O_2/CO_2燃煤锅炉燃烧过程的数值模拟

O2/CO2燃烧技术应用于燃煤锅炉是捕获和储存CO2的有效方法之一。高浓度、高比热值CO2的存在对煤粉的着火特性和锅炉炉内的温度场分布有重要影响。利用Fluent流体力学软件,以300MW煤粉锅炉为物理模型,对比煤粉锅炉在O2/CO2与空气下炉内温度场分布的差异,分析含氧浓度、二次风温度对锅炉炉内温度场的影响。结果表明:煤粉在O2/CO2比空气气氛下着火有所延迟,火焰中心位置升高,炉内的整体温度偏低,燃烧稳定性差;随富氧程度和二次风温的增加,煤粉燃烧与火焰传播特性改善,当O2/CO2体积比为29/71时炉内温度水平提高较快,与空气助燃条件下炉内温度分布接近。     

O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧特性模拟研究

针对煤粉燃烧器燃烧工况,采用Fluent软件,探索辐射模型、气氛和煤粉粒径对煤粉燃烧过程的影响及污染物生成情况。结果表明:采用DO+WSGG模型时,煤粉的燃烧温度有所降低;跟空气气氛相比O_2/CO_2气氛下煤粉的燃烧温度降低,NO的量也降低;氧浓度增大,煤粉燃烧的温度峰值增加;随着超细煤粉混合比的增加,燃烧高温区而向前移。     

300MW燃煤锅炉NO_x排放控制技术的选择

介绍了燃煤锅炉空气分级、燃料分级、低氮燃烧器、选择性催化还原以及双尺度低NOx燃烧技术等NOx排放控制技术的基本原理和特点,并结合某300MW燃煤锅炉具体情况,通过对几种技术在NOx脱除率、投资和运行费用等方面进行分析比较,得出双尺度低NOx燃烧技术是该锅炉一种合理、高效、经济的NOx排放控制技术。     

O2/CO2气氛下煤粉燃烧数值模拟

采用CFD技术对不同气氛下煤粉燃烧过程进行了研究。用Fluent软件模拟不同工况下煤粉燃烧,获得煤粉燃烧的一些基础性参数,为实际应用提供相应的指导;建立包括气相湍流流动、气固之间传热、煤挥发分析以及燃烧等过程在内的三维数学模型;将不同气氛下煤粉燃烧的特性进行对比,研究气氛变化对燃烧的影响规律。     

回转窑煤粉分级燃烧NOx排放的数值模拟

针对石灰回转窑窑尾分级燃烧技术,采用Fluent对煤粉分级燃烧进行了数值模拟计算,重点考察了不同工艺参数对燃烧过程中NOx生成的影响规律.通过对比分析NOx的生成机理及主要影响因素,包括烟气氧含量、煤粉分级比例等,确定了石灰回转窑采用窑尾分级燃烧技术的实施方案.     

不同粒径煤粉在空气和O2/CO2下燃烧NO生成特性

采用水平管式炉,研究了不同粒径组合的煤粉在不同气氛和温度条件下燃烧过程中的NO释放特性,结果表明:O2/CO2下NO排放量比O2/N2气氛下NO排放量低,温度升高会使NO排放峰值提前,在常规粒径煤粉中添加超细粒径煤粉能够降低NO排放量,且温度越低效果越明显.     

不同煤种燃烧过程中NOx形成规律的数值模拟与分析

燃煤过程对大气造成的污染正日益引起人们的关注,控制NOx的排放是煤燃烧利用研究中亟需解决的课题.采用数值模拟方法,研究不同煤种在不同燃烧温度下NOx的生成规律,并对燃烧过程中的NOx生成的影响因素及抑制方法进行分析和归纳.结果表明:中挥发分煤(mv)燃烧生成的NOx最多,低挥发分煤(lv)燃烧生成的NOx最少;热力型NOx的生成与温度有直接的关系.因此,缩短燃烧产物在高温区的滞留时间有助于减少NOx的生成,减少反应中氧气的质量浓度能够抑制NOx的生成,其计算结果可为今后的工业性实验提供理论依据.     

