轮胎粉末掺烧比例的扩大,炉膛中心温度逐渐增大,炉膛出口处的NOx排放量逐渐增大。     

Numerical simulation of high temperature air combustion flames properties

Ａｎａｔｔｒａｃｔｉｖｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｆｕｅｌｃｏｍｂｕｓ ｔｉｏｎｆｉｅｌｄｈａｓｂｅｅｎｏｂｔａｉｎｅｄｉｎ 1990′ｓ ,ｗｈｉｃｈｃｒｅａｔｅｓａｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇｗｉｔｈｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｐｏｌｌｕ ｔａｎｔｅｍｉｓｓｉｏｎｏｎｌａｒｇｅｓｃａｌｅ[1～ 4 ] .Ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｉｒｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ(ＨＴＡＣ)ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ,ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎＪａｐａｎｉｎｃｏ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｗｉｔｈｒ…     

四墙切圆煤粉炉内燃烧过程数值模拟研究

以一台四墙切圆煤粉炉试验模型为研究对象，对炉膛内煤粉的流动及燃烧进行了数值模拟．对煤粉燃烧的挥发分析出分别采用单步反应模型和两步竞争反应模型，对焦炭异相燃烧分别采用扩散燃烧模型和扩散／动力燃烧模型．将这四个模型两两组合得到的计算结果与试验测得数据进行了比较分析，最终确定挥发分析出采用两步竞争反应速率模型、焦炭异相燃烧采用扩散／动力燃烧模型较适合于描述四墙切圆煤粉燃烧室内的燃烧过程．     

Two-stage numerical simulation for temperature profile in furnace of tangentially fired pulverized coal boiler

Considering the fact that the temperature distribution in furnace of a tangential fired pulverized coal boiler is difficult to be measured and monitored, two-stage numerical simulation method was put forward. First, multifield coupling simulation in typical work conditions was carried out off-line with the software CFX-4.3, and then the expression of temperature profile varying with operating parameter was obtained. According to real-time operating parameters, the temperature at arbitrary point of the furnace can be calculated by using this expression. Thus the temperature profile can be shown on-line and monitoring for combustion state in the furnace is realized. The simulation model was checked by the parameters measured in an operating boiler, DO130-9. 8/540. The maximum of relative error is less than 12% and the absolute error is less than 120℃, which shows that the proposed two-stage simulation method is reliable and able to satisfy the requirement of industrial application.     

350MW燃煤锅炉燃烧过程和NOx排放的数值研究

采用IPSA两相流动模型、煤粉燃烧综合模型以及后处理的NOx生成模型,对一台350MW锅炉煤粉燃烧过程和NOx排放进行了数值计算,得出了炉内燃烧器区域以及炉膛出口的烟气温度场和燃烧产物的组分浓度分布．炉膛出口处模拟结果与锅炉热态试验数据进行了比较,两者吻合情况较好．另外,重点分析了炉内煤粉燃烧过程和NOx排放沿燃烧器出口中心线和炉膛高度方向上的生成规律,得出了NOx的主要生成区域,并指出了降低NOx排放的控制技术．     

混合对流作用下小室流场和温度场的数值模拟

建筑空调为人们提供清洁舒适的室内环境。本文在Ｂｌａｙ等人实验研究基础之上 ,采用标准关键词模型和壁面函数法 ,对具有混合对流作用的小室流场和温度场进行数值模拟 ,经与实验值对比发现 ,标准κ-ε模型可以较为准确模拟混合对流作用的流动与传热问题 ,速度值的最大偏差为 0 . 0 43ｍ ｓ,温度最大偏差值为 1 . 1Ｋ ;浮升力对ε方程中源项的影响可以不计