电厂天然气锅炉富氧燃烧数值模拟

对传统燃烧方式下和应用富氧燃烧技术(O2/CO2燃烧技术)时电厂天然气锅炉内的燃烧特性进行数值模拟研究.结果表明随着氧气浓度的增大,整个炉膛的高温区分布趋于集中,烟气温度增加,火焰分布更为集中,充满度也越来越差.当氧气浓度为25%时,炉膛内的温度分布和烟气辐射特性与传统燃烧方式下最接近.当氧气浓度由21%上升到40%时,炉膛内烟气温度得到较大幅度的提高,燃烧器所在截面温度上升300 K以上,火焰充满度变差.     

350MW超临界四角切圆锅炉燃烧数值模拟

为研究350 MW超临界热电联产四角切圆煤粉锅炉的炉内燃烧问题,基于Fluent6.3模拟软件,分析了炉内的温度和组分分布特性.结果表明:BMCR工况下温度在炉膛燃烧器区横截面上,低温区出现在炉膛中心,在炉壁附近出现局部高温.在炉膛中心纵截面,沿高度、温度呈先上升后下降分布,出口温度为1 138.11 K;炉内O2组分沿高度上升,CO组分先上升后下降,CO2组分先下降后上升.研究结果为超临界锅炉运行监测提供了可靠的理论依据.     

组合式贴壁风对660MW锅炉燃烧过程的影响

为防止电厂660 MW对冲燃烧锅炉出现水冷壁高温腐蚀现象,提出了锅炉前后墙和侧墙同时布置贴壁风的新型组合式方案.采用数值计算方法,对锅炉在原始工况和贴壁风工况下的炉内燃烧、传热及流动过程进行了数值模拟,重点考察了贴壁风对炉内速度场、温度场及烟气组分浓度场的影响.结果表明:模拟预测的强还原性区域与锅炉实际发生高温腐蚀区域相吻合;组合式贴壁风提高了侧墙的O2覆盖率,增加了覆盖区域的含氧量,而CO明显降低;贴壁风加入前后炉内燃烧温度和各组分浓度变化不大,对炉内燃烧几乎没有影响;从燃尽风引出的组合式贴壁风削弱了空气分级低氮燃烧作用,NOx排放略有增加.     

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(O2/N2)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.     

炉膛漏风对煤粉炉O_2/CO_2气氛燃烧影响的模拟研究

采用一种全新的网格画法,运用FLUENT软件对1台300 MW四角切圆煤粉锅炉在不同工况下的炉内流动、传热、燃烧及污染物排放规律分"无漏风"和"有漏风"2种情况进行了数值模拟.结果表明:炉膛漏风使排烟温度升高、烟气中CO_2浓度降低、NO浓度升高,导致排烟损失、CO_2捕集回收难度及污染物排放量增加;随着O_2浓度的升高,漏风的影响加剧,锅炉运行的经济性大幅降低,甚至存在安全隐患.     

220t/h混烧锅炉炉内燃烧过程的数值模拟

以某厂220 t/h高炉煤气和煤粉混烧锅炉为研究对象,对锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟。总结适合该类锅炉的数值模拟方法和网格划分方法。预报了混烧锅炉炉内的速度场和温度场,结果表明:该锅炉炉内可形成较规则的四角切圆形流场,炉内等温线分布较均匀。模拟结果可为同类锅炉的优化设计、合理运行提供参考。     

220t/h混烧锅炉炉内燃烧过程的数值模拟

以某厂220 t/h高炉煤气和煤粉混烧锅炉为研究对象,对锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟。总结适合该类锅炉的数值模拟方法和网格划分方法。预报了混烧锅炉炉内的速度场和温度场,结果表明:该锅炉炉内可形成较规则的四角切圆形流场,炉内等温线分布较均匀。模拟结果可为同类锅炉的优化设计、合理运行提供参考。     

煤粉无焰燃烧的数值模拟

用组分输运方法对煤粉的无焰燃烧进行了数值模拟,湍流采用Realizable k-ε紊流模型,颗粒相采用随机轨道模型,挥发分的析出采用化学渗透模型(CPD),湍流化学反应采用涡耗散模型(Eddy-Dissipation),煤粉颗粒表面燃烧模拟采用内表面化学反应动力学模型,辐射传热采用P-1辐射模型.结果表明,实验数据与数值模拟吻合良好;煤粉无焰燃烧时,燃烧反应发生在整个炉膛空间,炉内温度分布较均匀,温差为200K左右,燃烧呈现低O2浓度特征,NOx排放浓度较低.     

