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。     

垃圾焚烧炉二次配风优化数值研究

为研究焚烧炉二次助燃风的作用,以某厂生活垃圾焚烧炉为研究对象,建立了生活垃圾焚烧炉的三维数值模型,采用计算流体力学软件FLIC和FLUENT对炉排上的固相燃烧和炉膛内的气相燃烧过程进行了耦合模拟。结果表明:当焚烧炉不设置二次助燃风时,烟气在喉口和一次烟道内混合不均匀,可燃成分会沿后拱形成贴壁流,使得炉壁局部热负荷较高,易发生烧损现象,燃烧的不均匀也对污染物的消减不利;当在炉膛两侧设置二次风,尤其是旋流二次风时,流场得到较好的组织,可使喉口区域形成多个旋流区,二次燃烧效果比较好,并且湍动能、烟气路径长度和停留时间都较优,有利于可燃成份的充分燃烧和污染物的消减。     

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。     

210MW煤粉炉燃烧系统改进的数值模拟

运用CFD软件对某210 MW煤粉锅炉的燃烧过程进行三维数值模拟,针对锅炉实际存在温度分布不好、燃烧效率不高、结渣问题严重,对炉膛进行偏二次风、反切燃尽风及两者联用改进。结果表明:与设计工况相比,单独的小角度偏二次风改进下的炉膛燃烧区温度降低约300 K,水冷壁附近氧气浓度提高,减少了水冷壁的结渣和高温腐蚀;单独小风率反切燃尽风改造后的配风方式更合理,烟气的停留时间增加0.6 s,燃烧区温度提高约373 K,高温区域扩大,炉膛出口烟气热偏差系数减小约0.7%,提高了锅炉的燃烧效率和运行的安全性,但可能加重炉内结渣;二者联用改进既能够很好地改善炉膛的温度分布,扩大炉膛高温区域,提高燃烧区温度约353 K,同时能够减少燃烧器区域的结渣和高温腐蚀,减小炉膛出口烟气热偏差,采用二者联用改造对锅炉运行最为合适。     

链条炉炉拱设计的建议

为了使层燃炉稳定、经济地运行,正确地布置炉膛很重要。对燃烧层沿炉排长度分阶段燃烧的链条炉排,组织好炉排上的燃烧以及炉膛空间内的燃烧,炉拱的采用是必不可少的。合理的布置炉拱能够较好地起到二个作用:(1)促使炉膛中气体的混合。(2)组织辐射和炽热烟气的流动,使燃料及时着火。正确地设计炉拱,首先应考虑所燃用燃料的种类和结渣、颗粒度等特性,其次还要顾及二次风,水冷壁的布置以及炉墙等问题。文章通过设计总结,运行调查以及对国外某些标准的分析,提出了如下的建议: 上述炉拱基本尺寸是这样提出的:     

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。     

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。     

新型碳化硅节能炉拱

1 前言 锅炉炉拱是指锅炉炉膛下部直接遮蔽炉排的蓄热反应墙,即炉墙向炉膛内突出的部分.炉拱的作用是储蓄热量、调整燃烧中心、提高炉膛温度、加速新煤着火以及延长烟气流程,从而促进充分燃烧.因此炉拱在锅炉经济运行中的作用是很大的.     

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。     

含盐有机废液焚烧锅炉的研究

鉴于目前常用的废液从炉膛下部喷入、烟气上行式炉膛炉型在处理含盐有机废液时存在废液燃烧不完全、燃烧效率低的缺点,研制了一种废液由炉膛顶部雾化喷入,烟气下行的新型含盐有机废液焚烧锅炉,该炉型具有废液雾化效果好、烟气停留时间长、燃烧充分等优点。同时,通过理论计算,并结合新型焚烧炉的实际运行数据及其数值模拟结果,对炉内烟气流动特性、烟气温度分布及炉壁温度进行了研究。     

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...     

直流燃油MILD燃烧湍流介观特性研究

以尺寸φ410 mm×1 930 mm实验炉膛为对象,采用数值模拟的方法研究了燃油燃烧器参数(射流速度、射流间距、再循环烟气量、炉膛热负荷等)对炉内燃烧特性以及湍流介观特性的影响,根据湍流燃烧无量纲准则数判定燃油MILD燃烧模式。研究结果表明:当烟气再循环率为20%,空气高速射流速度为150 m/s,且空气喷嘴所在的圆环直径为炉膛直径的0.5~0.65倍时,炉膛内可建立燃油MILD燃烧模式,其火焰锋面的湍流介观参数位于湍流分区图中的良搅拌反应器区域,即l/l_F1,Re_T1,Ka_δ1,Da1。燃油在MILD燃烧工况燃烧时,炉内温度峰值降低,氧浓度基本小于3%,炉膛出口NO_x排放浓度小于80 mg/m~3(标态)。     

燃褐煤往复炉排锅炉特点分析

通过对褐煤在往复炉排上燃烧特性的分析,有针对性地进行炉排选型、炉膛及炉拱设计、一次风机与二次风机的选取、运行操作,能够实现褐煤在往复炉排上的高效燃烧。     

燃褐煤往复炉排锅炉的设计特点

通过对褐煤在往复炉排上燃烧特性的分析,有针对性地进行炉排选型、炉膛及炉拱设计、一次风机与二次风机的选取、运行操作,实现褐煤在往复炉排上的高效燃烧。     

燃褐煤往复炉排锅炉的节能分析

通过对褐煤在往复炉排上燃烧特性的分析,有针对性地进行炉排选型、炉膛及炉拱设计、一次风机与二次风机的选取、运行操作,能够实现褐煤在往复炉排上的高效燃烧。文中还对燃褐煤往复炉排锅炉的运行经济性进行了分析。     

