钝体回流区二次风掺混实验研究

针对装有钝体燃烧器的为燃煤锅炉，就其二次风对一次风喷口内回流区的掺混影响进行了一系列冷态实验研究，结果表明，二次风对回流区的影响主要表现在：限制了大空间卷吸进来的质量，加强了一次风内回流作用，使一次风主流轴线向内弯曲，使回流区缩短，同时对回流区尾部产 定的掺混影响。     

工业锅炉炉内空气动力特性的PIV分析

工业锅炉炉内空气动力特性的研究对保证工业锅炉的正常工作具有重要的意义。利用粒子图像测速(PIV)技术研究旋流燃烧器一次风、二次风不同扩口角度和二次风旋流强度对炉内空气动力场的影响,结果表明,一次风扩口角度的增加使中心回流区由大变小,二次风扩口角度和旋流强度的增加均使中心回流区增大;射流边界随着一次风扩口角度的增加而减小,随二次风扩口角度和二次风旋流强度的增加而增加。研究结果可为工业锅炉和燃烧器的设计、改造和运行提供借鉴。     

低NOx旋流煤粉燃烧器气固两相流模拟

为提高旋流煤粉燃烧器稳燃与燃尽性能,降低NO_x排放。通过数值模拟方法研究了在中心风速4～9 m/s,内二次风速5～16 m/s,外二次风速8～20 m/s,外二次风叶片角度30°～75°时,DBC-OPCC型低NO_x旋流燃烧器射流的气固两相流流动特性。结果表明:两侧回流区随着内二次风速增加而向中心靠拢,其长度随着中心风速的增加而缩短。内、外二次风在一定程度上影响一次风的刚度以及回流区的范围和方向。外二次风叶片开度,与相邻两叶片之间中心区域的径向速度和出口流场轴向速度之间存在一定规律。     

液排渣粉煤燃烧器空气动力特性的试验

对液排渣粉煤燃烧器内气流运动规律和混合过程进行了冷态模拟研究，分析了结构参数和动力参数对流动的影响。试验表明：燃烧室轴向速度可分成６个不同的区域，存在４个回流区；简单环形挡渣板也能产生环形回流区，在旋风燃烧室设计中可取代锥形缩口挡渣板。最佳参数为：１次风旋流数Ｓ１为１．７８－２．０；１次风口和２次风口距离Ｌ１２＝（０．７５－１．１５）Ｄ；一次风量为１５％－２０％。     

配风方式对四角切圆煤粉锅炉燃烧特性影响数值分析

借助CFD软件平台,利用Fluent对四角切圆煤粉锅炉炉内燃烧过程进行了三维稳态数值模拟,重点研究了二次风配风方式对炉内流动和燃烧过程的影响,探讨了不同配风方式下炉内流场、温度场、组分场的变化规律.结果表明:在均等配风、正宝塔配风、倒宝塔配风三种配风方式中,正宝塔配风为最佳配风方式.它不仅能保证炉内具有较好气流充满度和下二次风风速,利于煤粉与空气的混合与燃烧,减少炉渣中的可燃物含量,而且能够保证高温火焰位于燃烧区的中心位置,延长煤粉到炉膛出口的距离.研究结果对锅炉运行、设计和改造具有理论指导意义.     

气体再燃区冷态流场特性的数值模拟

以某气体再燃技术改造后的220t/h锅炉为物理模型,采用标准k-ε双方程湍流数学模型对炉内冷态流场进行模拟计算,并用冷态试验结果对数学模型进行验证.结果表明:实测值与模拟计算值误差为5%~10%,该模型能较好地模拟实际流场工况;增加再燃喷口后,旋流区沿炉高方向拉长,提高了炉内火焰充满度;再燃喷口八点布置方式比四角布置方式的假想切圆直径大66%,且在喷口背火侧形成回流区,明显提高了再燃气流对上升气流的覆盖度;再燃量为5%时,再燃气流无法与炉内上升气流混合,最佳再燃量为15%;再燃区高度距离为3 600mm较为合理,增大再燃区距离对流场分布影响不大.     

