新型生活垃圾焚烧炉炉膛及配风设计研究

针对我国垃圾特点,研发设计一种新型无后拱顺流式生活垃圾焚烧炉炉膛.炉膛前拱处布置两层二次风,炉膛出口布置一层燃尽风.通过热力计算和CFD模拟证明,在燃烧我国垃圾时,此炉膛结构及配风系统使得炉膛内火焰既充满整个炉膛空间又不会直接冲刷炉膛壁面,在炉膛内形成良好的空气动力场,不需要加较多的煤或油辅助燃烧,同时延长了烟气中颗粒物在炉膛内的运动时间,最大限度地分解二恶英和抑制热力合成的NOx.     

负荷对垃圾焚烧炉燃烧过程影响数值模拟

针对现有垃圾焚烧设施设计处理能力与城市生活垃圾处理实际需求不符,导致焚烧炉普遍存在超烧或者负荷不足的问题,采用炉排固相燃烧模型与炉膛气相燃烧模型耦合的方法,对不同负荷下某城市炉排炉内垃圾的燃烧过程进行数值模拟,获得床层上的烟气中间产物浓度分布、炉内温度场和湍流分布。结果表明:在现场对应的边界条件下满负荷运行时,炉膛后拱上部分布着高温区域,极易发生结焦现象;焚烧炉110%负荷运行时,二次风引起烟气湍流强度增加,炉内温度分布更加均匀;焚烧炉90%负荷运行时,前拱处烟气湍流扩散,附近高温烟气区域向下移动,烟气温度降低,需提高二次风温度,使烟气在850℃以上区域的停留时间满足环保要求。     

垃圾焚烧炉炉膛结构优化数值模拟研究

在800 t/d机械炉排式垃圾焚烧炉焚烧高热值生活垃圾的基础上，运用计算流体力学(CFD)的方法对炉膛结构进行优化研究，探究了炉膛前后拱及后墙板结构设置对炉内温度及速度流场的影响规律，对焚烧炉进行了结构优化分析，以维持焚烧炉燃烧运行稳定。研究结果表明：炉膛前拱结构对焚烧炉内流场分布影响较小，前拱角度设置在38°～60°时，炉内燃烧情况相对稳定；炉膛后拱结构对焚烧炉燃烧运行情况影响较大，为了防止炉内燃烧波动性较大，且避免炉膛内壁发生腐蚀及烧灼结焦等现象，后拱角度宜设置在25°～30°;炉膛后墙板具有较强的导流和辐射作用，当后墙板角度范围设置在60°～72°时，焚烧炉炉内燃烧情况较为稳定。     

垃圾焚烧锅炉二次风风速对NOx污染控制及热效率影响的研究

为研究不同二次风风速对锅炉炉膛内温度、NO_x浓度、烟气停留时间分布及热效率的影响,针对某600 t/d城市生活垃圾焚烧锅炉的燃烧过程进行了数值模拟。结果表明：当后墙二次风风速在42～66 m/s、前墙二次风风速不变时,随着后墙二次风风速增大,第一烟道出口处NO_x浓度先升高后降低;当第一烟道出口处O₂含量从6.47%增加到7.02%,NO_x质量浓度从106.98 mg/m³降低到100.18 mg/m³,降低了6.36%;前墙二次风风速为42 m/s,后墙二次风风速为66 m/s时,焚烧炉内温度梯度相较其他工况更加均匀,烟气在焚烧炉内温度大于1 123 K区域停留时间超过2 s,有利于抑制二口恶英的生成;前墙二次风风速为45 m/s,后墙二次风风速为70 m/s时,相较原始工况第一烟道出口处平均温度降低19.51 K,排烟热损失降低0.83%,固体未完全燃烧热损失降低0.16%,焚烧炉热效率提高0.99%。该研究对垃圾焚烧锅炉低污染、高效率运行具有重要的指导...     

