不同一次风率下循环流化床流动特性数值模拟

为了研究一二次风配比对循环流化床锅炉冷态流动特性的影响,对三种一次风率(0.46、0.5、0.54)下的循环流化床锅炉物理模型进行数值模拟研究。采用欧拉框架下的双流体(TFM)模型,通过对比炉内颗粒浓度云图、颗粒浓度曲线图和气相轴向速度曲线图,分析炉内颗粒流动形态。数值模拟结果表明：当一次风率增大时,一次风速增大,二次风速降低,炉膛底部入口处颗粒堆积减少,当一次风率为0.46时能够得到一个较好的环核流动形态。因为在炉膛中上部分细颗粒已经得到充分发展,当细颗粒从炉膛出口被夹带到旋风分离器时,分离器内无论浓度场还是速度场,一次风率的改变并未对其造成太大影响。     

一次风对循环流化床锅炉燃烧的影响

通过对三种燃料在0.3MW循环流化床上燃烧的热态试验，研究并分析了一次风量对循环流化床内沿床高的中心温度分布的影响，所得结论对流化床的试验研究和实际运行有一定参考意义。     

叶片数量和一次风率对双调风旋流燃烧器流场的影响

在冷态实验台和两台1025t/h锅炉上,利用等温模化方法对双调风旋流燃烧器的空气动力特性进行了冷态试验。试验表明:具有12个内二次风叶片的双调风旋流燃烧器回流区最大直径、长度与燃烧器最外层直径之比分别在1.38、1.48以上,扩展角大于80°,可卷吸足够的高温烟气及时引燃煤粉;在具有8个内二次风叶片时,没有回流区,扩展角在61.9°和69.5°之间,不利于稳定燃烧。采用较低的一次风率具有较大的回流区,有利于稳定燃烧。     

运行参数对锅炉煤粉着火燃烧和飞灰含碳量影响的数值研究

为了达到锅炉的优化运行以保证煤粉气流及时着火和充分燃尽，采用IPSA两相流动模型和煤粉燃烧综合模型，在不同的一次风率和煤粉细度的工况下，对1台350MW锅炉煤粉燃烧过程进行了数值模拟，得出了炉内燃烧器区域以及出口处烟气温度场和燃烧产物的组分浓度分布。分析了一次风率和煤粉细度对煤粉着火燃烧和飞灰含碳量的影响规律，并确定了优化的运行参数。结果表明：一次风率对煤粉气流的着火影响较大，而对出口处烟气温度、氧量以及飞灰含碳量影响较小。煤粉细度对煤粉气流的着火、燃烧以及燃尽均有较大影响。图8表2参9     

循环流化床锅炉一次风机单台运行分析

300MW循环流化床(CFB)锅炉设计为两台一次风机同时运行,主要提供锅炉炉内床料的流化风。当运行中出现一台一次风机故障需要停运检修时,就只能维持一台一次风机运行,此时锅炉的运行安全性就明显降低。通过一次风机单独运行时与正常运行方式时的对比分析,介绍了一台一次风机运行时的注意事项和成功经验总结,为300MW CFB锅炉遇到此类情况时提供了很好的借鉴作用。     

汽油机压力循环变动对性能指标及燃烧放热率计算的影响

引言　　示功图分析是判断内燃机性能优劣、改善燃烧的有效手段。但由于循环变动的存在使人们不得不采用平均压力示功图进行分析计算。试验表明,平均压力曲线并不总是很好地代表了典型的燃烧特性或发动机运转特性,在空燃比接近理论值时,平均值才能较好地表示出燃烧过程。这是因为发动机在稀薄混合气燃烧或废气再循环率较高等工况下运转时,容易出现失火及部分燃烧等现象,此时如果仍用平均示功图计算,这无疑是不合理的。试验证实汽油机循环变动的起因不是循环充量的差异,而主要是缸内混合气的湍流特性及空燃比的不均匀分布等。本文在分析循环…     

