天然气燃烧NO_x排放特性实验研究及数值模拟

通过在实验与数值模拟下对不同预混度、气氛、燃气流量和环境温度对天然气火焰NOx生成的影响分析。研究结果表明:在空气气氛下,NOx排放随燃气流量的增大而单调增大,完全预混燃烧时NOx排放最低,完全扩散燃烧时NOx排放最高,而在部分预混燃烧时存在一个NOx排放次低点,其预混程度大约为50%~60%。其中,热力型NOx形成规律与总NOx形成规律相似,而快速型NOx大概占总NOx的10%~20%,随预混程度增大而递减。在增氧气氛下(21%O2与N2),NOx随O2浓度的提高而成倍增加,其中,快速型NOx增长缓慢,热力型NOx大幅增加。同时,NOx的形成直接受环境温度影响,在一定温度范围内NOx的生成量与环境温度成二次函数的关系。     

室内火灾数值模拟方法的探讨

通过场模拟方法与Steckler的单室火灾实验资料比较，验证了作者开发的火灾场模拟模型Fire3D，同时讨论了不同燃烧模型和热辐射对计算结果的影响。定量比较显示，如果考虑燃烧和热辐射的模拟，则Fire3D能够提供与实验相吻合的速度和温度。C0含量是建筑火灾预报中的重要指标，以Flamelet，为基础的燃烧模型能计算出C0浓度。Flamelet模型和模拟热辐射的DOM方法联合运用会比较适合于建筑火灾的预报，值得进一步探讨。     

乙醇微型燃烧室燃烧特性的数值模拟研究

为了解决化石燃料储备不足与环境污染问题,生物质燃料作为石油替代能源得到大力提倡,如何合理地将化石燃料替换为生物质燃料且维持设备正常运行成为工程上亟待解决的问题。本文采用CFD软件研究了车载5 kW生物乙醇微型燃烧室的燃烧特性,对比分析了不同功率（0.5~5 kW）和出口温度（840~960 K）时的回流区长度与宽度、回流量、出口温度分布系数（OTDF）、出口NO体积分数等特征参数。结果表明：随着出口温度升高,回流区长度逐渐缩短,回流量减少,出口温度均匀性逐渐变差,出口NO体积分数明显增加;随着燃烧室功率增大,回流区长度变长,回流量增加,OTDF先增大后减小,NO体积分数随着功率的降低而显著升高,最大值出现在1 kW时,达到满负荷时的7倍。因此,为了实现稳定燃烧和减少污染物排放,该乙醇微型燃烧室应在较高的空燃比（即较低的出口温度）和功率下运行。     

煤粉燃烧过程中NOx生成的数值模拟

本文提出用有限反应速率２阶矩封闭模型来模拟湍流对煤燃烧过程中ＮＯｘ生成的影响。     

单元熔窑燃烧过程数值模拟

对单元熔窑燃烧空间内的流动,燃烧及辐射传热等过程进行数值模拟研究,比较燃烧布置方式对火焰形状及传热过程中的影响,结果表明,对于所研究的宽度为3．2m的窑炉,燃烧器的布置应采用错排方式。     

燃气轮机环形燃烧室内燃烧流动的数值模拟

对一个复杂的GE—F101型工业燃气轮机环形燃烧室，采用Reynolds应力湍流模型(RSM)、EBU—Arrhenius湍流燃烧模型和六通量热辐射模型描述其燃烧流动，应用FLUENT软件进行了三维化学反应流场的数值模拟研究。研究结果表明：旋流和燃料进口射流对燃烧室流内温度和流场分布有着重要的影响；利用数值手段得到燃烧室出口的温度分布以判断其能否满足透平叶片进口温度的要求是可行的；燃烧室工作压强对出口的NO分布有着重要影响。在燃用气体燃料时，燃气轮机的NO排放主要来自于热NO，瞬时NO只占很小一部分。图11参6     

冲焰角度对燃烧特性影响的数值模拟

以冲焰式扩散燃烧器为研究对象,应用fluent数值模拟软件,运用非预混燃烧模型模拟不同的火焰对冲角度对火焰形态,燃烧温度以及CO和NOx排放量的影响。根据数值模拟结果,分析其燃烧特性和污染物排放特性随火焰对冲角度变化的规律,从而对该类燃烧器的优化设计提供指导。     

预混燃烧数值模拟与结构改进

对煤气-空气预混燃烧进行了数值模拟,通过模拟研究了燃烧器的结构对煤气-空气预混效果的影响,优化了燃烧器的结构,使煤气-空气预混效果达到最佳。模拟结果与实际燃烧过程情况相符。     

大加速度场中二维层流燃烧过程的数值模拟

用SIMPILER方法，对大加速度场中的二维轴对称预混层流燃烧过程进行了数值模拟，分析了当加速度场方向与对称轴方向一致时，加速度场强度和进口流速等因素对燃烧过程的速度场、温度场及燃烧稳定性的影响。模拟燃烧为C3H8和空气，燃烧室壁面绝热。计算结果表明，在大加速度场中，火焰面附近的温度梯度所产生的“浮力”作用会显著改变流场结构和火焰面形状，直至流动和燃烧过程失去稳定性。     

