基于煤种通用模型的单煤种燃烧一维计算研究

为快速了解炉内煤粉燃烧的燃尽率和炉膛燃烧的温度分布,采用傅维标的煤种燃烧通用模型,从煤焦反应动力学入手,建立了沿炉膛高度方向的一维宏观模型。通过对煤粉的挥发分和煤焦燃烧的合理简化,考虑炉膛煤粉颗粒的燃烧的影响,以煤种的煤质参数作为计算参数,采用煤粒等密度模型,分别计算不同燃烧层的不同粒径煤粉颗粒在炉膛气氛下的燃烧速率,从而得到整个颗粒群在炉膛的燃烧情况。针对某电站褐煤锅炉的具体实例,将本模型计算得到的煤粉燃尽率和炉膛温度分布与现有文献的数据相符,并以此分析了主要操作参数对该锅炉煤粉燃尽率和炉膛温度分布的影响。     

600MW旋流对冲燃煤锅炉燃烧过程的数值模拟研究

数值模拟是研究锅炉炉内燃烧过程的常用方法。本文采用k—ε等数学模型,对一台600MW超临界锅炉在不同燃尽风风量时炉内的燃烧情况进行了数值模拟。结果表明：改变燃尽风风量对炉内温度场分布、煤粉燃尽率等有较大的影响。     

燃尽风对炉内流动和燃烧过程影响的数值模拟

燃尽风作为降低锅炉NOx排放浓度的一个措施已在我国得到逐步推广应用。应用数值模拟方法，对1台600MW对冲燃烧煤粉锅炉，在满负荷下燃尽风对炉内流动、燃烧和传热过程的影响开展了研究工作。应用混合分数／概率密度函数法模拟湍流燃烧，用P-1辐射模型开展辐射传热模拟，利用拉格朗日／欧拉法处理气固两相间的动量、质量和能量交换，对挥发份的析出采用单步反应模型，采用动力／扩散反应速率模型模拟煤粉颗粒的表面燃烧。研究发现：一方面，燃尽风的应用改善了炉内气流的充满情况，延迟了煤粉燃烧过程氧气的供应，加强了炉内的还原性气氛，降低了炉内最高火焰温度，有利于降低NOx排放浓度；但另一方面。燃尽风的应用将导致煤粉燃烧效率下降。     

煤粉锅炉掺烧高炉煤气对煤粉燃尽影响的研究

针对某钢铁企业实际燃用的燃料，计算得到了高炉煤气掺烧率变化引起的烟气生产量变化和燃料理论燃烧温度变化曲线，在此基础上分析了高炉煤气掺烧对煤粉燃尽影响的各种因素，其中煤粉在炉膛内停留时间缩短、炉膛温度水平下降是最主要的因素。通过在一维炉和滴管炉上进行的温度对该种煤粉燃尽影响的试验研究，分析了高炉煤气掺烧率超过20%时飞灰可燃物含量急剧上升的原因，从而提出基于燃尽的煤粉锅炉掺烧高炉煤气的最佳热量掺烧率应该在25％左右。图5表3参6     

对冲燃烧超临界锅炉气固两相流动数值模拟

为研究1 900 t/h超临界燃烧锅炉炉内气固两相流动问题,采用标准k-ε模型和DPM模型(离散相模型)对3种典型负荷下炉内流动特性和固体颗粒轨迹进行研究。研究结果表明:在不同典型负荷下前后墙射流均能形成稳定对称的流场,炉内气流扰动较强,有利于煤粉的燃烧燃尽;100%负荷下在炉膛四周产生漩涡,颗粒对水冷壁产生冲刷;炉内合适的煤粉粒径能够保证煤粉在炉内的停留时间。研究结果对锅炉的热态燃烧调整和效率的提高提供理论依据。     

不同负荷下变SOFA风率对低NO_x燃烧特性影响分析

SOFA(分离燃尽风)风率是决定燃尽风技术降低NOx排放浓度的关键因素。运用FLUENT(流体计算软件),对1台采用立体分级低氮燃烧技术的300 MW四角切圆燃烧锅炉炉内燃烧过程进行了数值计算,得出了300 MW、240MW、180 MW负荷SOFA风率分别为28%、20%和15%共9个工况下炉内水平截面的平均温度、组分浓度和NOx浓度随锅炉高度的变化曲线,并进行了详细分析。计算结果表明:随着SOFA风率的增大,同一机组负荷下主燃区内温度水平和平均氧浓度均有所降低,平均CO浓度升高,NOx浓度亦降低,同时煤粉颗粒的燃尽率有所减小。分析结果可为锅炉机组在不同负荷下运行时采用合理的SOFA风率以实现环保经济性运行提供一定的理论参考。     