亚临界自然循环锅炉炉膛温度的数值模拟研究

针对云南某电厂300MW亚临界自然循环锅炉,在FLUENT中选择合适的炉内湍流流动、燃烧与传热的数学模型,进行炉膛内温度分布的数值模拟,并与实际电厂数据相对比。通过对结果的数值分析得出亚临界自然循环锅炉的排烟温度的适合取值范围以有效降低锅炉煤耗率,提高锅炉热效率。     

大型四角喷燃锅炉烟温、汽温偏差的数值研究

对大型四角切向喷燃锅炉中由于燃烧器四角布置带来的炉内燃烧不均匀性引起的炉膛出口烟温偏差大，以至引起锅炉主蒸汽和再热蒸汽温度偏差较大的原因进行了数值研究，探讨了不同燃烧条件下一、二次风旋转方向、屏式过热器、二次风切圆直径等对烟温偏差的影响，提出了改进措施     

富氧燃烧气氛中钢坯的氧化过程

为了研究在冶金轧钢加热炉富氧燃烧条件下炉内钢坯的氧化状况,自行设计搭建了可控气氛钢坯传热传质过程实验平台,研究富氧燃烧气氛对钢坯氧化传质的影响规律及不同温度下氧化层的形貌特征。结果表明：钢坯的氧化过程可以分为快速氧化阶段和慢速氧化阶段。在高温环境中,随着氧化温度的提高,CO2和H2 O的浓度变化对钢坯氧化的影响逐渐加强,随着CO2和H2 O浓度的提高,钢坯的氧化烧损程度也变得越来越严重。钢坯氧化层主要是由Fe3 O4和FeO组成。     

汽车加热器内燃烧的数值模拟

利用AVL公司开发的FIRE软件,对一典型结构蒸发混合式汽车加热器燃烧室内的燃烧过程进行了数值模拟.其中,蒸发和燃烧分别采用Wall Film模型、Coherent Flame模型,氮氧化物(NOx)采用Zeldovich不平衡原理建模,碳烟(Soot)模型为FIRE模型.计算结果及分析表明,一层进气孔布置对燃油蒸汽浓度分布影响很大.加大进气孔直径使进气中心涡流增强,燃油在一级燃烧室中蒸发量增加.主要燃烧发生在二级燃烧室.进气孔切向进气能形成较强的中心涡流,使燃烧高温区主要集中在二级燃烧室的纵向轴心附近.一级燃烧室的周向涡区和二级燃烧室上半部的高温区是Soot生成速率最大的部位;最高燃烧温度未达NOx的生成温度条件,其生成量极少.     

Numerical Simulation of Gas-particle Flows with Different Swirl Numbers in a Swirl Burner

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｗｉｒｌｂｕｒｎｅｒｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｆｉｒｅｄｂｏｉｌｅｒｆｕｒｎａｃｅｓ.Ｔｏａｃｈｉｅｖｅｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｌｏｗｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ,ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｎｅｅｄｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｓｉｚｅｏｆｔｈｅｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｚｏｎｅ,ｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｆｌｏｗｓ,ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｇａｓｍｉｘｉｎｇａｎｄｔｈｅｒｅ…     

氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的数值模拟

炉顶煤气循环-氧气鼓风高炉炼铁新技术的工艺特点决定了煤粉在其回旋区内的燃烧条件与传统高炉相比将发生很大变化.本文建立了氧气高炉直吹管—风口—回旋区下部煤粉流动和燃烧的数学模型,研究了入口布置方式、氧含量、循环煤气温度以及H2 O和CO2含量对煤粉燃烧的影响.模拟结果表明：三种引入方式中,假想的循环煤气和氧气混合进入方式明显优于循环煤气和氧气单独进入方式.当氧的体积分数由80%增加到90%,相应的煤粉燃尽率由87.525%提高到93.402%.循环煤气温度对煤粉燃尽率的影响并不显著.循环煤气中H2 O和CO2的体积分数提高5%,风口轴线上气体的最高温度分别降低124 K和113 K.     

