PDF-ARRHENIUS方法模拟煤粉燃烧氮氧化物生成

电厂锅炉炉内燃烧过程数值模拟方法巳成为锅炉辅助设计、优化运行、故障诊断等环节的重要手段。该文研究采用PDF-Arrhenius方法模拟煤粉燃烧过程，并简要介绍流体流动、煤粉热解和燃烧、辐射传热、固体颗粒相运动等数学模型。文中使用双平行反应模型模拟煤的燃烧过程，并开发了一套电厂锅炉炉内燃烧过程数值模拟软件，对锅炉不同运行工况进行炉内燃烧状况的模拟，模拟结果合理、可靠，能够满足工程设计及运行指导的精度要求。     

600MW超临界机组墙式燃烧锅炉运行特性的数值模拟计算研究

采用计算流体力学(CFD)数值模拟计算方法,对某电厂600 MW超临界墙式燃烧煤粉锅炉的炉内流动、燃烧和NOx生成过程进行了数值模拟研究分析,以获得该锅炉炉内流动、燃烧和NOx生成特性,为同类型锅炉的调试试验和运行提供参考依据,以充分发挥先进锅炉低NOx燃烧技术的性能,优化燃烧降低锅炉NOx排放浓度,实现锅炉安全稳定经济运行的目标。     

200MW旋流燃烧方式煤粉炉炉内燃烧试验和数值研究

采用计算流体动力学软件对电站锅炉炉内实际燃烧过程进行数值计算并结合其热态试验数据进行对比分析，已成为验证数学模型和指导工程实践的一种重要研究手段。该文利用PHOENICS软件，采用IPSA两相流模型及煤粉燃烧综合模型，对一台有16只径向浓淡旋流燃烧器两侧墙对冲布置的200MW燃煤锅炉炉内燃烧过程进行了数值计算，得出了炉内燃烧器区域以及炉膛出口的烟气温度场和燃烧产物的组分浓度分布。模拟结果与锅炉热态试验数据进行了比较，两者吻合情况较好。结果表明：在燃烧器出口处形成了高煤粉浓度和高温区，使得煤粉着火及时，燃烧器区域维持较高温度，炉内煤粉燃烧充分，从而表明了径向浓淡旋流燃烧器具有高效稳燃的性能。     

大型电站锅炉实际运行工况的数值预报

利用自己提出的弥散介质辐射模型和新的数值计算方法,对大型燃烧煤锅炉的实际燃烧过程进行了总体模拟,得到了十分令人满意的结果,从而深化了对基本燃烧现象和实际燃烧过程的认识;通过对实际运行工况的预报和优化,显示了数值计算在为 运行优化方面所具有的价值,表明计算模拟已经成为一种重要的辅助手段。     

煤粉粒度对锅炉燃烧影响的数值模拟

煤粉粒度对煤粉燃烧具有重要影响,采用数值模拟的方法对不同煤粉粒度在炉内的燃烧过程进行了数值计算,比较各个工况下的计算结果,并对产生结果的原因进行了分析。计算的结果对深化认识粒度对于煤粉燃烧过程的影响,从而在锅炉的实际运行中采用合理的煤粉粒度,提高锅炉燃烧的效率,节约能源。结果表明煤粉粒度为60μm,对于电站锅炉燃烧和传热是有利的。     

富氧燃烧锅炉辐射传热计算方法研究进展与展望

开展富氧燃烧数值模拟需要解决的关键问题是辐射传热计算,针对此,就国内外辐射传热计算进行综述性研究,同时对富氧燃烧锅炉辐射传热计算方法进行分析。研究结果表明:为改善富氧煤粉燃烧锅炉炉膛辐射换热的数值计算结果,应同时关注对气体辐射和颗粒辐射计算模型的修正。通过ANSYS Fluent数值模拟以及实炉试验数据进一步对富氧燃烧锅炉炉膛辐射传热计算方法进行修正和验证,同时提出下一步需要重点解决的关键学术问题和工程技术问题。     

超/超临界循环流化床锅炉整体数值模型

建立和发展了一个适用于大型超/超临界循环流化床锅炉的综合数值模型。该模型不仅能够预测锅炉的燃烧、传热及污染物排放特性,还同时考虑水冷壁管内外传热及水动力耦合过程。模型的流场基于欧拉两相流模型和EMMS曳力模型;燃烧采用考虑了水分蒸发、挥发分析出、焦炭燃烧、气相反应以及燃烧污染产物等过程的组分反应模型,其中包括脱硫反应和氮氧化物生成反应;壁面传热基于颗粒团更新传热模型和离散坐标辐射模型,考虑水冷壁内工质超临界状态下的热工水动力过程,在燃烧模型中对炉内、外进行耦合计算。提出的循环流化床锅炉整体模型成功应用于炉膛容积为1300m3的350MW(e)超临界循环流化床锅炉,得到炉膛气固流场、温度、热流、包括硫、氮化合物的燃烧产物三维分布结果。     