垃圾焚烧炉二次燃烧的数值模拟

针对城市生活垃圾焚烧发电的排放问题,以重庆市某垃圾焚烧炉为原始模型,采用计算流体动力学(CFD)方法对炉膛内气体的二次燃烧过程进行了数值模拟.利用标准k-ε湍流模型对气相湍流运输进行了模拟,并利用Monte-Carlo 热辐射模型计算了辐射传热特性,获得了当施加不同边界条件时炉膛内气体的温度场、浓度场以及气体在炉膛内的停留时间分布等,并对其抑制二噁英产生的效果进行了评价.结果表明:进口边界混合气体中CO的含量和气体速度对燃烧效果有重要影响.当CO含量为5%、气体速度为1.58m/s时,燃烧效果较好,并能有效抑制二噁英类剧毒物质的产生.通过对垃圾焚烧炉二次燃烧的数值模拟与仿真,可获得和预测炉膛内气体燃烧的状况,并为焚烧炉的设计和改进提供一定的参考.     

生物质颗粒链条锅炉降低一氧化碳排放技术的数值模拟研究

生物质颗粒的挥发分含量远高于煤炭,导致燃烧后产生的烟气中一氧化碳含量严重超标。采用在链条锅炉喉口处增设二次风,在炉膛内设置双层炉拱等措施,一方面能加强炉内的氧气与不完全燃烧物质充分反应,另一方面可以有效延长烟气在炉膛中的停留时间,极大促进烟气中一氧化碳的燃尽,进一步提高锅炉出力及热效率。采用Fluent计算软件,针对采用此种改进结构的生物质颗粒链条锅炉进行了数值模拟。主要对炉内气流分布规律、气流充满度等进行了分析和探究,并通过热态实验加以验证。发现采用增设二次风和加装双层炉拱等措施后烟气中一氧化碳含量显著下降(达到国家排放标准),从而验证了此种改进措施的有效性。所得出的结论可以用来指导实际工程设计。     

锅炉风箱二次风流量分配对燃烧特性的影响

为了研究风箱二次风流量分配特性及其对锅炉燃烧特性的影响,在不同二次风风门开度工况下对一台600 MW超临界前后墙旋流对冲锅炉进行数值模拟。结果表明:在相同的二次风风门开度下,各燃烧器流量分配呈现出中间大、两边小的不均匀特性;随着二次分风风门开度减小,燃烧器流量分配不均匀特性逐渐增强,当二次风风门开度由100%减小到40%时,燃烧器之间的流量偏差系数由3.51%增加到6.17%;沿炉膛宽度方向,中心区域氧体积分数较高,两侧区域氧体积分数较低,靠近两侧墙燃烧器的煤粉未燃尽部分是锅炉煤粉未燃尽部分的主要来源;二次风流量分配不均匀性越大,飞灰含碳量、烟气中CO质量分数和炉膛出口NO_x质量分数越大;燃烧器流量分配不均,锅炉燃烧效率下降。     

大容量高热值垃圾焚烧炉炉内流场的模拟研究

为优化大容量高热值垃圾焚烧炉的燃烧工况,利用数值模拟手段对不同炉膛结构下的焚烧炉内部流场进行对比分析。结果表明,烟道位置对焚烧炉内的流场分布具有明显影响,烟道入口的最佳位置为垃圾料层燃烧段的上方;前拱二次风会在烟道入口处形成涡流,涡流随后拱倾斜角的增大而增长;前拱对气相燃烧的影响大于后拱;当前拱倾斜角为21°、后拱倾斜角为35°时,炉内挥发分燃烧的效率较高,流场分布较为理想。     

旋流燃烧室内分级进风对燃烧污染物生成的影响

建立了采用分级进风方式的旋流燃烧室试验装置.在此试验装置上分别对天然气和煤粉进行了湍流旋流燃烧的试验研究.在保持过量空气系数和旋流数不变的条件下,采用不同分级进风比率时测量了燃烧室内烟气的时均温度场、O2、CO和NO浓度场的分布,并分析讨论了分级进风率对旋流燃烧室内湍流燃烧及污染物生成的影响.结果表明:在天然气燃烧过程中,加大二次旋流风率可减少NO的生成;在煤粉燃烧过程中,加大二次旋流风率会增加NO的生成.     

