偏流块对直流反浓淡燃烧器出口煤粉分布的影响及阻力分析

数值模拟了一种偏流块与弯管组合结构的煤粉燃烧器,其偏流块的位置异于浓淡型燃烧器,可以实现出口浓度分布均匀.改变偏流块的角度和位置,研究偏流块角度和位置变化对反浓淡效果的影响以及阻力变化.采用Euler - Lagrange方法研究气固两相流动,气相湍流采用RNGk-ε湍流模型模拟方法,固相湍流采用离散随机游动(DRW)...     

偏流块对特定煤粉燃烧器喷口的浓淡分离和NOx排量的影响

对竖直上升转水平圆形弯管喷口内安装20°偏流块前后的气固两相流动进行了数值模拟,结果表明偏流块的撞击分离和弯管的离心分离效果是加强的。安装偏流块后,锅炉实际运行NOx排量明显降低,与煤粉浓淡分离比的大大提高是直接相关的。图6表3参9     

流化床密相区流动特性的数值模拟

流化床内气固两相流动一直是实验研究和数值模拟的热点。基于Eulerian双流体模型,本文建立了流化床内的气固两相流动模型,采用FLUENT软件对流化床密相区两相流动特性、床内气泡的产生运动和爆裂等特性进行了数值模拟。模型中,将颗粒相看作是连续介质,建立与气相相同形式的数学模型;采用了离散介质动力理论,引入颗粒温度来描述固相粘性应力,并用气固曳力进行气固两相耦合。模拟得到了气泡产生、运动和爆裂的变化过程,与实验结果相一致。采用不同的曳力模型对流化床稠密两相流动进行了模拟,与Kuipers实验对比,结果表明采用Gidaspow曳力模型描述流化床稠密两相流动特性更准确。     

切向叶片角度对中心给粉旋流燃烧器气固流动特性影响

利用三维激光多普勒测速仪,在气固两相实验台上,对不同切向叶片角度下中心给粉旋流燃烧器出口区域的气固流动特性进行了研究,获得了三种切向叶片角度下的三维平均速度和颗粒体积浓度的分布。结果显示,随着切向叶片角度的减小,轴向、径向和切向平均速度峰值都增加,回流区尺寸和旋流数也增大。同时,在x/d=0.1～0.7截面,随着切向叶片角度的减小,在燃烧器中心区域的颗粒体积流量峰值增加。     

弯管和文丘里管组合结构燃烧器内气固两相流动的数值分析

通过数值计算方法研究了弯管和文丘里管组合结构燃烧器的浓淡分离特性,分析了煤粉颗粒直径和煤粉密度变化对燃烧器出口浓淡分离特性的影响．结果表明：弯管和文丘里管组合结构的燃烧器既可以实现浓淡分离,又可以达到煤粉浓侧气流不贴壁和中间给粉的效果;当煤粉颗粒直径为10μm时,浓淡分离效果不明显;当颗粒直径为50μm时,分离效果较好,并且浓度核心的最大煤粉浓度随着St的增大而增大;当颗粒直径为100μm时,随着St的增大,出现了多个浓度核心．     

旋流浓淡煤粉燃烧器出口区域气固两相流动特性的实验研究

采用三维相位多普勒颗粒分析仪（ＰＤＡ）对旋流浓淡燃烧器出口区域两相流动特性进行了实验研究,获得了该燃烧器在不同旋流叶片开度、旋流二次风和直流二次风配比下的气固两仃流场和浓度场的分布规律,并且对这些分布规律进行了分析。     

中心扩口对径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口气固流动特性的影响

在不同中心扩口角度的情况下,通过对径向浓淡旋流煤粉燃烧器的冷态ＰＤＡ试验,研究了燃烧器出口速度、粒径及浓度分布,得出了中心扩口角度对燃烧器出口区域气固流动特性的影响规律,并分析了中心扩口对燃烧器性能的影响,为工程应用和优化设计提供了参考性依据。     

气固两相流在可调煤粉燃烧器中流动的数值模拟

本文采用CFD的方法对燃烧器内气固两相流场进行模拟分析,即利用计算流体力学软件提供的离散相模型对燃烧器内流场中的固体颗粒的轨迹进行了模拟,采用RNG κ-ε方程模型和随机轨道模型,对气相流动以及气固两相的耦合采用SIMPLE算法进行计算,从而定性的分析固体颗粒在燃烧器内的运行轨迹.     