循环流化床锅炉炉膛内气体浓度的分布

循环流化床锅炉炉膛中气体组分反映了燃烧过程，影响了燃烧效率和脱硫效率．采用自行研制开发的水冷探针，对循环流化床锅炉炉膛中气体浓度分布进行了热态测试．测试结果表明，不同操作条件下沿炉膛轴向和径向气体浓度存在差异，高循环流率循环流化床锅炉存在严重的混合问题，在循环流化床锅炉燃烧室中心区存在三角形的贫氧区．二次风的穿透力直接影响到燃烧效率．增加二次风速可以使混合问题得到改善，飞灰含碳量下降．     

含滩地交汇河道水动力特性与掺混特征数值模拟

为研究滩地对河道交汇区水动力特性以及物质输移的影响，建立了含滩地河道交汇区的三维水动力-污染物耦合数值模型，模拟并分析了不同高度和宽度的滩地对交汇区水流结构及污染物横向掺混的影响。研究结果表明：支汊滩地引起的侧向入流垂向动量重分布，对交汇区的双螺旋流结构，污染物横向扩散范围以及掺混层的位置、形态特征和宽度等均有显著影响；支流侧二次流强度和范围随着滩地高度的增加而增大，滩地展宽使支流侧二次流向左岸偏移、强度增大；污染物混合程度与二次流密切相关，二次流的强度、位置和范围均对物质掺混速率有重要的影响，二次流的强度越高、范围越大、位置越接近掺混层，污染物掺混速率越快。     

煤矿瓦斯旋流混合器定工况下混合均匀性研究

利用简化的数学模型对给定工况下煤矿瓦斯旋流混合器的混合均匀性进行了研究,主要研究旋流方式和旋流强度对乏风瓦斯出口速度和体积分数分布均匀性的影响. 研究结果表明:在外管气体的流量和转动惯量明显大于内管的工况下,外管的旋流对出口的速度场起到主导作用,使出口乏风瓦斯的速度分布均匀性降低;内管的旋流建立了径向和轴向的反压力梯度,产生了中心回流区,增强了内、外管流体动量和质量的交换,使出口的体积分数分布均匀性明显提高;随着旋流强度的提高,外管具有旋流的旋流方式的出口速度分布均匀性变差,而内管具有旋流的旋流方式的回流区掺混强度增大,有利于乏风瓦斯体积分数混合均匀性的提高.      

旋流燃烧室内三维等温流场研究

采用三维RNG κ-ε湍流模型进行了旋流燃烧室内等温流场的数值模拟，给出了旋流燃烧室内不同截面位置速度分布的计算结果．数值模拟结果与文献中实验数据的比较表明，两者符合较好．该燃烧室采用叶片式旋流器并配置一次和二次空气径向射流．比较了一次空气射流和二次空气射流对燃烧室内流场的影响．研究结果表明，经旋流器进入燃烧室的旋转气流和一次射流空气在燃烧室头部形成回流区，这将有助于缩短火焰长度和稳定燃烧．一次空气射流深度几乎达到燃烧室中心，有利于气流的混合并增大回流量；二次空气射流深度较浅，其对燃烧室内流场的影响较小，     

旋流煤粉燃烧第四类稳燃技术

将国内外旋流燃烧器现有的稳燃措施根据其稳燃原理分为3类.分类分析现有稳燃措施不能适应低挥发分煤稳燃的原因和存在的问题,分析得出:扩口、扩流锥、浓淡燃烧、齿环稳燃器等稳燃措施都没有考虑煤粉气流进入炉膛后与高温烟气迅速混合问题.在这些稳燃措施的流场中,煤粉气流进入炉膛,除脉动外,首先沿回流区外缘流动,向外扩张,与二次风混合过早,而并不迅速与热烟气混合;煤粉气流与高温烟气的混合动力为二者之间的横向湍流脉动,混合强度弱.因此,对于低挥发分煤不能起到良好的稳燃作用.提出了第4类稳燃技术花瓣稳燃器,该技术充分考虑了煤粉气流与高温烟气间的掺混速度和前期掺混强度.花瓣稳燃器能够在其背流面形成轴向和径向多种回流区,使得煤粉颗粒与高温烟气间的混合动力除横向湍流脉动外还有宏观对流混合,加大了二者之间的热质交换强度.     

