燃煤锅炉NO_x生成数值模拟研究

因锅炉NOx生成受多种因素影响,仅借助现场试验探索NOx的生成规律及其影响因素存在一定的局限性。以410 t/h四角切圆燃煤锅炉为原型,利用Fluent软件建立其流动、燃烧等相关数值模型,利用常规现场试验对数值模型进行验证及修正,使Fluent数值模型的准确性及可靠性得以提高,以此对某些不具备试验条件的影响因素进行了NOx生成特性的模拟研究。结果表明:所建数值模型能够为正确分析燃烧及NOx生成规律提供充分的理论依据,弥补了现场试验方法的不足。     

350MW燃煤锅炉燃烧过程和NOx排放的数值研究

采用IPSA两相流动模型、煤粉燃烧综合模型以及后处理的NOx生成模型,对一台350MW锅炉煤粉燃烧过程和NOx排放进行了数值计算,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．炉膛出口处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．另外,重点分析了炉内煤粉燃烧过程和NOx排放沿燃烧器出口中心线和炉膛高度方向上的生成规律,得出了NOx的主要生成区域,并指出了降低NOx排放的控制技术．     

燃煤锅炉NOx生成数值模拟研究

因锅炉NOx生成受多种因素影响,仅借助现场试验探索NOx的生成规律及其影响因素存在一定的局限性。以410 t/h四角切圆燃煤锅炉为原型,利用Fluent软件建立其流动、燃烧等相关数值模型,利用常规现场试验对数值模型进行验证及修正,使Fluent数值模型的准确性及可靠性得以提高,以此对某些不具备试验条件的影响因素进行了NOx生成特性的模拟研究。结果表明：所建数值模型能够为正确分析燃烧及NOx生成规律提供充分的理论依据,弥补了现场试验方法的不足。     

辊道窑富氧燃烧的数值模拟研究

采用Fluent软件对气烧明焰陶瓷辊道窑预热带和烧成带进行了数值模拟,研究了不同富氧条件下辊道窑内温度场的特性及其规律。同时,对于辊道窑NOx的排放情况进行数值模拟,分析了NOx生成量随O2浓度的变化规律。研究结果表明,在燃料量不变时,富氧燃烧可以提高燃料的燃烧温度,但随着O2浓度的增加,窑内温度的均匀性变差;而且当O2浓度从21%增大到27%时,NOx的排放量缓慢上升;当O2浓度大于27%时,NOx生成量迅速增加。基于此,在实际生产中建议控制富氧浓度在27%以下;此外,以天然气为燃料的富氧燃烧,NOx的主要生成类型是热力型和快速型,其中热力型NOx的生成占主导作用。     

天然气无焰氧化燃烧器燃烧特性的数值模拟

对一种天然气无焰氧化燃烧器的燃烧特性进行了数值模拟，从速度和温度分布沿着气流喷射方向的变化可看出，按本文方式布置的无焰氧化燃烧器的无焰氧化燃烧非常稳定．计算结果表明：无焰氧化燃烧温度大大低于有焰燃烧温度，温度分布较均匀．无焰氧化燃烧可大大降低热力NOx的生成．     

煤粉燃烧时NOx生成特性的实验研究

在一维沉降炉上进行了煤粉燃烧时Nox生成特性的实验研究，系统考察了煤粉燃烧时Nox生成的影响因素。实验表明Nox的生成与炉内温度，过量空气系数，二次风温，一二次风比值，给粉量，煤粉细度及煤种有密切关系。通过Nox生成规律的研究，对煤粉炉控制Nox排放有一定的指导意义。     

水蒸气对甲烷燃烧影响的数值模拟研究

为了研究水蒸气对于甲烷燃烧微观反应进程的影响,利用Chemkin 17.0研究了水蒸气对甲烷燃烧的绝热火焰温度、预混火焰温度和层流预混火焰燃烧速度的作用规律,研究了水蒸气对甲烷燃烧过程中链式反应进程的影响。结果表明,随着水蒸气摩尔分数的增加,甲烷燃烧火焰温度降低,预混火焰传播速度下降,且火焰中的H、O、OH自由基浓度均下降,但是OH自由基所占的比例增加,导致由OH自由基所传递的反应占主导地位。水蒸气的加入强化了CH3➝CH2（s）➝CH2➝CH➝CH2O过程,同时强化了CH3➝CH3O➝CH2O过程,改变了甲烷燃烧的链式反应。     

柴油机低温燃烧数值模拟研究

运用KIVA软件模拟分析了不同EGR率和喷油提前角对柴油机低温燃烧性能的影响,结果表明,增大EGR（exhaust gas recycling ）率能够有效降低缸内燃烧温度,使NOx 的排放降低,但随着EGR率的增大,柴油机Soot的排放会有一定的升高。晚喷能够更好地实现柴油机低温燃烧方式,使柴油机NOx 和Soot排放同时降低,但喷油时刻过晚,NOx 和Soot的排放会有一定的回升。     

甲烷氧化偶联反应中乙烯生成及燃烧副反应主要途径

对 Li-Mn-Ti-O 复合氧化物催化剂制备中诸因素进行了研究;通过对不同条件下甲烷氧化偶联反应产物分布的比较,提出了甲烷氧化偶联反应中乙烯生成及燃烧副反应主要途径.     

甲烷高空排放技术数值模拟

在液氧/甲烷发动机地面试验中,发动机预冷过程中或试验结束后,存在大量的甲烷需要进行排放处理.研究发现,原有甲烷排放系统在排放过程中甲烷向低空扩散较多,容易在地面形成积聚,发生危险.为了解决这些问题,重新设计了甲烷的排放方式,并进行了数值模拟研究.数值模拟显示,新的排放方式向上扩散较多,甲烷不易积聚.同时,还研究了甲烷的扩散规律,为后续研究火炬点火等处理方式提供了参考依据.     