变倾角管道气力输送阻力特性研究

在变倾角管道气力输送试验装置中,对平均粒径相同（d=2 mm）、密度不同的空心玻璃珠和小米进行了气力输送试验,研究了气固两相流动在不同倾角管路中的阻力特性,着重分析了表观气速变化、管道倾斜角度和输送固气质量比的变化对气固两相管道流动压力损失的影响。结果表明,固气质量比、输送管道的倾斜角度及空气表观气速的变化对输送管道单位长度上的压差都有较大影响;而固相颗粒物性的变化对其结果也有一定的影响。     

正压水煤气立式余热锅炉气固两相流动特性研究

为研究正压水煤气余热锅炉气固两相流动规律,针对正压水煤气立式余热锅炉,采用数值模拟方法分析炉内流动特性.采用RNGk-ε湍流模型和拉格朗日随机轨道模型数值研究正压水煤气立式余热锅炉气固两相流动特性.对炉内速度分布特性、温度分布特性、压力分布特性、颗粒相磨损特性进行研究.结果 表明:入口拐角处形成低速涡流区;烟气流经中部膨胀节后流通截面减小,烟气流速增大,强化换热效果,同时吹扫烟尘,防止下部受热面积灰;烟气流速随入口烟温上升而增大,余热利用率随入口烟温上升呈现出先增大后减小趋势,受热面磨损率随入口烟温上升呈现出先减小后增大趋势,最佳入口烟温为1223 K.     

循环流化床烟气脱硫气固两相流动特性的试验研究

采用三准则相似理论设计了循环流化床烟气脱硫气固两相流动试验台.通过对循环流化床脱硫反应器试验装置内沿高度方向阻力分布和不同高度截面上局部颗粒质量通量的测量,详细地研究了脱硫反应器内气固两相流动规律和内循环特性.结果表明:脱硫反应器阻力主要集中在文丘里管段,而且随着循环物料量和气体流量的增加,系统阻力显著增加;脱硫反应器内气固两相流动呈典型的环核流动结构,边壁下降流颗粒浓度高,中心区域上升流颗粒浓度低,且固体质量回流比率随着脱硫反应器高度的上升而下降.研究结果为循环流化床烟气脱硫系统的设计与放大提供了依据.     

内旋流流化床内颗粒运动规律的试验与数值研究

通过冷态试验与数值模拟研究了不同布风下装有∧字型布风板的内旋流流化床的流动特性,并进行了对比.气固两相数值模拟结果表明,固相流场产生了大尺度旋流,而且与试验观察到的现象相似.对固相颗粒速度分析表明非均匀布风使内旋流流化床的底部和顶部产生了气、固两相强烈的横向和纵向运动.相比较来说,对称的非均匀布风扩散能力要比均匀布风的扩散能力强.     

垂直弯管段高压密相煤粉气力输送特性的数值模拟

基于以氮气为输送介质的高压密相煤粉气力输送,在现有壁面模型和颗粒动力学基础上,充分考虑弯管中对气固两相流动特性起主要作用的摩擦应力的影响,建立了高压密相煤粉气力输送一体化管道(垂直管、弯管和水平管连在一起)的多相流新模型.采用该新模型模拟垂直向上转水平弯管内的气固两相流动特性,分析了补充风体积流量对弯管内固相速度、体积分数、湍动能分布以及垂直弯管压降的影响.结果表明:考虑摩擦应力后模拟所得弯管压降与试验值的误差减小至20%以内,验证了该模型的正确性;随着补充风体积流量的增大,垂直弯管压降先增大后减小,表观气速增大,垂直弯管壁面外侧煤粉堆积减少,低体积分数区范围增大,固相湍动能和固相拟温度均有所增大,当补充风体积流量达到1.0m3/h时,固相湍动能和固相拟温度均减小.     

MPI环境下气固两相流动的并行计算

采用Fortran语言自行开发的程序,在非正交贴体坐标系下,采用k-ε-Ap模型.模型的两相湍流模型对一新型燃烧器一次风喷嘴及弯头组件内的气固两相流动进行了数值模拟.在求解过程中,将整个几何区域分解成若干相对简单的子区域,然后分别在各子域上采用SIMPLEC算法对控制方程组进行离散多机并行求解.最后本文分析了计算机集群在数值求解复杂流动问题方面的实用性以及实际所能达到的计算效率.     