135 t/h锅炉旋流燃烧器的数值模拟研究

针对宝钢能源部135 t/h混合煤气锅炉存在的燃烧器区域后墙水冷壁火焰刷墙现象,采用CFD商用软件对该锅炉的旋流燃烧器及其炉膛燃烧器区域的流场进行数值模拟研究.研究发现由于燃烧器结构原因使得火焰旋流强度不足,造成旋流燃烧器火焰过长,导致火焰刷墙.由此提出并对比了燃烧器的不同改造方案.     

燃烧条件对准颗粒CO排放影响的数值模拟

在烧结过程中料层不同位置温度、氧气浓度、空气流速等条件存在差异巨大,为探究烧结过程中燃烧条件对烧结准颗粒CO生成行为的影响,利用数值模拟的方法研究了不同准颗粒烧结过程。通过FLUENT软件,以多孔介质模型为基础,结合能量方程模型、组分输运方程模型、燃料燃烧以及污染物排放的反应动力学模型,以自定义功能(UDF)对各方程模型的源项进行定义与修正,建立了4种不同结构铁矿石烧结准颗粒,即S′型(裸露型)、S型(被覆型)、C型(外包型)和P型(球团型)的燃料燃烧过程模型,阐述了各种因素对烧结准颗粒中燃料燃烧行为及污染物排放特性的影响规律。模拟结果显示,准颗粒烧结过程CO排放规律随着燃烧条件的变化而发生改变,不同的反应条件对准颗粒内焦炭的燃烧速率有不同影响。当环境温度从1 200 K升至1 400 K时,准颗粒的CO排放总量下降了2%左右。较高的环境风速与氧气浓度都使准颗粒的CO排放浓度峰值增加,同时增加了焦炭的未完全燃烧程度。     

蓄热稳燃器对四角切圆锅炉内流动及传热的影响

建立了三维、稳态四角切圆锅炉内气流流动、传热的耦合数学模型,求得了炉内气流分布的速度场以及温度场,探讨了蓄热稳燃器的布置对炉内流动及传热的影响.研究结果表明,蓄热稳燃器的布置使火焰形成了一个环形切圆,增强了气流的扰动,进而强化了气流与水冷壁的对流换热过程;在稳定燃烧的情况下,蓄热稳燃器可作为稳定的热源,增强了辐射换热效果.研究结果可为改进锅炉设计和实际生产提供一定的理论指导.     

砂岩铀矿CO_2+O_2地浸初期流场模拟及水化学验证

以新疆某砂岩型铀矿床"六注两抽"的地浸单元为研究对象,采用数值模拟与水化学分析相结合的方法,对CO_2+O_2中性地浸初期流场形成进程及其与溶质运移的关系进行了研究。结果表明,在以抽孔和注孔连线为轴线的纺锤形地浸流场中,地浸溶液前锋用时15d抵达抽液孔。SO_4~(2-)和HCO_3~-浓度变化对地浸初期前锋溶液渗流的反应灵敏而精准,是判断CO_2+O_2中性地浸最初阶段溶液前锋运移理想的天然示踪剂。地浸初期Ca~(2+)、Mg~(2+)的碳酸盐都处于过饱和状态,其运移滞后于溶液渗流并与pH的变化密切同步。渗流模拟、水文地球化学模式计算结果以及实际水化学监测数据之间存在良好的互证性,这些方法的综合应用可使地浸流场分析更为客观和可靠。     

高温空气燃烧炉内燃烧特性的数值研究

采用数值模拟法,研究了高温空气燃烧炉内不同空气预热温度、氧气浓度和燃气入口温度对火焰特性和NOx生成和排放的影响规律。研究表明,在提高空气预热温度、降低氧气浓度条件下,在较大范围内进行燃烧,火焰体积变大,炉内温度的峰值相应降低,温度分布更均匀,NOx的生成量大幅度降低。提高燃气入口温度,可抑制燃料和空气在主燃烧区的混合,使火焰内反应物的分布更加均匀,抑制了热力NO的生成,从而减少了NOx的排放量。     

煤粉与高炉煤气混烧锅炉炉内燃烧过程的数值模拟

采用计算机软件对130t/h四角切圆式煤粉和高炉煤气混合燃烧锅炉炉内的温度和速度分布进行数值模拟.通过模拟总结出在燃烧过程中出现的问题,分析其影响因素,提出改进措施.     