燃煤循环流化床燃烧室加石灰石对NOx和NO2排放的影响

这项工作是在一个直径161mm,高度6.2m的燃煤循环流化床燃烧室试验装置上研究从两个不同位置加入石灰石（一个在床底部,另一个在二次喷口之上）对NO、NOx,N2O排放的影响。在任一位置加入石灰石,除吸收（脱）硫以外,总是导致N2O排放的降低和NO/NOx排放的增加,相对于在底部加入,在二次风喷口以上加入石灰石导致N2O排放较大的减少,也引起NO/NOx排放更大的增加,这个结果可以解释为石灰石对四点的影响;（Ⅰ）煤挥发分氮转化为Nx;(Ⅱ）N2O的分解;（Ⅲ）由于脱硫所造成的H、OH、和（或）O基原子团的聚集;（Ⅳ）焦炭氮转化为NO/NOx。众所周知,石灰石对煤挥发分氮转化为NO/NOx起催化作用。然而,在流化床燃烧条件下,石面料石对焦炭氮转化影响的研究做得非常少,因此,在一个试验规模的鼓泡流化床反应器上进行了一系列的配料式焦炭燃烧试验。石英砂或石英砂与石灰石的混合物作为床料,这些试验揭示了与挥发分氮情况相类似,石灰石对焦炭氮转化为NO/NOx也起促进作用。     

废气再循环对柴油机氮氧化物和颗粒排放影响的试验研究

废气再循环(EGR)、进气压力和喷油压力是影响柴油机低温燃烧的重要参数,主要研究了EGR对氮氧化物和颗粒排放的影响.结果表明,在一定工况条件下,随EGR率变大,NO所占体积分数呈先降低后升高的趋势,而NO2和N2O则呈先升高后降低的趋势.N2O所占比例较小,峰值在1%左右.NO谷值与NO2峰值对应相同的EGR率.随进气压力变大,NO2所占比例峰值也变大,对应的EGR率也增加,进气压力为0.24,MPa时,NO2最大比例已接近60%.随EGR率增加,Soot排放快速升高时,颗粒发生积聚,颗粒数密度降低,但粒径变大.提高喷油压力可以降低颗粒排放,但在不同EGR率下,其降低颗粒的机理不同.     

燃烧时间对煤粉生成的一次颗粒物特性的影响

实验室条件下,将取样枪与8级Andersen粒子撞击器联用,分别在沉降炉内炉管的100 cm、60cm和45 cm处(代表不同的燃烧时间)采集煤粉燃烧后的一次颗粒物并做分析,研究燃烧时间对煤粉生成的一次颗粒物特性的影响.一次颗粒物的粒度分布表明,燃烧时间越长,生成的粒径较小的颗粒物的量越多.PM,的排放量随燃烧时间增长而增大.SEM结果显示燃烧时间短,颗粒物破碎程度较小.成分分析表明,特定煤粉在不同燃烧时间后生成的总灰中,主要组分的含量变化不大,且亚微米颗粒物的成分与超微米颗粒物成分不同.ICP-AES分析结果表明,Pb和Zn的蒸发过程受燃烧时间的影响较小,而Cu和Ni的蒸发受燃烧时间的影响较大,揭示了元素熔点与富集特性的规律.     