湿空气非预混火焰回流区速度特性的实验

为了寻找特性速度对火焰结构的规律性影响,使用粒子图像速度仪(PIV)测量圆盘形钝体后甲烷/湿空气非预混火焰的回流区速度场,得到火焰的平均速度场分布.结果表明,在中心燃料未穿透回流区时,中心轴线上存在2个滞止点;与普通的燃烧火焰相比,湿空气燃烧2个滞止点之间的距离变短,最小无量纲速度偏大,其位置曲线具有3个明显的变化阶段,分别代表不同的燃烧状态;在不同的空气速度下,中心轴线上的最小速度及其所处位置都具有大致相同的函数关系,表明燃空速度比是控制燃烧火焰结构的一个重要参数.     

不同挥发分煤在循环床中燃烧时NOx排放的实验研究

在循环流化床实验台上，以地东北地区两种典型煤，彩屯煤和俊德煤分别进行了燃烧时ＮＯｘ排放的实验研究。考察了不同的流化床温度、一次风率、二次风口位置及比例和循环倍率对ＮＯｘ排放浓度的影响。表明：在循环床温度范围，温度对ＮＯｘ排放浓度影响不显著；     

Optimization of mixing time in a ladle with dual plugs

Based on the two-phase fluid (Eulerian-Eulerian) model, a mathematical model about the gas-liquid flow and mixing behavior was developed to investigate the effect of the offset of dual plugs, the included angle of dual plugs with a center point, and gas flow rate on the mixing time in a ladle with dual plugs. Numerical results indicate that two types of recirculation zones exist in the ladle. One is the middle recirculation between gas and liquid plumes, and the other is the sidewall recirculation between plumes and the ladle sidewall. The correction shows that the mixing time is in proportion to -0.2676 power of gas flow rate. There is a unique optimum offset of dual plugs with a particular included angle, in turn, a unique optimum included angle of dual plugs exits with a particular offset.     

数值模拟喷射夹角对VIGA制粉雾化过程的影响

通过计算流体力学软件数值模拟和实验相结合的方法，以高温合金雾化过程中气、液、固三相的交互作用机制为研究对象，采用欧拉-拉格朗日法的VOF(volume of fluid)多相流模型和DPM(discrete phase model) 离散相方法，研究了喷射夹角对熔体主雾化和二次雾化过程TAB(Taylor analogy breakup)破碎过程和粒度分布的影响，并与同步实验结果进行了对比.研究结果表明，随着喷射夹角的增大，回流区面积逐渐减小.金属熔体的初次破碎形态呈“倒喷泉状→伞状”，初次液滴的尺寸为0.3~0.9mm.初次破碎液滴的气体韦伯数(We)为10~90，随喷射夹角的增大，粉末的平均粒径逐渐降低，喷射夹角为36°时，实验制备的粉末粒径与数值模拟得到的粉末粒径基本一致，表明了数值模拟合金雾化破碎过程的合理性.     

旋涡流化床空气动力场和气体混合试验研究

对旋涡流化床气固两相流中的气体流场和混合进行了试验研究和理论分析,探明了二次风率和喷射角对悬浮空间流场结构和回流流动的影响。用气体示踪技术首次系统地研究了旋涡流化床悬浮空间内气流横向扩散与混合的基本规律,探讨了气流结构和形态对传质过程的影响,得出了二次风射流的穿透深度和气流横向混合速率对喷射角的强烈依赖关系,研究结果表明,旋涡流化床悬浮空间喷入二次风后氧浓度的径向分布与颗粒浓度分布的规律相吻合,满足了高浓度燃料区需要高氧量的燃烧要求。     

钝体尾迹流流动与燃烧特性研究

将正三角形钝体后尾迹流近似地分为回流区、射流主流区、尾流恢复区、充分发展区；用半理论半经验的分析方法对尾迹流动力方程进行了求解；讨论了尾迹流中高温烟气回流、煤粉浓度局部富集及低速高湍流度等流动特性对煤粉提前着火及火焰稳定等燃烧特性的影响。