煤粉在直吹管内燃烧行为的数值模拟

 建立了直吹管内气固流动、传热和煤粉燃烧的数学模型,基于实际高炉工艺参数,借助商业软件通过数值模拟的方法研究了直吹管内的气体成分和温度变化,并重点考察了煤粉粒径、鼓风含氧量和鼓风温度等操作参数对煤粉燃尽率的影响。研究结果表明：减小粒径、增加含氧量、提高鼓风温度都可以使煤粉在直吹管内的燃尽率得到提高。煤粉在直吹管内的燃烧行为以挥发分的脱除为主,该过程对温度敏感,而对氧气浓度不敏感。这一结论与前人在回旋区内得到的模拟结果相反。因此在研究变量对喷吹煤粉燃尽率的影响时,模拟区域应同时包含直吹管和回旋区。     

O2/N2与O2/CO2气氛下Fe2O3与K2CO3对无烟煤催化燃烧反应性的影响

利用综合热分析仪研究了O2/N2与O2/CO2气氛下Fe2O3与K2CO3对无烟煤催化燃烧反应性的影响。结果表明,在O2/CO2气氛下,Fe2O3与K2CO3均可以催化无烟煤粉的燃烧,但其催化作用要弱于O2/N2气氛,且在低氧气浓度的O2/CO2气氛下对Fe2O3与K2CO3的抑制作用大于高氧气浓度。氧气浓度为20%~80%时,K2CO3在O2/N2气氛下催化煤粉前期燃烧使燃烧由反应控制转变为扩散控制,Fe2O3则只在氧气浓度为20%时能改变煤粉前期燃烧的控制步骤;而Fe2O3与K2CO3在O2/CO2气氛下均只能在氧气浓度为20%时改变煤粉前期燃烧的控制步骤,由反应控制转变为扩散控制。     

赤铁矿粉在H2气氛中闪速还原过程的数值模拟

为了考察赤铁矿粉在不同反应条件下的闪速还原行为,基于欧拉-拉格朗日方法建立了描述赤铁矿粉在氢气气氛中闪速还原过程的数学模型。通过数值计算获得了反应器内气粒两相的温度分布、速度分布以及颗粒运动轨迹,并对赤铁矿粉在反应器中的闪速还原过程进行了分析,考察了炉温、氢气体积分数、粒度等操作条件对闪速还原行为的影响。结果表明,当炉温不高于1 550 K时,赤铁矿粉在运动过程中经历了升温、热分解和气-固还原反应;当炉温高于1 550 K时,赤铁矿粉还会发生气-液还原反应且该反应区域随着炉温和氢气体积分数的升高而增大。当氢气体积分数为40%时,炉温每升高150 K,粒度为53～64μm的赤铁矿粉在0.5 m反应区内的最终还原度提高约40个百分点。模型的建立为闪速还原炼铁技术的开发提供了理论指导。     

基于渗流-化学-应力多场耦合的砂岩型铀矿CO2+O2地浸开采的数值模拟

为探明不同影响因素对CO2+O2地浸采铀效果的影响规律和影响机理，首先建立了适合CO2+O2地浸的渗流-化学-应力多场耦合数值模型，其次，结合实际现场工况，开展了注液速率、渗透率、O2配加浓度、HCO3－配加浓度和铀矿石平均品位对CO2+O2地浸采铀影响的数值模拟研究。研究表明：CO2+O2地浸过程中，抽液井铀浓度呈现“缓慢上升-快速上升-缓慢下降-趋于稳定”的阶段性变化趋势；矿层渗透率、铀矿石平均品位、O2配加浓度、HCO3－配加浓度与抽液井铀浓度呈现线性正相关关系，溶浸液的注入速率与抽液井铀浓度呈现线性负相关关系；CO2+O2地浸过程中应该选择初始渗透率大且铀品位高的矿层，同时应该适当加大O2和HCO3-的配加浓度，并控制好溶浸液注入速率，可实现铀资源的高效开采。本研究对CO2+O2地浸矿层的选择和地浸工艺的优化具有重要的指导意义。