富氧燃烧辊道窑结构优化的数值模拟

采用Fluent软件对陶瓷辊道窑进行了结构优化的数值模拟研究。结果表明,根据富氧浓度优化烧嘴口径后,天然气燃烧的火焰的"刚度"得到了改善。随着富氧浓度的提高,窑内烧成带平均温度先升高后降低,而横断面的温度均匀性则逐渐变差。当挡板与挡墙之间高度下降100mm后,窑内气流之间的扰动增强,且挡板与挡墙的截流作用变得较为明显,这可以很好地防止烧成带高温烟气不受限制地流向预热带,从而降低了热量损失。燃料量减少10%、20%、30%,辊道窑内烧成带的平均温度均有所下降。在满足烧成温度的前提下,当辊道窑采用27%的富氧浓度时,最多可节能20%。此外,对NOx生成量进行计算分析可知,富氧燃烧时的NOx浓度比空气助燃时高。但是,当富氧浓度为27%且节能20%时,烟气中的NOx含量仍能够满足陶瓷行业的NOx排放要求。     

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。     

混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

富氧燃烧会对煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧特性产生重要影响。以130 t/h煤粉和高炉煤气混烧锅炉为研究对象,采用Fluent流体力学软件,对助燃气体（O_2/N_2）在3种不同氧气体积百分数（21%,23%,27%）工况下煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟。模拟得到3种工况下：炉内的温度场分布,烟气流场特性,火焰长度。模拟结果表明：随着氧气浓度的增加,燃料着火速度更快,燃烧更稳定,出口烟温逐渐降低,炉内烟气流速逐渐减少,强化了炉内传热效果,提高了锅炉热效率。     

液化气锅炉富氧燃烧的数值模拟及实验研究

首先对炉内燃烧过程的各种数学模型进行了综述及分析,找出了适合液化气锅炉的数值模拟方法。在此基础上,运用计算流体动力学软件对液化气锅炉的燃烧过程进行了数值模拟,得到了不同空气氧含量时炉内温度场、组分浓度场及NOx的生成及分布情况。找出了温度场与组分浓度场及NOx浓度场的对应关系,以及锅炉的燃烧效率及NOx排放量随氧含量的变化关系。最后对液化气锅炉富氧燃烧过程进行了较为详尽的实验研究。计算结果与实验数据对比表明,两者基本吻合。本文研究对富氧燃烧设备的工程设计具有理论及实用价值。     

富氧燃烧静力学计算式的归纳

本文以分析计算法为基础，归纳出富氧燃烧的静力学简化算式。     

富氧燃气发生器三维燃烧流场的数值模拟

以闲式循环高压补燃液氧／煤油液体火箭发动机的燃气发生器为研究对象，采用了SIMPLEC方法和非结构性网格技术对其燃烧室进行了三维燃烧流场的稳态数值模拟，其中湍流采用RNG κ-ε模型，喷雾模型考虑液滴的升温、蒸发、沸腾等过程，两相流采用拉格朗日随机轨道模型，化学反应模型采用有限反应速率模型与漩涡耗散模型的混合模型。数值计算得到的燃气温度场与试验测试数据进行比较，基本相符。利用计算结果对发生器的结构设计进行了讨论，证明了这类燃气发生器采用液氧二次喷注及结构上设置绕流环是必要的。数值模拟为工程研制提供了理论依据。     

煤粉高温富氧无油点火的数值模拟

高温空气无油点火技术对贫油的我国来说是一种较好的弥补,而我国火力发电又以劣质煤为主,导致高温空气点火时会使煤粉着火不稳定。如果采用高温富氧点火会很好的弥补这一缺点。本文采用Fluent对富氧直接点火燃烧器内部的多种运行工况进行数值计算,对空气气氛及富氧气氛时的温度场、不同的一次风量、热风流量、热风温度等参数对煤粉着火过程的影响进行了分析。结果表明,其它边界条件相同情况下富氧气氛的温度场比空气气氛高出许多;富氧气氛下的燃烧器出口区域的一氧化碳含量比空气气氛下低,煤粉能在富氧气氛下更充分燃烧;煤粉的着火距离随着热风流量的增加先缩短后延长;初始热风温度对燃烧温度场的影响是随着热风温度的增加,着火距离缩短、燃烧温度提高;一次风温度的提高有效缩短着火距离。研究结果对煤粉富氧无油直接点火的优化运行提供了参考。     

汽油机缸内富氧燃烧的试验研究

富氧燃烧是一种可以实现节约能源和降低污染物排放的内燃机燃烧技术.通过汽油发动机在同一工况工作时,使进气中氧体积分数分别为20.7％、23.2％和25.4％,实现富氧燃烧.研究不同的进气氧体积分数对汽油发动机的燃烧特性和排放特性的影响.研究结果表明：进气氧体积分数增加,发动机缸内压力和燃烧放热率升高,最高燃烧压力相位提前,降低循环波动,发动机燃烧工作稳定;同时减少THC和CO的排放,但NOx的排放量增大.     