生物质颗粒燃料层燃燃烧的FLIC数值模拟与分析

通过FLIC数值模拟软件对中国南方地区某台生物质层燃锅炉进行了数值模拟研究,获得固相温度分布、空间烟气温度分布以及主要烟气成分沿床长的变化规律.模拟结果表明,生物质层燃炉燃烧主要分3个阶段,依次为水分蒸发段(0～0.5 m)、挥发分逸出燃烧段(0.3～1.7 m)和固定碳燃烧段(0.6～2.2 m).生物质中挥发分比例高,逸出后床层高度明显降低.沿炉膛长度方向0.5～1.7 m处为高温烟气区域,温度达1 100～1 670 K.针对不同燃烧段的特点,提出了相应的供风策略,如在挥发分逸出燃烧段供风80％ ～90％,在固定碳燃烧段供风10％～20％,降低烟气热损失,保证生物质燃烧效率,并建议根据烟气温度设计炉拱角度,加强炉拱对水分蒸发段辐射,加快燃料利用过程.模拟结果对生物质层燃炉的运行与设计提供了参考.     

燃尽风速的改变对锅炉炉膛内燃烧过程影响的数值模拟

借助计算流体力学软件Fluent,选择合理的数学模型,对1台600MW燃煤锅炉的燃烧过程进行的数值模拟。研究燃尽风风速改变对炉内温度场和混合特性的影响。结果表明:燃尽风风速增大时,炉内气流的旋转强度随之增强,燃尽风的穿透程度随之加强,相对容易穿透到炉膛中心,从而使得烟气与煤粉的混合加剧,有利于增加煤炭燃烧的效率;在一定条件下,随着燃尽风速的增加,炉膛中心的高温区域面积增加,而且相对集中;当燃尽风速增加时,锅炉烟气出口温度随之降低;燃尽风风速为50m/s时炉内燃烧状况最佳。     

600 MW W型火焰锅炉拱上二次风低NO_x燃烧特性的数值模拟及优化

对一台600,MW W型火焰锅炉拱上QA/QC(A层二次风总流量与C层二次风总流量之比)二次风不同比例对锅炉燃烧及NOx排放影响进行了数值模拟,并对A、C二次风开度进行了工业试验研究.模拟结果与试验结果符合较好,模拟研究结果表明,随着QA/QC二次风比例减小,炉拱区域回流区增大,煤粉气流着火距离缩短,燃烧稳定性增强,下炉膛区域火焰充满度提高,平均温度增加;炉拱煤粉火焰下冲深度增加,煤粉燃尽率增加,飞灰含碳量降低;而在拱下着火及燃烧区的空气分级程度减弱,NOx生成和排放量增加.工业试验表明,增加A风开度时,尽管机械不完全燃烧损失减小,锅炉效率有所增加,但NOx排放量明显增加.随着炉拱C二次风开度的增加,不仅锅炉效率降低,NOx排放量也明显增加.兼顾燃烧设备安全性、建议在同类型锅炉优化运行时,尽量将A风及C风开度设置在10%,以下,有利于提高运行经济性和降低NOx排放量.     

1000MW塔式直流锅炉炉膛水冷壁管壁温度和热负荷分布的试验研究

对2台1 000MW超超临界压力塔式直流锅炉炉膛水冷壁管壁温度和热负荷分布进行了测量和计算,并对不同负荷工况、不同磨煤机投运方式下的热负荷和管壁温度分布规律以及炉膛上部垂直水冷壁的热负荷分布进行了分析.结果表明:1 000MW塔式直流锅炉炉膛热负荷的分布规律与其他四角切圆燃烧锅炉炉膛热负荷的分布规律基本一致.由于在最上层的燃烧器上方布置了燃尽风,对炉内烟气的扰动加强,导致沿管长方向的热负荷在54m标高处波动较大;在燃尽风喷嘴中心线以上,因受到燃尽风进入炉膛的影响,水冷壁热负荷大幅度下降.为了避免炉膛大比热区传热恶化,可以将处于拟临界点附近的水冷壁布置在低热负荷区域.     

锅炉二次风挡板特性试验数据处理方法与应用

建立了锅炉二次风箱到炉膛出口的压降计算模型,基于该模型,给出锅炉二次风挡板特性冷态试验数据的处理方法:挡板在100%开度下的阻力系数作为已知常数,采用该开度状态下二次风箱到炉膛出口压降的试验结果,确定炉膛阻力系数;再利用其它挡板开度下的试验数据,得到挡板不同开度下的阻力系数。根据炉膛和挡板的阻力系数以及风箱-炉膛差压测量值,可以确定热态运行时各个二次风喷口的风速,这使得对炉内风粉分布的监测成为可能,对于低NO_x燃烧系统,炉内风粉分布监测和调整是优化锅炉燃烧,减少汽温波动的重要手段。