一种低NOx旋流燃烧器流场特性的研究

介绍了国内某锅炉厂按引进日立-巴布科克公司技术制造的HT-NR3低NOx燃烧器的基本情况及其主要结构特点,并对这种燃烧器进行了试验研究.结果表明:该燃烧器的回流区为中间环状回流区,煤粉浓度分布为外浓内淡,与其回流区相匹配,具有良好的着火及燃烧特性.实际运行表明,该燃烧系统具有很好的低NOx特性,可以满足国内燃煤锅炉的低NOx排放要求.     

探究几种因素变化对一种新型低NOx旋流燃烧器冷态空气动力场的影响

该燃烧器是哈尔滨锅炉厂自主研发的新型低NOx旋流燃烧器,空气动力场是其稳定燃烧和降低NOx的关键所在。本文主要探究了几种重要因素变化对该燃烧器冷态空气动力场的影响,结果表明:减小稳燃齿面积,总回流区面积变小,扩展角稍变大;缩短中心风管,总回流区面积有明显增加,扩展角变化不大;减小二三四次风的通流面积,回流区总面积有明显增加,扩展角变化不大;煤粉浓缩器向燃烧器内缩进,对回流区面积影响极小,但扩展角有所增大。     

哈锅低挥发分煤旋流燃烧器在660MW超超临界锅炉机组上的应用

哈锅新型烟煤旋流燃烧器已经成功应用于新建和改造的超临界锅炉机组,性能考核结果显示其低氮等性能优良。针对高灰分、着火稳燃较难的低挥发分煤,哈锅提出,在设计大中心回流区卷吸高温烟气的同时,强化回流区域内的湍流强度,优化回流区域内的煤粉着火稳燃条件的设计理念,并通过数值模拟、冷热态试验等方法,研发低挥发煤旋流燃烧器。本文介绍了该燃烧器的研发过程和其在某660 MW超超临界锅炉机组的应用,性能考核试验说明,该燃烧器低氮高效等综合性能优秀。     

旋流燃烧器的稳燃及其结构优化分析

简要叙述了国内常见几种旋流燃烧器的稳燃措施，从燃烧器流场和煤粉颗粒运动轨迹的角度分析了对低挥发份煤燃烧稳定性的影响。介绍了新近研究的花瓣稳燃器及其流场特点。指出该稳燃器在加速煤粉气流与高温回流烟气之间的混合时，避免煤粉气流过早向二次风扩散，引导煤粉颗粒进入回流区，有利于燃用低挥发份煤和低负荷稳燃及降低NOx排放等。另外，还介绍了ABT公司最近推出的“弓形”低NOx燃烧器；最后，提出了旋流燃烧器，并提出了旋流燃烧器结构优化的建议。     

增加挡块对某新型直流燃烧器冷态流场影响的试验研究

本文通过对一种新型直流燃烧器喷口增加挡块前后的冷态流场分别进行测试试验,通过对比,得出如下结论:增加挡块后燃烧器回流区沿径向分布更均匀,稳燃性能和着火性能更优;增加挡块后燃烧器回流区更窄,回流速度稍有增加,这意味着燃烧器火焰会有更明显的分级,NOx的原始排放水平也会更低;增加挡块后燃烧器喷口最大速度明显变大,这将使燃烧器着火距离变长,有效防止燃烧器在工程应用过程中烧喷口现象的发生。     

配风方式对花瓣燃烧器出口流场影响的研究

建立了花瓣燃烧器的物理模型,采用Fluent软件对不同一、二次风速度时花瓣燃烧器冷态下的流场进行了计算,分析了一、二次风配风方式对此种燃烧器出口流场的影响.结果表明:一次风的存在使回流区减小,稳燃能力降低,但能调整回流区与燃烧器出口的距离,避免了结渣等问题的发生;当一次风速度一定时,增大内二次风合速度,轴向回流区变大,能改善燃烧效果;调整内二次风叶片角度,增大内二次风切向速度,径向回流区变小,轴向回流区增大;针对不同的煤种,需选择适当的一、二次风速度,增大轴向或径向回流区以提高稳燃能力.     

煤粉锅炉旋流燃烧器冷态流场数值模拟

旋流煤粉燃烧器因具备形成中心回流区,卷吸高温烟气,促进煤粉着火等显著优势和特点,在电站锅炉中的应用日益广泛.而旋流煤粉燃烧器的流动情况对锅炉的稳定燃烧和安全运行都具有重要影响.通过建立物理模型和数学模型,对旋流燃烧器进行了三维数值计算得到燃烧器中钝体形状、二次风速及外二次风叶片角度等因素对回流区产生的具体影响.计算结果...     