半焦掺混煤粉MILD燃烧的数值模拟及分析

研究了MILD燃烧方式下半焦(其挥发分小于4%,)掺混煤粉燃烧的着火、燃烧和燃尽特性.首先通过与国际火焰研究基金会(IFRF)的煤粉MILD燃烧实验数据对比,验证数值模拟方法的可行性.然后保持炉膛热功率和当量比不变,将半焦的掺混比例由0逐渐提高到40%,.研究发现,在MILD燃烧方式下,半焦掺混比例由0改变至40%,对炉内速度、温度、O_2浓度场和NO_x排放影响不明显,而对半焦燃尽率有显著影响.炉内反应氛围保持了MILD燃烧的优势,即温度峰值低且温度分布均匀,热力型和燃料型NO生成被抑制.在燃尽率方面,半焦掺混比例低于30%,时,燃料总体燃尽率始终高于90%,.减少半焦粒径或提高一次风温均可进一步提升燃尽率.     

超临界塔式炉燃尽风对NO_x生成的影响

以某670 MW超临界塔式炉锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况为基准模型,对八角单切圆煤粉炉的分级燃烧进行数值模拟,研究了不同燃尽风率下NO_x的生成及分布特性,分析了NO_x的排放规律,并与现场实际运行测试数据进行比较.结果表明:当燃尽风率由0.040增大至0.207时,炉内峰值温度降低80K,出口NO_x质量浓度从535mg/m~3降低到373mg/m~3,说明燃尽风率变化对NO_x的影响较大;综合比较O_2质量分数和温度,实际运行中燃尽风率不宜超过0.2.     

运行参数对锅炉煤粉着火燃烧和飞灰含碳量影响的数值研究

为了达到锅炉的优化运行以保证煤粉气流及时着火和充分燃尽，采用IPSA两相流动模型和煤粉燃烧综合模型，在不同的一次风率和煤粉细度的工况下，对1台350MW锅炉煤粉燃烧过程进行了数值模拟，得出了炉内燃烧器区域以及出口处烟气温度场和燃烧产物的组分浓度分布。分析了一次风率和煤粉细度对煤粉着火燃烧和飞灰含碳量的影响规律，并确定了优化的运行参数。结果表明：一次风率对煤粉气流的着火影响较大，而对出口处烟气温度、氧量以及飞灰含碳量影响较小。煤粉细度对煤粉气流的着火、燃烧以及燃尽均有较大影响。图8表2参9     

四角切园煤粉锅炉局部富氧燃烧技术仿真研究

某公司170t/h四角切圆煤粉锅炉运行过程中发现排烟飞灰含碳量及NOx浓度高、煤粉燃烧效率低、炉堂壁易结焦等问题,为此在浓淡燃烧技术的基础上提出用富氧风作为炉顶燃尽风和贴壁风的分级燃烧新思想,借助Fluent仿真软件,对工况前后煤粉锅炉炉内速度场、温度场及煤粉颗粒轨迹进行数值仿真计算与调整。结果表明,调整后的四角切圆煤粉锅炉采用富氧局部助燃技术,可有效改善炉内动力场特性,提高炉内燃烧的稳定性能,对降低NOx的排放浓度有着非常积极的作用。     

旋流煤粉多相流动与燃烧一维数学模型及应用

为了发展和有效地进行旋流煤粉多相流动与燃烧数值模拟,作者在多连续介质模型的框架中建立了综合考虑气-固两相旋流流动,燃烧与传热的旋流煤粉燃烧一维数学模型。应用这一模型对涡旋燃烧炉环形通道内煤粉燃烧和气体燃烧的数值计算表明,该模型可快速有效地用于模拟旋流煤粉多相流动与燃烧过程,给出炉内温度、速度与浓度分布以及燃烧效率等主要参数。     

空气深度分级对低挥发分煤燃烧过程影响的研究

通过数值模拟研究了在一维燃烧炉上燃用低挥发分煤的条件下,空气深度分级和煤粉细度变化对煤粉燃尽过程和NO_x排放的影响,得到了沿炉膛轴线方向上的温度、氧浓度和NO_x的分布,表明空气深度分级后燃烧后期的氧量增加,炉膛温度水平提高,而煤粉细度的提高使得上述效果更加明显,因而燃烧效率提高和NO_x排放降低,并通过实际燃烧试验验证了数值模拟结果.研究结果表明,对燃用低挥发分煤,采用空气深度分级技术和提高煤粉细度的措施,可以同时取得高效低NO_x排放的效果.     