Numerical Simulation Study of Goaf Methane Drainage and Spontaneous Combustion Coupling

In order to study the coupling problem between methane drainage and spontaneous combustion of residual coal in the collapsed zone after mining ignitable coal seams with high methane, we have analyzed the effects of different methane drainage modes on spontaneous combustion of residual coal through numerical simulation.The results show that deep and large flux methane drainage modes increases the air leakage from work faces to the goaf and formed new spontaneous combustion zones induced by drainage near vents, which increases the risk of self-ignition of coal-reducing the self-ignition period and enlarging the scale of self-ignition.The spontaneous upstream combustion oxidation of the main fire zone can be suppressed when both drainage and nitrogen injection were adopted.Our research results provide an effective technical measure and theoretical basis to determine the best methane drainage scheme and drainage parameters.     

煤层气、煤矸石掺烧比对CFB炉内燃烧特性的影响

通过对某一炉膛内煤矸石和煤层气燃烧情况进行数值模拟,发现煤矸石和煤层气的掺烧比和一二次风比例对混烧特性有重要影响.分别改变掺烧比和一二次风的比例,得出这2种因素对混烧特性的综合影响:掺烧比主要影响炉膛密相区的温度分布,一二次风比例会影响炉膛内的整个流场.当煤矸石和煤层气的混合比例为8:2,一二次风比例为6:4的时候,综合得到的炉膛燃烧情况比较好.     

煤层气、煤矸石掺烧比对CFB炉内燃烧特性的影响

通过对某一炉膛内煤矸石和煤层气燃烧情况进行数值模拟，发现煤矸石和煤层气的掺烧比和一二次风比例对混烧特性有重要影响．分别改变掺烧比和一二次风的比例，得出这2种因素对混烧特性的综合影响：掺烧比主要影响炉膛密相区的温度分布，一二次风比例会影响炉膛内的整个流场．当煤矸石和煤层气的混合比例为8：2，一二次风比例为6：4的时候，综合得到的炉膛燃烧情况比较好．     

煤层气井数值模拟研究

采用Langmuir等温吸附定律,Fick第一定律和达西渗流理论建立起了描述煤层气从煤基质解吸经扩散进入裂隙,由裂隙运移至生产井筒产出的全过程数学模型,讨论了模型的全隐式联立求解方法,并将其应用于沁水盆地煤层气井的开采潜能预测,效果良好.     

Numerical Simulation of Methane Distribution and Sensor Placement in 2-Dimension Roadway

In order to provide a theoretical basis for methane sensor placement in the vertical direction of a tunnel, the software Fluent was used to simulate methane distribution. A geometric roadway model was established and divided by grids. Methane distribution in both level and vertical sections was simulated using a realizable k-ε model with the Fluent software according to a conservation equation in a turbulent state, a turbulent kinetic energy equation and a turbulent dissipation rate equation. The realizable k-ε model and the Fluent software were used to simulate methane distribution according to the principle of the conservation equation in a state of turbulent flow. The results show that after overflowing, a methane level with a certain thickness is formed. Methane density curves at three specific levels were internally consistent and methane density at higher levels is denser than that at lower levels. Methane distribution becomes thinner in the direction of wind and methane in the vertical direction becomes uniform if wind speed is high. The distance be- tween sensors and roof should be less than 300 mm which is in agreement with mine safety regulations.     

分解炉内不同煤质煤粉燃烧的数值模拟

针对一实际尺寸的分解炉建立数学模型，采用简化的PDF反应模型对3种不同煤质煤粉在分解炉内的燃烧过程进行了数值模拟。数值计算结果直观地展现了煤粉在炉内运动过程中的颗粒轨迹、挥发份释放速率、焦炭燃烧速率的详细情况，并对不同煤质煤粉进行了对比研究，为论依进一步研究分解炉内煤粉燃烧和碳酸钙分解的耦合作用提供了参考，为分析煤质与分解炉结构的适应性问题提供了理据。     

基于DRGEPSA方法的甲烷燃烧简化机理的构建及验证

采用耦合误差传播和敏感性分析的直接关系图(DRGEPSA)法,对甲烷燃烧详细反应机理(Gri-Mech 3.0机理)进行了简化,构建出了一套含有23种组分和110步基元反应的简化机理。为验证该简化机理的合理性和可靠性,采用充分搅拌反应器模型和一维层流预混反应器模型分别对甲烷燃烧反应过程进行模拟,并对温度和组分摩尔分数分布进行了对比分析。结果显示:利用简化机理分析得到的预测数据与详细机理吻合良好。结合该简化机理,建立了二维数值模型对带伴流的甲烷/空气Flame D进行数值模拟仿真研究,流场的温度和组分分布均与实验值吻合度较好,进一步表明所提甲烷燃烧简化机理具有较高的模拟精度。     

高炉回旋区燃烧数值模拟研究

为研究回旋区内物理化学状态,对回旋区内存在的焦炭热解、水分蒸发、燃烧、气体湍流化学反应进行了分析,建立了基于混合颗粒条件的湍流数学模型,利用CFX进行了数值模拟.结果表明:回旋区内,气流呈双涡旋分布,气体速度大部分小于16 m/s,峰值温度在2 670 K左右,焦炭粒子数为3 000时,CO2和CO气体峰值浓度百分比分别为17.0%和27.4%,高炉煤气流分布为中心气流弱,边缘气流强.红外测温实验及大量操作实践验证了数值模拟结果基本是正确的,对进一步研究回旋区和创新高炉操作制度提供了理论依据.