流化床内非等密度双组分颗粒流动特性的研究

基于颗粒动力学和气固两相流体动力学,建立流化床稠密气一固两相非等密度双组分颗粒运动碰撞解耦模型,采用硬球模拟方法研究颗粒间碰撞,大涡模拟方法研究气相湍流流动。基于牛顿第二定律建立单颗粒运动方程,应用牛顿第三定律确定颗粒相和气相相间相互作用的双向耦合。数值模拟二维鼓泡流化床内非等密度双组分颗粒气一固两相流动,计算结果表明颗粒弹性恢复系数影响分层流动特性。     

气固两相Y型分支管网流量分配特性的试验研究与数值模拟

在水平Y型分支管道中,采用压缩空气作为输送动力,小米作为输送介质进行气力输送试验,对分支管道的固体流量分配特性进行了研究.试验表明,变动支管与主管中轴线夹角与气体表观速度对固相分配特性具有较大影响.同时,采用Euler-Lagrange两相流研究方法,固相采用离散相(DPM)模型,采用Fluent软件对3种不同夹角的Y型分支管内气固两相流动进行了数值模拟.模拟结果较好地预估了颗粒在分支处的流动形态、颗粒在分支管内的运动轨迹,以及重新实现颗粒相流场均匀分布所需的距离.通过对分支管内固体颗粒质量分配的数值模拟结果与试验结果比较,发现两者之间相对误差较小.     

3种型号W火焰锅炉结渣特性的数值模拟

采用结渣模型耦合气固两相流动燃烧模型,对3种不同型号W火焰锅炉的结渣特性进行了多工况数值模拟,结合实际运行状况,对结渣位置、程度及原因进行了对比分析.结果表明:在燃用结渣倾向相同的煤时,不同型号锅炉的结渣特性有明显差异,这是由于炉膛结构尺寸、下炉膛热力参数、燃烧器类型、分级二次风配风方式等不同造成的;切停侧边燃烧器、降低锅炉负荷和燃用结渣倾向低的煤都能有效减轻侧墙结渣,显著改善锅炉结渣特性.为此,提出了防止W火焰锅炉结渣的措施.     

大型循环流化床锅炉固体颗粒流动及分布的数值模拟

对引进的４１０ｔ／ｈＰｙｒｏｆｌｏｗ商用循环流化床锅炉燃烧系统固体的流动过程及其分布特性进行了数字模拟,建立的流动模型采用小室模型模拟气固两相沿轴向的流动,采用“核心－环”流动结构模拟气固两相在径向的不均匀性,模拟时考虑了给料,固体颗粒磨损以及床料的宽筛分等特性,为引进大型商用循环流化床锅炉技术的消化吸收进行了初步的基础研究,并为进一步分析研究该循环流化床锅炉的整体特性奠定了基础。     

气固流化床的离散颗粒运动-碰撞解耦模型与模拟

基于分子动力学和气固两相流体动力学，建立流化床稠密气-固两相离散颗粒运动-碰撞解耦模型，采用硬球模拟方法处理颗粒与颗粒之间的碰撞，及大涡模拟方法处理气相湍流流动．单颗粒运动满足牛顿第二定律，颗粒相和气相相间相互作用的双向耦合由牛顿第三定律确定，数值模拟二维鼓泡流化床内稠密气-固两相流动，得到了气泡的形成、发展及颗粒的流化过程，计算结果表明颗粒弹性恢复系数影响气-固两相流动特性。     

入口浓度周期性波动对流向变换催化燃烧器运行特性影响的模拟研究

对流向变换催化燃烧器在反应物入口浓度周期性波动时的反应特性进行了模拟研究。选取甲烷和丙烷作为模型反应物,考察反应物浓度波动周期、流向变换周期、表观气速和添加辅助燃料对燃烧器运行规律的影响。结果表明:当入口反应物浓度波动周期与流向变换周期相同时,燃烧器内出现谐振现象,表现为燃烧器内最高温度大幅上升、平均温度降低和床层温度波动幅度增加,燃烧器的热稳定性下降;通过提高表观气速以增强气固换热或者通过添加辅助燃料以补偿反应物入口浓度波动的方式,均可在一定程度上抑制因谐振现象而造成的燃烧器内温度振荡。