富氧燃烧锅炉辐射传热特性数值模拟研究

为研究富氧燃烧与空气燃烧锅炉之间的辐射传热特性差异,并为设计或改造新型富氧燃烧系统提供所需的理论指导,对2种燃烧方式下的炉膛流场与传热分布特性进行了数值模拟研究。首先对富氧燃烧数值模拟采用改进灰色气体加权和（WSGG）模型计算气体吸收系数的必要性进行了探讨,并将Johansson WSGG模型结合进入燃煤锅炉的CFD模型框架内,使CFD数值模型适用于富氧燃烧的辐射传热计算。在此基础上对某330 MW机组锅炉分别采用干、湿烟气再循环富氧燃烧方式及空气燃烧方式的炉膛流场与传热分布特性等进行了对比分析。结果表明:在锅炉煤量、入口气体质量流量和氧量皆相同情况下,不同燃烧方式间燃烧烟气成分及物性的差异使富氧燃烧与空气燃烧锅炉在流场、温度与炉膛传热分布等方面皆呈现出较明显的差异;富氧燃烧烟气中所富含的CO2和H2O的比热容高于N2,使采用湿烟气循环方式富氧燃烧锅炉炉膛的整体温度和吸热量明显低于空气燃烧;同时,由于CO2的密度高于N2,富氧燃烧锅炉的整体流速低于空气燃烧锅炉,并影响了炉内的温度与传热分布。在设计富氧燃烧系统或改造现有空气燃烧系统时应考虑富氧燃烧与空气燃烧锅炉在炉膛流场与传热方面的差异,合理安排锅炉的传热分布,避免或减少锅炉受热面的改动。     

煤粉在富氧条件下燃烧特性的实验研究

燃烧煤粉的锅炉在其点火和低负荷稳定运行时，需消耗大量的燃料油，因此有必要寻找更经济实用的解决办法。研究煤粉在富氧条件下的燃烧特性，不论对煤粉局部富氧的助燃还是煤粉的富氧点火技术都具有重要意义。该文采用德国Netzsch公司生产的STA 409C型热天平研究了神木煤和蒲白煤3个不同粒度下的煤样在不同体积氧浓度下（20％、30％、40％、60％、100％）的燃烧行为。实验结果表明，随着氧浓度的增大，煤样燃烧分布曲线向低温区移动，煤样的着火温度及燃尽温度均呈下降趋势，着火时间提前且燃烧时间缩短，煤粉的综合燃烧特性指数有较大提高，并且，随煤粉粒径的增大，综合燃烧特性的改善更加明显。     

增压富氧燃烧锅炉对流受热面换热特性研究

增压富氧燃烧是一项极具前景的减排CO2新技术。对增压富氧燃烧条件下,对流受热面换热特性进行研究具有重要的意义。该文以一台实际300MW等级机组煤粉锅炉为计算对象,采用维里方程及Chun等的计算方法计算确定增压富氧燃烧烟气物性,采用宽带关联k模型计算富氧燃烧烟气辐射特性。进行了常规空气燃烧以及φ(O2):φ(CO2)=21:79、φ(O2):φ(CO2)=30:70两种比例的0.1、0.5、1.0、1.5、6 MPa五种压力下增压富氧燃烧各对流受热面的热力计算,分析了增压富氧燃烧条件烟气压力变化对各受热面换热特性的影响。研究结果表明:随烟气压力的升高,烟气流速下降,但烟气的Re却基本保持不变,对流换热系数有所增加。增压富氧燃烧烟气的辐射换热系数比空气燃烧烟气辐射换热系数大。实现同样的换热量,增压富氧燃烧条件下(φ(O2):φ(CO2)=21:79、φ(O2):φ(CO2)=30:70)对流受热面所需换热面积比常规空气燃烧条件下少。     

300MW富氧燃烧循环流化床炉内燃烧及传热特性研究

对富氧燃烧循环流化床锅炉炉内燃烧及传热特性进行了研究.考虑了气体辐射对传热系数的影响,建立了循环流化床锅炉在富氧燃烧下的燃烧及传热模型.在不同氧气浓度(如30％,50％,70％氧气浓度)下,分析了颗粒粒径、空隙率等对炉内传热的影响,得到各参数对富氧条件下的循环流化床传热参数影响曲线.以某300 MW循环流化床锅炉机组为...     