应用计算机模拟技术分析预测炉内煤粉燃烧过程

本文把湍流理论、辐射理论以及煤粉燃烧理论应用于锅炉燃烧室三维流动、气固两相、带化学反应的燃烧过程的数值计算，给出了数学模型、解法和边界条件的处理方法。运用所编制的计算软件对４２０ｔ／ｈ锅炉进行了燃烧过程的数值模拟，其结果能反应该类锅炉的燃烧过程。     

基于BFA和OFA的燃煤锅炉降低NO_x排放数值模拟研究

结合BFA和OFA技术,并采用计算流体软件FLUENT 6.3,选择合理的数学模型,对420t/h切圆燃烧锅炉炉内的流动、传热及燃烧进行了数值模拟。数值模拟采用三维稳态计算,SIMPLEC算法,湍流模型采用可实现k-ε双方程模型,NOx的生成采用后处理方法计算。计算结果表明,改造后炉膛中心温度降低,炉膛出口NOx排放量降低了约30%,炉膛出口的CO浓度接近零。但是,由于底部BFA二次风的直接扰动,使切圆直径增大,会造成锅炉结渣。因此,在改造过程中应适当减小下一次风截面的设计切圆直径。     

600MW机组锅炉空气分级低NO_x燃烧数值模拟

某600MW机组四角切圆锅炉在满负荷运行方式下NOx排放浓度约400mg/m3,不能满足国家对电站锅炉NOx减排的要求。对此,采用高级复合式空气分级低NOx燃烧技术和炉膛布置相匹配的方法,降低NOx排放量。同时,以数值模拟软件FLUENT为工具,采用k-ε双方程模型,对燃烧器拟改进结构与原始结构锅炉煤粉燃烧过程和NOx生成特性进行模拟并对比。结果表明:采用空气分级燃烧后,炉膛温度场、速度场以及CO、O2的排放量均有相应的变化,且NOx排放量大大降低;数值模拟结果和试验结果的计算误差在5%以内,可准确预测燃烧器改进后NOx生成与排放量,为燃烧器的改造提供一定的理论依据。     

65t／h示范性油页岩循环流化床电厂锅炉运行实践

报道了目前世界上投运最大容量的燃用页岩的65t/h低倍率油页岩循环流化床锅炉及运行结果。长期商业运行实践表明,该锅炉燃烧效率高,负荷调节灵活。有害气体拜谢低,运行稳定,操作方便,各项指标达到设计要求,总体性能居国际先进水平。为油页岩高效、洁净、经济、合理利用能源开辟了有效途径。为进一步开发大型油页岩循环流化床电厂锅炉奠定了可靠的技术基础。     

基于新型测温技术的电站锅炉燃烧优化模型研究

为了提高锅炉效率,减少污染物排放,电站锅炉需要进行燃烧优化。新型测温技术的发展提高了电站锅炉状态监测水平,以此为基础提出一种包含炉内温度场测量结果的燃烧优化模型。由于缺少实际数据,对某电厂300 MW亚临界锅炉炉内煤粉的燃烧过程进行数值模拟,得到不同工况下炉内的燃烧状态。利用大数据原理建立燃烧优化模型并对其进行检验。研究表明,该模型将测温技术与燃烧优化结合起来,具有一定的可靠性,可以准确预测锅炉运行参数变化对炉内温度场分布造成的影响。     

煤焦反应动力学参数对电站锅炉燃烧影响的数值研究

煤焦作为煤粉燃烧过程中的主要能量来源之一，其燃烧行为对锅炉的安全运行有着举足轻重的作用。文中以某台600MW四角切圆锅炉为对象，针对扩散－动力学控制模型中的不同煤焦反应活化能进行了煤粉燃烧全过程的数值模拟。从模拟结果可以看出，该模型参数不但影响锅炉燃烧的各标量均值，而且影响标量场的分布。当活化能保证煤焦在炉膛内较高燃尽率时，全场标量均值变化不大，仅在分布上有所变化。伴随活化能的升高，煤焦燃尽率降低，各标量全场均值呈单调变化。全场平均温度下降，CO，CO2平均浓度下降，O2平均浓度上升。     

大型电站锅炉数值模拟技术工程应用进展与展望

针对中国主流燃煤机组四角切圆、前后对冲旋流燃烧、双切圆燃烧锅炉,对大型电站锅炉数值模拟技术工程应用情况进行了总结.整理了炉内全过程数值模拟技术的最新研究进展以及网格处理方法等数值模拟关键技术;针对现场遇到的实际技术难题,回顾了利用数值模拟技术解决实际问题的技术水平.     