1000MW燃煤锅炉富氧燃烧改造及NO_x排放的数值模拟

针对燃煤锅炉富氧燃烧改造的可行性以及NOx排放的问题,提出基于CFD数值模拟方法,开展1 000MW双切圆式燃煤电站锅炉的富氧燃烧改造及其NOx排放的数值模拟研究.结果表明,当氧气体积分数为30%的富氧燃烧条件下模拟的炉膛温度分布、换热结果与改造前空气燃烧时相当.绝热火焰温度一致可以作为改造时氧浓度选择的依据.改造后燃料NOx、热力NOx的生成量均显著降低,总NOx生成量可达改造前的47.3%.大量二氧化碳的存在促进还原区煤焦气化反应和燃料氮的析出,削弱了NOx前驱物的氧化,促进NO还原,从而减少NOx生成量.增大燃烬风风率可降低NOx排放.再循环烟气中的NO的还原使NOx净生成量降低44.6%~71.8%.     

工业梭式窑控制专家系统

为了解决目前窑炉行业运行控制普遍存在的能源浪费、低效、精度差、周期长的问题,提出开发工业梭式窑控制专家系统.系统能够充分地吸收和利用热工专家、自控专家的技术和经验建立合理的知识库.该系统采用丰富的人机对话、动态知识维护、安全防爆警示、烧成工艺优化评价等操作界面.实践表明该系统通过严谨而又科学的推理能够实现工业梭式窑高效、精确、低耗能的控制,具有很强的通用性,为工业窑炉控制行业提供了一种新的模型和方法.     

氧浓度、压力对甲烷/空气层流扩散燃烧特性影响的数值模拟研究

天然气作为一种清洁能源,其主要成分甲烷占95％以上,这基本决定了天然气的燃烧性质.文中采用FLUENT软件中的Non-Premixed燃烧,结合二维轴对称物理模型、Standard k-epsilon模型、Discrete Ordinates(DO)辐射模型和NOX生成模型,对甲烷在不同氧浓度和不同压力下燃烧的火焰形态...     

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.     

富氧燃烧应用于水泥回转窑生产上的理论初探

富氧燃烧不仅能使燃料的燃烧时间大大缩短，有利于提高燃料的完全燃烧程度，而且还能提高火焰温度和黑度，从而改善窑内的传热条件，使窑的产量提高，热耗下降。这一措施经计算在技术上是可行的。     

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。     

浮法玻璃熔窑火焰空间的数值模拟

以日产400 t的浮法玻璃熔窑的火焰空间为对象进行数值模拟,燃烧纯氧(93%的O2)和天然气(97%的CH4)的混合气体。网格划分采用Gambit软件,数值计算程序采用Fluent软件,建立了非预混燃烧模型、DO模型、湍流模型等模拟玻璃熔窑火焰空间的温度分布。从模拟结果可以看出,窑内高温分布合理,有利于玻璃的熔制;喷枪交错排列,有利于在炉宽方向上温度均匀分布。最后重点分析了火焰空间中水分的含量及其对玻璃质量的影响。     

小型汽油机工作过程的数值模拟

为了研究液化石油气(LPG)发动机的燃烧特征及其影响因素,预测LPG发动机性能,分别对GY6汽油发动机和LPG发动机进行了数值模拟,通过实验分别测取了燃油和燃气的示功图,将实验结果与模拟计算结果进行对比,验证模型的可靠性.模拟计算是在分析火花点火发动机缸内湍流特性基础.上,建立了发动机燃烧计算的双区模型,分别用汽油和LPG对GY6汽油机的工作过程进行了模拟,通过建立物性参数模型、传热模型、湍流卷吸燃烧模型、燃烧室几何尺寸计算模型等相应的子模型,实现了燃烧过程的计算;同时结合实验数据进行验证,实验表明计算结果合理,在小型汽油机性能预测研究中建立的准维湍流卷吸燃烧模型是可行的.     

油页岩循环流化床炉膛内燃烧过程数值模拟

针对1 MWTH循环流化床锅炉试验台设计,采用计算流体力学软件FLUENT6.3,对炉膛内流动、传热及燃烧进行数值模拟,对设计工况性能进行预测.结果表明:油页岩颗粒运动符合循环流化床锅炉"环一核"运动;油页岩颗粒在床层内不能燃尽,大部分挥发分在稀相区内燃烧,所以设计燃用油页岩循环流化床锅炉时,应适当增加炉膛高度并相应多布置些受热面.