面向锅炉燃烧优化的炉膛动态建模

为了设计炉膛燃烧动态优化控制器,提出了一种结合NOx产生机理的锅炉炉膛一维建模方法.通过将锅炉炉膛沿高度方向进行分层,并采用集总参数法分别描述锅炉各层内的流动、燃烧、传热和NOx生成过程,建立了能够表征锅炉燃烧特性的一维动态模型.通过对某HG220/100-10燃煤锅炉的建模仿真表明,所提出的模型能够正确反映出炉膛沿高度方向的一维温度分布及NOx分布,并能够准确反映不同配风方式对NOx排放的影响,以及各层风煤变化时炉膛出口处烟气温度、飞灰含碳量及NOx浓度的动态响应特性.相比传统三维模型,所建模型形式简单、计算量小,对于锅炉燃烧优化控制的设计能够起到关键的支撑作用.     

水泥回转窑物料流动与传热特性数值模拟

针对回转窑煤粉燃烧过程中物料运动和传热特性难以仿真分析的问题,将回转窑看作是由高温烟气流域和物料流域组成且相互耦合的计算域。在壁面传热的基础上,利用热传导方程描述不同区域物料经窑壁向外散热的热流密度,并提出一种带传热补偿的物料和高温烟气的换热模型。采用此模型数值模拟回转窑内的煤粉燃烧、物料流动和烧结等,研究不同工况下物料流动和温度分布情况。研究结果表明:所建模型可以较准确地反映物料在回转窑内的传热和运动情况;回转窑转速的升高会增大物料沿轴向运动的加速度;增加回转窑内物料流量会降低物料温度,并加剧物料表层和内部的温度差;物料填充率的增加会扩大外回流区的范围,升高冷却带的温度;当物料填充率达到12%时会引发康达效应,使回转窑火焰在靠近物料区域向物料方向发生偏移。     

炉排-循环床复合垃圾焚烧炉燃烧过程模型

建立了炉排-循环床复合垃圾焚烧炉的燃烧过程半经验数学模型,包括物料分布、挥发分释放、碳颗粒燃烧等模型.用该模型对实际运行的垃圾焚烧炉进行计算.炉膛内压力分布、物料浓度分布的计算结果与工业测试数据的一致性较好,而实际测得的O2、 CO2、 CO的浓度也处于设计过量空气系数(α=1.6)和较低过量空气系数(α=1.3)条件下的模型计算值之间的范围.模型中部分参数需根据试验或工业数据确定,该模型可用于指导该类焚烧炉的设计.     

循环流化床锅炉变工况下的传热系数计算

为了提高循环流化床锅炉变工况下传热计算的精度,克服现有的关于炉内平均传热系数模型的不确定性,针对75 t/h循环流化床锅炉,依据在大量变工况试验的基础上所获得的不同负荷下沿炉膛高度的固体物料浓度分布,建立了变工况下分三区计算的传热模型。该传热模型正确反映了炉膛上部过渡区和稀相区平均固体物料浓度随循环流化床锅炉运行主导因素的变化规律。计算结果表明:依据三区传热模型计算的各区温度与试验运行值在各个工况下都吻合较好,该结果为循环流化床锅炉的动态特性研究和仿真研究提供了技术支持。     

循环流化床锅炉动态仿真试验平台研制

针对循环流化床燃烧与运行的本质特点,建立了以床内全部未燃烬碳为对象的残碳动力学燃烧及动态能量平衡数学模型,加上以排渣量为主动操作量的动态物料平衡模型、考虑流化床压降与风量间相互作用的复合压降模型、以及有关流动参数及传热系数分布特性的考虑,构成了基本反映循环流化床本质特性的完整动态数学模型.借助先进图形化建模工具,建立了包括流化床燃烧系统、蒸汽发生器系统和各种辅助系统在内的循环流化床锅炉系统仿真平台,并为控制策略研究和控制系统测试设置了必要的接口.仿真计算及实验验证了模型及平台的正确性及实时性.     