前、后拱和二次风对垃圾焚烧炉燃烧影响研究

针对我国的垃圾成分特点,选取处理量为250t/d的垃圾焚烧炉排炉为研究对象.在垃圾焚烧炉分区模型理论的基础上,用数值模拟的方法对前后拱及二次风布置对垃圾焚烧炉燃烧的影响进行研究.模拟结果显示,采用前后拱的炉型比单采用后拱的炉型炉内燃烧状况及温度场较优,前后拱设二次风风口,可以有效改善炉膛的气流组织,优化炉膛的燃烧状况....     

旋流燃烧锅炉炉内温度场优化的数值研究

采用数值模拟方法对2台600 MW机组旋流燃烧锅炉炉内的空气动力场和温度场进行了分析研究.结果表明:采用旋流燃烧器可改善沿炉膛宽度方向的热偏差状况;运行中增加燃尽风量、减弱二次风旋流强度会导致炉膛出口烟温升高;通过合理组织燃烧器旋向,可使炉膛出口温度场分布更趋于均匀.     

T型煤粉锅炉富氧燃烧的数值模拟

为研究采用富氧燃烧方式煤粉锅炉的燃烧特性,利用Fluent软件对一台T型煤粉锅炉的富氧燃烧过程进行了数值模拟,得到了一次风含氧体积分数变化时炉膛内温度场、速度场和烟气各组分物质的量浓度的分布.结果表明:富氧条件下整个炉膛温度水平高于空气助燃条件下;当含氧体积分数由21%增大至33%时,炉膛平均温度由1 413.2K升高为1 447.1K;当含氧体积分数增大至27%时,炉膛平均温度变化较明显,达到1 435.6K;当含氧体积分数大于29%时,炉膛平均温度变化不明显;变一次风风量富氧燃烧方式的含氧体积分数最佳范围为27%～29%.     

大型城市生活垃圾焚烧炉的数值模拟

采用Flic软件的床层模型和商业软件Fluent,对750t/d垃圾焚烧炉的燃烧和传热过程进行了数值模拟,有效地预测了焚烧炉内的温度场、烟气流场和烟气各组分浓度场等重要信息,进一步优化了运行工况,并对一次风风室风量配比和垃圾初始厚度等因素进行了研究.结果表明:当一次风各风室风量比例为0.22:0.38:0.28:0.12时,垃圾减重率达79.18%,炉膛出口CO含量仅为389 mg/m3;在合理范围内,增加垃圾初始厚度可缩短干燥过程和提前垃圾的着火时间.在各工况中,当采用垃圾初始厚度为585mm的工况3时,焚烧炉具有最优的燃烧传热特性.     

大型城市生活垃圾焚烧炉结构改造的数值模拟研究

研究利用Flic和Fluent耦合计算,进而准确有效预测某900 t/d焚烧炉内的温度分布。改造前的数值模拟结果表明,炉膛壁面严重的高温腐蚀的原因主要是二次风口位置不合理和炉排速度不合适。利用计算流体力学(CFD)进行一系列的数值模拟实验,研究炉排速度和堆料厚度、折焰角是否布置、二次风管的排列方式、前后拱二次风和烟道二次风风口位置对于炉膛燃烧过程的影响。结果表明:合适的炉排速度和加装折焰角可以改进炉膛底部的燃烧情况;二次风管采用切圆布置方式可以强化对于高温烟气的约束作用,减少壁面高温腐蚀;前后拱二次风可以加强炉拱区的扰动减少积灰;烟道二次风风口优化调整后,可以加强气流扰动,提高燃料的燃尽率。     