富氧燃烧循环流化床锅炉炉内传热特性

针对富氧燃烧循环流化床锅炉(circulating fluidized bed boiler,CFBB)炉内传热特性进行了研究。考虑气体辐射对传热系数的影响,建立了CFBB富氧燃烧下的传热模型。以一台440t/h循环流化床锅炉为例,通过模型分析了炉内传热情况,并和空气燃烧模式下的传热特性进行比较。进行了氧气浓度在30％、50％、70％气氛下的CFBB炉膛概念性设计。在循环流化床锅炉炉内传热中,灰占主导作用,烟气成分变化对传热系数影响不大。氧气浓度越高,越有必要设置外置换热器来维持炉膛正常运行。     

循环流化床富氧燃烧的炉膛传热特性

在炉膛直径140mm、高6000mm的0.15MW循环流化床试验系统上,对高氧气浓度下循环流化床燃烧的传热特性进行了研究.在高氧气浓度(39.8％～50.7％)下,分别进行了O2/N2及O2/CO2气氛下煤的燃烧试验.研究结果表明,在高氧气浓度下,试验系统的传热稳定;流化风速、二次风率及燃烧气氛等参数对炉膛总传热系数几乎没有影响;该试验系统的炉膛总传热系数约为27 W/(m2·K),该数值可以为类似传热方式的试验系统设计提供参考.     

热重法研究富氧条件下煤粉的燃烧特性

采用热重法(TG)研究了富氧条件下不同煤种的燃烧特性。结果表明,富氧气氛可以改善煤粉燃烧特性,使煤粉着火点、失重峰提前,失重峰值增大,燃烧速率加快。不同煤种表现出各异的燃烧规律。在试验基础上对富氧燃烧技术应用于电站锅炉的可行性进行了分析。     

富氧燃烧锅炉传热特征分析及设计优化

为了获得适用于富氧燃烧锅炉的设计方法,以200 MW 富氧燃烧锅炉为研究对象,通过理论计算得出：高烟温区段,富氧燃烧烟气中三原子气体浓度升高,导致辐射传热增强,受热面传热量要高于空气燃烧气氛。而在低烟温区段,烟气量减少导致流速降低,对流传热减弱,传热量小于空气燃烧气氛;在分析富氧燃烧锅炉传热特性基础上,提出了富氧燃烧锅炉烟气通流截面积、各换热面积的设计优化方法。相比空气气氛,在26%氧浓度条件下,富氧燃烧干循环锅炉各受热面烟气通流截面积减少15%～21%,湿循环减少13%～24%,干循环锅炉受热面减少9%～32%,湿循环减少7%～35%。富氧气氛燃烧条件下锅炉烟气流速能够达到锅炉设计规范要求,各受热面传热量与空气燃烧传热量基本保持一致。     

卧式炉的富氧燃烧试验及数值模拟

利用卧式炉对煤粉气流在富氧气氛下的燃烧进行了试验和燃烧数值模拟,结果表明,在富氧气氛下,提高了煤粉的燃烧速率,炉内温度场水平升高,燃料燃烧更加完全;火炬前端的温度水平显著提高,煤粉气流的着火距离缩短,燃烧速率加快,有利于实现煤粉富氧直接点火;烟气中Co的含量减小,NOx含量先增大后减小,SOz含量呈增大趋势.     

基于修正辐射模型的富氧燃烧传热对比分析

富氧燃烧被认为是极具有竞争力的燃煤电厂二氧化碳减排技术。采用Leckner辐射模型和修正WSGG模型计算富氧气氛烟气发射率并与逐线法精确解进行比较,结果表明:在辐射层有效厚度较小时,Leckner辐射模型较为精确;当辐射层有效厚度较大时,修正WSGG模型预测得到的发射率结果较为准确。基于两种辐射模型对富氧燃烧方式下各受热面传热进行了计算分析得出:对于相同结构锅炉,富氧燃烧湿循环对受热面的辐射传热较为有利;在高烟温区段,采用Leckner辐射模型计算的换热量较大,出口烟气温度较低,而在低烟温区段换热量较修正WSGG模型低或者与之相当。     

海拔高度对锅炉对流受热面总传热系数的影响

分析研究了高海拔环境下气压降低对锅炉对流受热面总传热系数的影响。结果表明对于锅炉对流受热面,随气压降低烟气侧对流换热系数不变,辐射换热系数减小,污染系数亦减小,但总传热系数缓慢增大,并根据对烟气动能的分析提出了低气压条件下污染系数的计算方法。     