420 t／h同心正反切圆锅炉燃烧优化的数值计算

以株洲电厂配１２５ＭＷ机组的４２０ｔ／ｈ同心正反切圆锅炉为研究对象，对不同工况下锅炉炉内空气动力场、温度场、煤粉颗粒轨迹等进行了数值计算，分析了该锅炉结渣的原因，提出了改善该炉结渣和燃烧经济性的措施。     

A numerical simulation of pulverized coal combustion employing a tabulated-devolatilization-process model (TDP model)

A new coal devolatilization model employing a tabulated-devolatilization-process model (TDP model) is developed, and its validity is investigated by performing a numerical simulation of a pulverized coal combustion field formed by an industrial low-NO_x burner in a 100 kg-coal/h test furnace. The predicted characteristics of the pulverized coal combustion field obtained from the simulation employing the TDP model are compared with those employing the conventional devolatilization model, those employing the two competing reaction rate model, and the experiments. The results show that drastic differences in the gas flow patterns and coal particle behavior appear between simulations. In particular, the recirculation flow behavior is strongly affected by the difference in the coal devolatilization model because of the difference in the volatile matter evolution rate. The TDP model captures the observed behavior of the coal particles in the experiment better than the other models. Although it is considered that by adjusting the devolatilization parameters the prediction similar to the TDP model is also possible by the other models, appropriate devolatilization parameters are automatically set to particles depending on the particle heating rate without trial–error method by employing the TDP model.     

旋风炉内气相燃烧及两相流动的数值模拟

在有反应两相流动及煤粉燃烧的全双流体模型（ＰＴＦ模型,ｐｕｒｅ ｔｗｏ－ｆｌｕｉｄ ｍｏｄｅｌ）基础上,采用修正的ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型,对旋风炉内的湍流气相燃烧（甲烷和一氧化碳的燃烧）及在气相燃烧条件下的两相流动进行了数值模拟研究,模拟结果表明,在有燃烧的情况下,在旋风炉的底部存在近壁回流区,该回流区有利于火焰稳定,气粒两相切向速度分布具有类似的Ｒａｎｋｉｎｅ涡结构,该研究为煤粉燃烧的数值模拟     

75t_h树皮_煤粉复合燃烧系统的建模与仿真

75t/h树皮－煤粉复合燃烧锅炉是以树皮和煤粉为燃料的锅炉。针对其燃烧系统进行了建模,得到了它的燃烧系统的对象模型,同时对其控制系统进行了仿真。     

乏气送粉锅炉煤粉浓度软测量技术及其仿真研究

锅炉燃烧过程中,喷燃器出口煤粉浓度不均将会导致炉膛火焰中心偏斜,从而引起炉膛气流冲刷后墙及右墙,高温过热器,高温再热器出现局部超温,结焦的现象。因此准确测量各风管中的煤粉浓度并指导调节对锅炉的安全,经济运行非常重要,为此,必须寻找一种简单,高效,实用而且适合工程应用的煤粉浓度测量的方法。对于热风送粉锅炉的煤粉浓度测量,国内外做了大量的研究,并得到了工程应用。本文提出了一种乏气送粉方式下基于气固两相流理论,根据风粉混合前后压力差大小计算粉煤浓度的新方法,并在理论推导的基础上进行了仿真研究,结果表明,煤粉浓度计算值与混合压差呈很好的对应, 说明能量法理论计算公式是适用的。     

垂直浓淡煤粉燃烧方式下炉内拟序结构研究

采用ＰＤＡ测量系统,对四角切圆锅炉中垂直浓淡煤粉燃烧方式下影响一次风与主流场混合和扩散的炉内拟序结构进行了实验研究和湍流特性分析。结果表明,一次风射流由于与上游横向射流的相互作用,在背火侧形成尾迹涡,在向火侧形成剪切涡,其中尾迹涡和剪切涡中有较高的湍动能和剪切应力,对颗粒的扩散起着主控作用。并从理论上分析了垂直浓淡煤粉燃烧技术可能不利于煤粉颗粒的燃尽,而且是容易导致水冷壁结渣的原因。