JSSC系统下440t/h循环流化床锅炉建模与仿真

以某发电厂440 t／h循环流化床锅炉为仿真对象,基于JSSC仿真支撑系统,建立了CFB锅炉燃烧系统的仿真模型,包括流动模型、燃烧模型、传热模型等．模型的仿真结果能正确反映循环流化床锅炉的实际运行及控制情况,同时也证明JSSC仿真支撑系统建模的可靠性．     

基于Matlab的微型发动机燃烧过程仿真建模

为研究微型HCCI自由活塞发动机的工作性能,应用Matlab软件对其单次冲击的燃烧过程进行仿真建模,分别建立考虑传热、漏气的零维总包化学动力学模型和理想气体模型,并将仿真计算结果与试验结果进行比较.运用传热漏气模型对微型HCCI自由活塞发动机不同初始速度下的燃烧特性进行模拟,得到自由活塞初始速度对工作压力、温度、活塞运行位置的变化规律的影响以及不同初始速度下自由活塞的运动特性.结果表明气体泄漏和传热对燃烧过程影响较大,考虑传热漏气模型的微燃烧模拟结果与试验数据吻合较好,为微动力装置的性能评价和设计提供理论依据.     

垃圾炉排燃烧及污染物排放仿真模型

在炉排燃烧物理模型基础上,建立了垃圾燃料气固流动模型、传热模型、燃烧模型及污染物排放模型.通过求解,计算结果表明模型能正确反映垃圾炉排燃烧特性,为建立垃圾焚烧电站仿真装置提供条件.     

循环流化床锅炉不同负荷下燃烧份额的分布研究

为了预测循环流化床锅炉的热力性能,对不同负荷下循环流化床锅炉的燃烧份额分布进行了研究。依据大量变工况试验获得的循环流化床锅炉固体物料浓度沿炉膛高度的分布,通过物料平衡和能量平衡的建模研究,分析了不同工况下燃烧份额的分布,透视出流化床锅炉负荷由大到小,运行状态由循环床到鼓泡床间的迁移变化。得出了燃烧份额随负荷的变化规律,为循环流化床锅炉热力性能和动态特性的研究提供了一定的技术支持。     

复杂结构气体燃烧器三维流场和燃烧状况数值模拟

以美国JohnZink公司一种瓦斯燃烧器为几何原型 ,保持燃烧器和稳焰旋流器附近的三维复杂形状 ,生成了包括燃烧器和炉膛的结构化网格。以甲烷为燃料 ,采用标准的k ε湍流模型、双δ混合燃烧模型和蒙特卡洛辐射换热模型对燃烧器内的流动及燃烧状况进行了全尺寸数值模拟 ,计算了旋流器附近的复杂流场 ,预测了燃烧器流场、温度场以及各组分的分布状况。计算结果表明 ,标准的k ε湍流模型、双δ混合燃烧模型和蒙特卡洛辐射换热模型能够用于计算复杂结构内的流动和燃烧过程。     

蓄热式加热炉效率分析及影响因素

针对蓄热燃烧技术的运用和烟气在炉内的流动过程及系统的传热方式的特点,本文建立1种燃烧有效热效率、炉膛有效热效率、热回收效率与总热效率之间新的计算式,并对其中的各种影响因素进行了分析,其分析结果对炉型设计、热效率计算、技术改造等起到指导作用.     

空气预热器技术应用于乙烯裂解炉的计算流体力学模拟

为了深入了解裂解炉内的辐射及燃烧情况,并分析空气预热器的效果和影响,采用计算流体力学软件Fluent对KBR型乙烯裂解炉炉膛辐射段的流动、燃烧反应及辐射传热进行了三维模拟。在得到炉膛中温度场、主要组分质量分数分布等情况的基础上,对裂解炉安装空气预热器、预热进入炉膛底部燃烧器的空气的情况进行了研究。分析得出投用空气预热器的节能效果及对炉膛运行的影响。模拟结果与工业实际符合较好,为空气预热器的应用提供了理论上的参考。     