卧式煤无烟燃烧锅炉炉内冷态流场的数值模拟

煤无烟燃烧技术是一种将移动床煤气发生炉与层状燃煤锅炉有机地结合在一起的复合燃烧技术。撞击流技术被创造性地应用于所开发的煤无烟燃烧锅炉的二次风系统中，其目的是在炉内形成稳定的湍流流动，加强炉内的混合、燃烧与传热，同时实现炉内的消烟与除尘。该文采用κ-ε双方程湍流模型，用SMPLE算法进行炉内三维流场的计算，模拟结果定性地体现了撞击流的特点，揭示了卧式煤无烟燃烧锅炉的运行机理。     

一种基于炉膛压力分析的燃烧特征信号提取方法

考虑到燃烧系统的耦合特性,采用机理分析方法,建立了炉膛压力的动态模型,通过仿真实验验证了模型的有效性和准确性.此模型可解除耦合,消除通风平衡影响,得到炉膛压力与燃烧的唯一对应关系.同时利用此方法可得到锅炉燃烧的特征信号,为研究燃烧优化提供了理论和实践基础.     

Study of connected system of automatic control of load and operation efficiency of a steam boiler with extremal controller on a simulation model

The problems of operation effectiveness increase of steam boilers are considered. To maintain the optimum fuel combustion modes, it is proposed to use an extremal controller (EC) determining the value of airflow rate, at which the boiler generating the desired amount of heat will consume a minimum amount of fuel. EC sets the determined value of airflow rate to airflow rate controller (ARC). The test results of numerical simulation dynamic nonlinear model of steam boiler with the connected system of automatic control of load and combustion efficiency using EC are presented. The model is created in the Simulink modeling package of MATLAB software and can be used to optimize the combustion modes. Based on the modeling results, the conclusion was drawn about the possibility in principle of simultaneously boiler load control and optimizing by EC the combustion modes when changing the fuel combustion heat and the boiler characteristics and its operating mode. It is shown that it is possible to automatically control the operation efficiency of steam boilers when using EC without applying the standard flue gas analyzers. The article considers the numerical simulation dynamic model of steam boiler with the schemes of control of fuel consumption and airflow rate, the steam pressure and EC; the purpose of using EC in the scheme with linear controllers and the requirements to the quality of its operation; the results of operation of boiler control schemes without EC with estimation of influence of roughness of thermal mode maps on the nature of static and dynamic connection of the control units of fuel consumption and airflow rate; the phase trajectories and the diagrams of transient processes occurring in the control scheme with EC with stepped changing the fuel quality and boiler characteristics; analysis of modeling results and prospects for using EC in the control schemes of boilers.     

旋流燃烧锅炉的NOx排放数值模拟研究

某台300 MW机组旋流燃煤锅炉通过增大燃尽风量的方法降低了炉内NOx的生成量.利用计算流体力学(CFD)软件对改进前后炉内的实际燃烧情况、燃烧产物的组分浓度分布以及NOx的生成规律进行数值模拟研究.结果表明,改进后主燃区内氧量减小,温度降低,CO浓度增大,使得炉内热力型NOx和燃料型NOx的生成量减少,有效抑制了NOx的生成,降低了锅炉的总体NOx排放量.     

煤质变化对锅炉燃烧稳定性影响的模拟研究

本文首先阐述了作者建立的燃烧过程动态分析模型及其初步模拟结果，然后利用此模型模拟研究了煤质变化（如挥发分、碳、灰等）对电站锅炉燃烧稳定性的影响，其主要结论是：在燃烧条件不变的情况下．合碳量不变时，挥发分越高，燃烧稳定性越强；挥发分相近，合碳量稍有增加时，燃烧温度即较明显升高；当挥发分含量增加时，维持燃烧的临界含量碳可降低，此时碳与挥发分含量之和近似不变；同时也显示，同一燃烧条件下对应于可燃极限的临界灰分对不同煤种均应大于同一近似不变之值。