高炉煤气燃烧器稳燃旋流流场的冷态优化实验研究

针对高炉煤气热值低,不易点燃、燃烧稳定性差等问题,设计了一种旋流燃烧器,通过冷态实验,研究该旋流燃烧器煤气侧旋流叶片角度分别在30°、45°、60°时出口气流对冷态流场的影响。结果表明:随着旋流叶片角度的增加,回流区明显增加,旋流强度逐渐增强,旋流叶片角度为60°时,得到最佳的回流区,回流区长1.98 d_(eq)、宽1.85 d_(eq)。     

花瓣燃烧器流场特性分析与研究

采用三维贴体坐标结构化网格,对复杂曲面形状的新型旋流燃烧器(花瓣燃烧器)进行了三维的流场数值实验.模拟了旋流的衰减过程,分析了花瓣燃烧器的流场特点;首次给出了旋流燃烧器回流区的立体形状图,直观地反映了回流区的特性;分析了普通旋流燃烧器和花瓣燃烧器的流场参数,并对掺混系数进行了对比;通过花瓣燃烧器流场特性的研究得出,花瓣燃烧器的回流区是由径向回流区和中心回流区融合构成,端部呈花瓣状,所形成的特殊流场能够使煤粉颗粒从燃烧器喷入炉内后,不是首先向外扩散,而是迅速地进入回流区,与高温烟气迅速混合,形成稳定热源,为煤粉着火燃烧提供了前提条件,具有良好的稳燃性能.     

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.     

宽调节比燃烧器空气动力场的数值模拟

本文运行ｋ－ε模型对ＷＲ燃烧器空气动力场进行了数值计算,得到了流场中的轴向速度、湍动能以及湍能耗散率分布,分析比较了ＷＲ燃烧器与常规燃烧器的不同,利用计算结果分析了ＷＲ燃烧器中的位置及边宽对流场结构的影响。     

低负荷稳燃直流燃烧器攻关技术的研究

目前市场上用于低负荷稳燃的燃烧器种类很多,但都存在着一些缺陷。该文介绍了一种新型燃烧器,即ＷＲ燃烧器,又称浓度分离型燃烧器,并采用数值计算方法对其机理进行了研究探讨。数值计算结果与实测值相吻合,为ＷＲ燃烧器的合理设计提供了理论依据。图５     

内二次风旋流强度对PAX燃烧器出口流场的影响

使用重整化解（RNG-ASM模型，对PAX燃烧器的出口流场进行了冷态数值模拟，研究了内二次风旋流强度对PAX燃烧器的流场分布，回流区大小，回流量和扩展角的影响规律，并与试验结果进行了对比，获得了比较一致的结果，为PAX燃烧器的设计和运行提供了一定的理论基础，并进一步验证了RNG-ASM模型在模拟强旋转受限射流流场的准确性。     

烧嘴流通能力计算探讨

通过常用低压烧嘴流通能力计算，指出简化计算所带来的问题。提出了高速烧嘴流通能力计算方法及实际工作中存在的高速烧嘴喷口前燃烧反应完成率。通过对比实验数据与计算值证明计算方法正确。     

燃气燃烧器燃烧特性的数值模拟

运用Fluent软件对40 t/h锅炉用燃气燃烧器进行三维数值模拟,研究进风量对燃烧器性能及污染物NOx排放特性的影响。结果表明:合适的进风量是保证燃烧器稳定燃烧的重要条件,也是减少NOx排放的关键因素。数值模拟的计算结果为燃烧器优化设计、改造提供了参考依据。     

同轴旋转分层流燃烧器出口空气动力特性的可视化研究

运用CCD摄像机对一种全新的同轴旋转分层流低NOx燃烧器出口空气动力特性进行了可视化研究 ,并对采集的图像进行了一系列处理。定义了一次风扩展角和一次风转捩长度 ,并对其变化规律进行了研究 ,为同轴旋转分层流燃烧器分层机理的研究打下了基础 ,并为燃烧器运行参数的调节提供了参考依据     