复杂结构气体燃烧器三维流场和燃烧状况数值模拟

以美国John Zink公司一种瓦斯燃烧器为几何原型，保持燃烧器和稳焰旋流器附近的三维复杂形状，生成了包括燃烧器和炉膛的结构化网格。以甲烷为燃料，采用标准的k-ε湍流模型、双3混合燃烧模型和蒙特卡洛辐射换热模型对燃烧器内的流动及燃烧状况进行了全尺寸数值模拟，计算了旋流器附近的复杂流场，预测了燃烧器流场、温度场以及各组分的分布状况。计算结果表明，标准的k-ε湍流模型、双δ混合燃烧模型和蒙特卡洛辐射换热模型能够用于计算复杂结构内的流动和燃烧过程。     

我国电站仿真技术进展与建模理论研究

对我国电站仿真技术的发展过程与建模理论的研究进行了论述和分析，重点阐述了20年来火电机组仿真技术从科学研究到产业化和使我国火电仿真机数量上跃居世界第一位、质量上达到世界先进水平的进展过程，给出了我国电力仿真机的分布情况；综述了我国电站系统仿真的核心技术--热工对象的建模理论和技术的研究状况，分析了集总参数模型、分布参数模型和高精度集总参数动态修正模型等不同的建模方法应用于不同的仿真对象和仿真目的。     

碳粒填充床在驻点流场中燃烧的计算研究

建立了碳粒填充床在驻点流场中燃烧的数学模型。此模型由床内一维两相流和床表面边界层流动耦合而成。采用ＰＩＳＯ算法求解。通过计算确定了不同工况下表面反应与气相反应相互作用规律，以及流动参数和碳粒大小对填充床质量燃烧率的影响。计算结果合理。     

热辐射对中庭火灾烟流的影响

根据中庭火灾特点，提出了考虑辐射换热损失和壁面传热损失，不考虑燃烧过程视火焰为体积热源，浮升力作用下火灾烟气紊流流动的场模型，引入6通量辐射换热模型，分析热辐射对中庭火灾烟流的影响，并将辐射换热损失计入壁面传热损失，简化辐射换热模型计算，采用PHOENICS通用软件进行数值计算。结果表明，由于中庭温度相对较低，较射换热的影响较小，将壁面传热系数取最大值，从而将辐射换热的影响计入壁面传热损失的计算方法是可行的，应进一步完善数学模型，引入燃烧子模型。     

Shell气化炉的动态建模和仿真

以荷兰博格能(Buggenum)的IGCC项目中的Shell气化炉为研究对象,通过逆推方法得到其炉膛有关几何尺寸.根据射流理论确定炉内流动型式,将Shell气化炉膛分成三区,即燃烧区、气化区和回流区,分别对各区进行质量、能量和动量平衡,并考虑炉膛壁由于煤粉燃烧气化而产生的炉渣层的能量、质量和动量平衡,得到有关方程,进行建模工作.在模型的基础上进行动态与静态仿真,并进行参数化研究.分析稳态和动态仿真结果,得到一些重要参数的变化趋势和有意义的结论,与有关文献给出的结果相比,趋势完全一致.为以后研究IGCC系统的动静态特性打下基础.     

电站煤粉锅炉炉膛对流换热的分析

分析了电站煤粉锅炉炉膛的流场分布,提出了主要随燃烧方式和燃烧器布置方式而变化的炉内对流换热模型．以四角切圆燃烧方式为例,按此换热模型进行了炉内对流换热计算．结果表明,对于１０００ｔ／ｈ以上大型锅炉的炉内传热计算宜考虑对流换热．     

大型炉膛燃烧过程的数值模拟

介绍了一个针对大型炉膛燃烧过程进行数值模拟的完整三维湍流、燃烧和热传递计算模型，该模型预示了气体流动、组分浓度和温度、颗粒轨迹及燃烧、壁面辐射热流。气相的动量、烛和组分的守恒方程采用ｋ－ε模型来描述湍流粘性系数，用颗粒随机轨道法模拟煤粉的运动轨迹，并且考虑了挥发分的燃烧及热解、焦炭燃尽过程。对辐射热传递采用离散传递法。     

对强化燃煤锻造反射炉的几点看法

本文在分析燃煤锻造反射炉的燃烧和加热过程的基础上,指出增强炉内辐射传热是强化炉子的主要手段,为此,要根据炉气动力学条件确定炉膛高度,保证在炉膛内形成均匀的高温区。