烟气再循环技术在垃圾焚烧炉的应用

论述烟气循环技术原理,以在垃圾焚烧炉的应用为例,说明该技术能改善炉膛烟气混合,加强烟气湍流,使炉膛燃烧温度分布均匀。     

垃圾炉排焚烧炉的富氧燃烧改造数值模拟研究

基于计算流体力学(CFD)技术,对某垃圾焚烧厂的350 t/d的垃圾炉排焚烧炉建模,分别模拟空气燃烧(工况A)、无烟气循环的富氧燃烧(工况B)和有烟气循环的富氧燃烧(工况C),研究富氧及烟气再循环对焚烧炉燃烧特性的影响。模拟结果表明:与其他两种工况相比,有烟气循环的富氧燃烧平均湍流强度最高,为0.593,平均停留时间6.94 s,分布更均匀,可燃物与氧气的混合最好;炉内气体整体平均温度降低到1187.1 K,出口温度降到1149.5 K温度分布均匀,炉膛出口CO质量分数平均值最低,只有8.517×10~(-18),炉膛出口氧含量大于6%,燃烧效果最佳,燃烧工况完全满足抑制二噁英等污染物产生和排放要求。     

循环流化床锅炉低氮燃烧的CPFD数值模拟

针对某75 t/h循环流化床锅炉炉膛出口NOx排放超标问题进行分析探讨,以合理的低氮燃烧控制技术为主,辅以SNCR烟气脱硝技术,争取达到NO x超净排放要求。采用CPFD计算方法对循环流化床锅炉炉膛内的气固流动和燃烧特性进行数值模拟,运用低过量空气燃烧法和空气分级技术对锅炉进行低氮燃烧控制,研究一、二次风配比、二次风射流、过量空气系数、循环倍率和颗粒粒径等因素对炉内燃烧及NO x排放的影响。结果表明:通过低氮燃烧控制后,炉内速度场和温度场分布均匀,炉膛出口处烟气流速增加,炉膛平均烟温和出口氧浓度降低,还原性气体CO浓度和优化前基本相同,炉膛出口NOx浓度降低,减排效果显著,为以后的锅炉运行提供实际指导经验。     

燃尽风喷口位置对NOx排放的影响

针对一台采用旋流式燃烧器的煤粉炉NOx排放质量浓度较高的问题,采用空气分级燃烧方式以降低NOx排放量,基于CFD软件平台,在额定负荷下,分别对3种不同燃尽风喷口位置的改造方案进行了炉内燃烧及污染物生成的数值模拟,并通过综合比较炉内各参数的变化确定了最佳燃尽风喷口位置．结果表明：燃尽风喷口位置的上移降低了主燃区氧气的体积分数,同时使炉膛内的最高温度降低了23～29K．燃尽风喷口位置对NO,的还原效果、出口烟气温度以及煤粉焦炭转化率的影响较大．当燃尽风喷口位置升高时,NOx质量浓度降低,炉膛出口烟气温度升高,煤粉焦炭转化率下降．经综合比较炉膛出口烟气温度、NOx质量浓度以及煤粉焦炭转化率得出,距最上层燃烧器7．7m处为最佳燃尽风喷口位置．     

900t/d高热值生活垃圾焚烧炉炉体结构的数值模拟研究

采用数值模拟的方法,针对某台900 t/d高热值垃圾焚烧炉,研究前后拱角度、烟道位置对炉内燃烧过程、温度场、速度场、烟气主要组分分布及污染物排放特性的影响。结果表明:适当降低前拱角度有利于气流扰动和混合,强化传热和提高燃料燃尽率,提高后拱角度有利于增加烟气停留时间,促使热解后的可燃气体燃烧充分,提高热效率。前拱角度为21°,后拱角度为35°时炉内获得最佳的流场分布。烟道上移将增大炉膛容积,降低容积热负荷,出口烟气温度降低。烟道下移,炉膛容积减小,烟气在炉膛内的停留时间降低,烟道温度升高。烟道左右偏移容易造成温度场分布不均、水冷壁高温腐蚀等现象。从烟道模型中得到了最佳气流分布场和低的排放值。     

外二次风旋流数对燃烧室内湍流燃烧与NOx生成的影响

建立了采用分级进风方式的旋流燃烧室实验装置。在此实验装置上分别对天然气进行了湍流旋流燃烧的实验研究。在保持过量空气系数不变的条件下,测量了在不同外二次风旋流数下,燃烧室内烟气的时均温度场,O2,CO2,CO和NO浓度场的分布。由实验结果分析讨论了二次风旋流数对旋流燃烧室内湍流燃烧及NOx生成的影响。