低NOx燃烧器与常规直流煤粉燃烧器的NOx生成特性的研究

对350MW电站锅炉采用低NOx燃烧器和常规直流煤粉燃烧器的NOx生成特性进行了实验研究和数值模拟，结果表明：①最高温度、平均温度和中心温度等与炉膛高度的关系保持不变，即径向空气流分级不影响炉膛的燃烧特性；②采用低NOx燃烧器时，其炉膛中心的氧气浓度比采用常规直流煤粉燃烧器时要小；③炉膛截面平均NOx浓度和中心NOx浓度随炉膛高度的关系基本相似，但NOx最大浓度随炉膛高度的分布规律不同，采用低NOx燃烧器时NOx最大浓度明显与一、二次风布置有关，采用常规直流燃烧器的NOx最大浓度在燃烧器区域随高度分布呈现双峰形；④它们对应的平均NOx浓度最大值截面和平均温度最大值的截面的高度分别相同，但平均NOx浓度最大值截面比平均温度最大值的截面要低；采用低NOx燃烧器时，截面NOx浓度最大值区域比常规直流燃烧器有大幅度的减小；⑤低NOx燃烧器可比常规直流燃烧器降低NOx排放28．6％。     

Cold flow characteristics of a novel high-hydrogen Micromix model burner based on multiple confluent turbulent round jets

As a promising commercial hydrogen-rich gas turbine combustion technology, micro-mixing combustion has been characterized for its excellent performance with low NOx emissions. New flame stabilization mechanism of micro-mixing flames may produce new design criteria. In order to explore that, cold flow characteristics of a novel Micromix model burner based on multiple confluent round jets has been studied experimentally and numerically, which is considered to be the basis for the exploration. A three-dimensional laser Doppler velocimetry system (3D-LDV) was used to measure the flow field of the model burner. It was found that the cold flow characteristics of the burner were different from the twin plane jets, the twin round jets, and the low Reynolds number confluent round jets. Compared to which, the interior of the micro-mixing nozzle is at a very high turbulence intensity level, and the jets merging point of the burner moved upstream; however, the position of the combined point of the burner was close to the confluent round jets. There is no recirculation region between jets near the burner outlet when the nozzle spacing was equal to 3 times the nozzle diameter and the Reynolds number was less than 16,702. The steady computational Reynolds averaged equations (RANS) model results were used to compare with the experimental results. It was found that the RANS results can match the experimental results well, and the three RANS models predict the spatial mixing deficiency less than 1% at the outlet, indicating that the fuel and air were almost completely premixed uniformly.     

入口旋流数对煤粉低尘燃烧器流场的影响

以液排渣旋风燃烧过程为基础的煤粉低尘燃烧器可在燃烧过程实现捕渣,为工业加热提供低含尘浓度的高温火焰,是工业加热过程实现以煤代油的先进燃烧技术。根据旋流燃烧流动特点,采用能考虑非均向湍流应力的雷诺应力模型,对旋流煤粉低尘燃烧器内气流流动过程场进行数值模拟计算,计算结果与流场实验测试相吻合。研究表明,气流进入燃烧器时的旋转强度（旋流数）对燃烧器内的流动特性有很大影响,在冷态模型条件下,当旋流数在7以上时,环室回流在轴向贯穿燃烧器整个流场,有利于增加煤粉颗粒在燃烧室内的循环次数,提高灰渣捕获率;低于7时,环室回流出现阻断,不再连续,易造成煤粉颗粒直接逸出,对燃烧及灰渣捕获不利。随旋流数增加,燃烧器出口处中心回流率增大,对炉膛高温烟气的抽吸作用增强。     

Performance and analysis by particle image velocimetry (PIV) of cooker-top burners in Thailand

Cooker-top burners are used extensively in Thailand because of the rapid combustion and high heating-rates created by an impinging flame, which is characteristic of these types of burners. High thermal efficiency with low level of CO emissions is the most important performance criteria for these burners. The wide variation in reported performances of the burners appears to be due to the ad hoc knowledge gained through trial and error of the local manufacturers rather than sound scientific principles. This is extremely undesirable in view of safety, energy conservation and environmental protection. In the present work, a nationwide cooker-top burner performance survey and an implementation of a PIV technique to analyze the burner performance as well as advising local manufacturers were carried out. Experimental data were reported for the base line value of thermal efficiency of all the burners. The thermal performance parameters and dynamic properties of the flow field at a flame impingement area, i.e. velocity magnitude, turbulent intensity, vorticity and strain rate were also reported as a function of burner type, which was categorized into four types based on the configuration of the burner head: radial flow burners, swirling flow burners, vertical flow burners and porous radiant burners.