600MW超超临界燃煤锅炉燃烧特性数值模拟研究

为了能提升锅炉燃烧特性,改进锅炉结焦难题,文中选取600 MW超超临界、直流、对冲燃烧锅炉作为研究对象,选用CFD数值模拟方法对该锅炉炉膛内二相流动性、燃烧现象、传热传质特性展开了仿真模拟根据数据分析燃烧器位置和燃尽风位置温度云图、炉膛温度场云图以及沿炉膛高度方向O₂浓度、CO浓度、CO₂云图分布情况,阐述了炉内的空气动力场、温度梯度。最终对炉膛展开了仿真模拟,发现最高温度和较大吸热量均出现在燃烧器的顶部位置,最高温度可以达到2 000 K。炉膛中部氧气浓度值减少,每层燃烧器部分区域因为空气填补存有起伏波动,燃尽风区域得到很多填补,但是随着高度的升高氧含量逐渐降低。为后续炉膛内结焦难题的解决和运行燃烧的改善提供指导和借鉴。     

Numerical simulation of particle size distribution evolution during pulverized coal combustion

Two numerical simulations of particle size distribution (PSD) evolution during ash-free char combustion are presented to help determine the sensitivity of measured coal PSD evolution to fragmentation. The first simulation is based on percolation theory, and it builds the PSD evolution from an ensemble of individual particle size time histories. The second simulation is population balance that operates on the entire distribution as a unit. Inputs to the simulations come from experimental data available in the literature, and results of the simulations are discussed in conjunction with these data.     

Numerical simulation of pulverized coal MILD-oxy combustion under different oxygen concentrations

As an emerging clean coal combustion technology, Moderate or Intense Low-Oxygen Dilution (MILD) combustion or oxy-fuel combustion, compared with traditional coal combustion, has many advantages. However, compared with MILD combustion and oxy-fuel combustion, MILD-oxy combustion is believed more attractive. In this work, MILD-oxy combustion characteristics with oxygen concentrations from 10% to 50% are studied numerically. The results show that within a certain range, increasing the oxygen concentration is in favor of MILD-oxy combustion performance close to that of MILD-air combustion. When the oxygen concentration is higher enough, the momentum reduced by the increase of oxygen concentration has a great influence on the furnace temperature. With the increase of oxygen concentration, the radiation heat transfer is enhanced and the convective heat transfer is weakened. The increase of oxygen concentration can promote the occurrence of char gasification reaction with CO₂. In addition, MILD-oxy combustion has a large impact on CO emission.     

新型直流燃烧器燃烧性能的数值模拟分析

为了解决超低负荷下煤粉燃烧器的稳燃和NOx排放等问题,研发了一种新型直流煤粉燃烧器,通过数值模拟分析发现该燃烧器具有高浓缩比的特点,出口NOx排放浓度在180mg/m3(O2 =6％)以内,同时喷口处能够形成稳定的回流区,保证了煤粉着火的稳定性,可见该新型燃烧器具有良好的低NOx排放及稳燃特性.     

氢氧加湿燃烧的数值模拟

介绍了利用CHEMKIN 4.1软件中封闭的全混同性反应器模型模拟加湿情况下氢氧燃烧的方法,同时基于详细的氢氧燃烧化学反应动力学机理分析了初始反应温度、反应压力及水蒸气添加量等对氢氧燃烧的影响。模拟结果表明,初始反应温度、反应压力及水蒸气添加量等因素均会对氢氧燃烧的点火延迟时间和燃烧最高温度产生一定程度的影响,其中水蒸气添加量的变化对氢氧燃烧的最高温度及火焰传播速度的影响较为显著。这对后续在实验室中进行氢氧加湿燃烧研究可提供有益的指导。     

煤的理化性质对生物质和煤共热解焦油性质的影响

将木屑分别与黑山煤、神木煤以不同比例掺混,利用自制热解干馏炉进行共热解实验。比较木屑的添加对共热解焦油、水和轻质焦油产率的不同影响,结合煤和生物质的热重分析结果与煤的13C核磁共振分析表征,探讨煤的结构、煤和生物质的热化学反应特性,对共热解焦油产率和品质的作用机理。结果表明:在一定配比范围内,木屑和煤之间的交互作用明显提高了共热解焦油中轻质组分的产率,同时热解水产率低于计算值;轻质焦油中的脂肪烃组分主要由木屑和煤热解产生的烷基自由基相互化合生成;煤热解产生的芳烃类自由基由于与生物质热解产生的羟基自由基生成杂酚化合物,从而抑制了热解水的生成。     

钝体燃烧的数值模拟

钝体燃烧模拟考虑湍流和燃烧相互耦合。在标准κ-ε两方程模型下分别采用非预混燃烧模型中化学平衡、稳态小火焰和瞬态小火焰模型,研究不同燃烧模型对组分、温度场以及流场分布的影响。数值模拟结果表明,上述燃烧模型模拟的结果与前人研究成果存在不同程度的差异,稳态小火焰模型优于其它模型,但模拟该燃烧器的燃烧模型尚需进一步完善。