正确计算锅炉的半辐射式受热面

通过推导半辐射式受热面的传热基本方程式，并将它与根据前苏联《锅炉机组热力计算标准方法》导出的方程式进行比较，并指出了“标准方法”中使用的混淆概念和可以避免的计算误差．     

W型火焰煤粉锅炉炉内过程的综合数值模拟及流场的实验研究

本文对Ｗ型火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、换热和气固两相湍流燃烧进行了全面的数值模拟及冷态流场试验研究。文中详细预报了上安电厂Ｗ型火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、温度场分布、各气相组份浓度场分布、发热率分布、煤粉颗粒的燃尽情况及机械未燃烧损失和化学未燃尽损失等     

圆形微肋阵肋间距对换热及流动特性数值分析

由微肋阵构成的换热器是解决大规模集成电路存在热障问题的装置.基于CFD软件,对3种不同肋间距的圆形微肋阵进行模拟计算,分析了在不同质量流速和热流密度时肋间距对换热和流动特性的影响,并得到最佳的肋间距.结果表明,出口干度与热流密度和肋间距成正比,与质量流速成反比.压差与热流密度和质量流速成正比,与肋间距成反比.相同工况下...     

带拓展面椭圆管束的换热、积灰及磨损特性研究

低温烟气换热器存在的积灰、磨损问题,会增加维修成本,降低换热系数,造成设备运行不稳定,引起安全事故等问题。利用数值模拟方法,采用可靠的数学模型,综合研究了不同拓展面的椭圆管束对烟气横向冲刷椭圆管束的换热、积灰及磨损特性的影响。结果表明：三种具有相同表面积拓展面的翅片椭圆管束具有不同的换热、积灰及磨损特性,其中,H形翅片管束具有最好的换热性能,略优于双H形翅片管束,矩形翅片管束的换热性能略差;由于开缝翅片的存在,H形翅片管束具有更好的抗积灰性能,然而,双H形翅片管束抗磨损能力略优于H形翅片管束。     

射流冲击换热表面结垢特性的实验研究

实验研究发现射流冲击条件下铜、镀镍铜及铝表面有碳酸钙结垢状况。考查不同水质硬度、不同金属表面下换热表面的结垢过程,获得渐进型的污垢热阻随时间的变化曲线。实验结果表明:随着水质硬度的增加,铜片、镀镍铜片及铝片表面的结垢速率都加快,诱导期减小,铜片与镀镍铜片或者铜片与铝片之间的污垢热阻渐进值的差值越来越大。当水质硬度为500、700 mg/L时,相对铜片、镀镍铜片而言,铝片的诱导期最长,污垢热阻渐进值最小,但是,当水质硬度为300 mg/L时铝片的污垢热阻渐进值却最大。     

浅谈国外煤粉富氧燃烧技术发展

富氧燃烧技术作为温室气体减排技术的一个重要分支,在近年得到了迅速发展。对国外燃煤电站富氧燃烧技术的研究进展进行了综述。介绍了煤粉富氧燃烧技术从实验室研究到中等规模试验研究的发展历程,重点分析了4个正在进行的示范项目的研究情况,指出目前煤粉富氧燃烧技术研究取得的成果以及研究尚存在一些问题和不足,为我国的煤粉富氧燃烧技术研究和应用提供参考。     

换热器翅片传热及阻力特性的数值分析

本文对空调器中常用的百叶窗翅片的阻力和换热特性进行了三维数值模拟,仿真结果与实验测试的数据基本吻合。同时对另一种桥片翅片的性能进行了仿真预测,与窗片对比,桥片的阻力更小但是其换热性能不如窗片。     

电站锅炉过热系统分布式传热模型及其应用

根据热量来源将过热系统传递的能量分为屏前/屏后烟气辐射、屏间烟气辐射、炉膛火焰辐射、炉顶管辐射、管屏表面自身辐射以及对流传热6种类型。将屏前/屏后烟气辐射以及炉膛火焰辐射视为烟黑体窗平面的辐射，在此基础上把6种类型的传热归结到一个封闭系统内，进而建立了一种可同时反映各种不均匀性因素的过热系统分布式传热模型。应用模型对某台300MW机组后屏过热器热流分布进行模拟，揭示了各种类型热流的不均匀性和对总传热量贡献的差别。该模型可以用于过热系统的分布式热力计算，并可为过热系统分布参数动态模型的建立提供必要的边界条件。