米勒循环及低压废气再循环技术对汽油机性能的影响研究

在某2.0L涡轮增压商用车缸内直喷汽油机概念设计阶段,运用GT-Power软件进行了一维热力学计算分析,并着重研究了米勒循环技术与低压废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)技术对燃油经济性的影响。仿真结果显示,长米勒循环和短米勒循环都存在使燃油经济性达到最佳的可变气门正时角度。在中高转速范围内,因为质量流量和流速过高导致长米勒循环的缸内空气无法顺利回流,米勒效应减弱,所以短米勒循环的燃油经济性更好;另外长米勒循环具有两次泵气过程,致使其泵气损失也大于短米勒循环。在低转速范围内,短米勒循环的增压压力需求更大,导致其泵气损失大于长米勒循环,所以长米勒循环的燃油经济性更好。对于试验用汽油机来说,短米勒循环具有明显的优势。低压EGR技术能够使缸内最高温度降低,减轻爆震倾向,因此燃烧重心可以适当提前,从而改善燃油经济性。另外,EGR和新鲜空气总量的增加也使最高燃烧压力增大,有利于燃油经济性的提高。不同工况下,缸内最高温度均随EGR率的增加而降低,因此在一定范围内EGR率越高燃油经济性越好,涡前排温越低,但EGR冷却器需要的散热功率也增大。在发动机燃烧开发阶段,推荐采用短米勒循环技术并结合8%的EGR率。为了验证仿真结果的准确性,开展了性能试验,试验结果与仿真结果在趋势上有很好的一致性。     

高涡流比对低速双燃料船舶发动机天然气/空气混合及燃烧性能的影响

以X92DF超大缸径低速二冲程双燃料船用发动机为研究对象,基于三维数值计算分析了天然气和空气混合过程及燃烧特性,并研究了扫气和燃烧过程中缸内涡流强度对混合质量和火焰传播的影响。结果表明：由于上止点前缸内天然气和空气的混合气浓度分布不均,造成局部高浓度区域出现燃烧异常现象,导致缸内压力振荡幅度增大。通过分析不同涡流强度对缸内天然气/空气的混合质量的影响可以得出,随着扫气过程中涡流强度的增大,上止点前缸内天然气高浓度区域面积明显减小,表明天然气和空气的混合质量得到明显提高。同时,随着缸内涡流比的增加,加快了预燃室射流火焰在主燃烧室内的传播速度和缸内天然气的燃烧速度。进一步研究得出缸内混合质量的提高可以有效地避免局部异常燃烧现象和降低压力振荡。最后,提出一种改善缸内混合质量和减小压力振荡的策略,为液态天然气在船机上的普及提供了一定了理论基础。     

过量空气系数对CNG发动机燃烧过程及排放的影响

为了更好地研究小排量CNG单燃料发动机工作时过量空气系数λ对发动机性能的影响,运用AVL—FIRE软件对不同λ下的发动机燃烧过程进行模拟,分析了λ对燃烧过程以及排放情况的影响,得到了在特定工况下合适的λ值。     

当量比对环管型燃烧室内NOx生成特性影响的研究

采用数值模拟方法研究了当量比对环管型燃烧室内燃烧及NO_x生成特性的影响,分析了不同当量比时燃烧室内流场、温度场、热力型NO_x生成速率分布、出口温度分布系数(OTDF)及出口NO_x浓度的变化。模拟过程中,保持空气量不变,通过调整入口甲烷量来改变当量比。研究表明:增大当量比,燃烧室内燃烧反应速率加快,轴向速度升高,高温区域沿径向扩张,其范围明显扩大,热力型NO_x生成速率加快,其高速率范围与高温区域重合,出口NO_x浓度上升,而OTDF始终处于合理范围内。因此,在当量比为0.48~0.54范围内,适当降低当量比有利于控制出口NO_x浓度。     

当量比对微型燃气轮机H2/Air燃烧特性的影响

为了探究氢气微型燃气轮机的燃烧特性,用数值模拟方法分析了6种不同当量比工况下的燃烧室内流场特性、压力损失、燃烧效率、NO_x排放和速度分布等参数。结果表明：当量比对回流区的范围影响不大,压力损失和出口速度随当量比增加逐渐增大,出口温度分布系数（OTDF）、排气温度和NO_x排放随当量比的增加先增大后减小;径向速度的分布关于燃烧室中心轴线对称;当量比小于1时,燃烧效率在99.9%以上;当量比大于1时,燃烧效率随当量比增加而降低;当量比为1时,排气温度达到2 500 K,NO_x排放达到最大值,偏离化学当量比燃烧有利于抑制NO_x的生成。     

高温贫氧燃烧过程中NOx排放的特点

对高温贫氧燃烧过程中NOx的排放特点，以及燃烧过程中影响NOx生成的各主要因素，如预热空气中的含氧量，预热空气温度，预热空气和燃料的流动状态及混合方式以及燃料的化学成分等进行了研究和分析。并在此基础上提出了今后研究工作的方向和重点。图8表2参l0     

燃尽风率对四角切圆锅炉燃烧及NOx生成特性的影响

对某电厂一台300 MW四角切圆锅炉低氮改造后的NOx生成特性进行了数值模拟计算,分析了燃尽风率对NOx生成特性的影响。分析结果表明:燃尽风率增大时,在主燃烧区喷入空气量减少,导致煤粉燃烧不完全、温度降低;燃尽区的富氧氛围使未燃尽的煤粉进一步完全燃烧;主燃烧区的还原性氛围使得该区域NOx会随着燃尽风率的增大而减少;燃尽区的高温以及较低的CO浓度降低了该区域的还原性氛围,使NOx排放量增加。综合考虑NOx排放和消旋效果,该炉型锅炉采用30%的燃尽风率是比较合理的。     

富氧燃煤锅炉再循环方式对烟气酸露点的影响

以某600 MW富氧燃煤锅炉为例,对其在3种不同再循环方式下烟气中H2O和SO2体积分数的变化进行了计算与分析,预测了烟气酸露点,并分析了再循环方式对尾部受热面低温腐蚀的影响.结果表明:富氧燃烧下烟气的酸露点比空气状况下高15K左右;再循环方式中脱硫脱水处理过程对烟气中H2O和SO2体积分数影响明显;3种再循环方式下烟气酸露点最大差值可高达11K;烟气酸露点随一次循环烟气比的增加呈下降趋势.     

进气温度和过量空气系数对乙醇均质压燃燃烧过程的影响

在一台经过改进的CA6110发动机上,进行了进气温度和过量空气系数对乙醇燃料均质压燃燃烧过程影响的试验研究．结果表明,在转速和供油量一定时,随着进气温度的升高,着火始点提前,燃烧持续期变短,压力升高率变大,缸内的最大燃烧压力变大,指示效率提高,平均指示压力升高．当进气温度一定时,随着过量空气系数的减小,着火始点提前,燃烧持续期逐渐变短,压力升高率变大,缸内的最大燃烧压力变大,指示效率增加．     

利用废气再循环与米勒循环提高氢内燃机压缩比的研究

建立了氢内燃机一维模型,分别仿真分析了废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)技术和米勒循环技术对抑制爆震及氮氧化物(NOx)排放的效果,最后结合两种技术探索了可达到的最大压缩比和最好的NOx排放性能.结果显示EGR技术对抑制NOx排放更有效,米勒循环对抑制爆震更有效,最终在本研究的工况...     

燃用褐煤六角切圆670 t/h炉低NOx煤粉燃烧技术的研究

某厂燃用褐煤六角切圆670t／h炉为降低NOx排放,进行了如下改造：将原有燃烧器全部改造为水平浓淡风煤粉燃烧器,由于水平浓淡两股一次风煤粉气流各自远离燃料的化学当量比,可有效减少NOx的生成;在燃烧器顶部增设燃尽风喷口,使下部主燃烧区域处于氧浓度较低的气氛,可有效减少NOx的生成;将上、中层燃烧器的下二次风射流轴线向水冷壁偏转一定角度,加大上排燃烧器的二次风切圆直径,推迟二次风与一次风风粉混合物的混合,减少着火阶段的供氧量,可有效减少NOx的生成。试验结果证明,额定负荷下NOx排放量显著降低到315．4mg／m^3(O2=6％,干烟气),远低于排放标准,锅炉效率可达91．85％,比原设计值高1．32％。