Analysis of temperature, stress, and displacement distributions of staves for a blast furnace

The temperature of gas flow inside a blast furnace (BF) changes significantly when the blast furnace is under unstable operations, and the temperature and stress distributions of cooling staves (CS) for BF work the same pattern. The effect of gas temperature on the temperature, stress, and displacement distributions of the cooling stave were analyzed as the gas temperature inside the blast furnace rose from 1000 to 1600℃ in 900 s. The results show that both the temperature and temperature gradient of the hot side of CS increase when the gas flow temperature inside BF rises. The temperature gradient of the hot side of CS is greater than that of the other area of CS and it can reach 65℃/mm. In the vertical direction of the hot side of CS, closer to the central part of CS, the stress intensity is greater than that of the other area of the hot side of CS, which causes cracks on the hot side of CS in the vertical direction. As the gas temperature increases, the stress intensity rate near the fixed pin increases and finally reaches 45 MPa/s. Fatigues near the fixed pin and bolts are caused by great stress intensity rate and the area around the pin can be damaged easily. The edge of CS bends toward the cold side and the central part of CS shifts toward the hot surface.     

燃气喷射对高温空气燃烧室内流动影响的数值研究

用所开发出的计算程序 ,在高温空气燃烧炉燃气烧嘴的多种喷射方式下 ,通过改变烧嘴的间距、烧嘴的同向或逆向喷射以及烧嘴的周向布置个数等条件 ,对炉内三维等温流场进行了相应的数值模拟·分析了炉内的流场结构及流动特性·模拟结果表明 :合适的烧嘴间距、燃气的逆向喷射以及多个烧嘴的对称布置等方式均能获得炉内合理的流场结构 ,并有效地利用回流区混合的低氧条件 ,从而实现高温空气低氧燃烧的技术关键·模拟结果与相似模型炉的实验研究资料相符合     

CH4、CO2与O2制合成气的研究(V)--催化剂床层的热波分布

采用微型固定床反应装置，研究了甲烷、二氧化碳和氧气制氧化重整合成气时Ni-Ce-Cu-Li／Al2O3催化剂床层的热波分布，考察了炉温和进料配比对催化剂床层热波分布的影响．研究结果表明：在甲烷、二氧化碳和氧气的氧化重整反应中，催化剂床层存在明显的热波现象；在相同的炉温下，甲烷部分氧化反应的热波强度最大，甲烷、二氧化碳和氧气的氧化重整反应次之；甲烷、二氧化碳的重整反应没有热波现象．热波现象进一步印证了甲烷、二氧化碳和氧气制氧化重整合成气的反应遵从燃烧-重整的反应机理．     

不同热解气氛煤焦结构及燃烧反应性

在水平管式炉上制得徐州烟煤在Ar, N2和CO2气氛下热解的煤焦,比较了其在元素组成、挥发分收率、化学组分、微观结构特性和孔分布特性方面的差异,并在热重分析仪上进行了燃烧试验,确定3种煤焦在O2+Ar, O2+N2和O2+CO2气氛下的燃烧动力学特性.结果表明:由于CO2对煤焦的气化作用,CO2气氛下煤热解较Ar或N2气氛下具有更高的挥发分收率;CO2气氛热解焦芳香族和烷基官能团含量均高于其他气氛热解焦,但羟基官能团含量比它们低;CO2气氛热解焦具有更丰富的2～4 nm的小孔结构,比表面积是其他气氛热解焦的100倍左右,比孔容积约为其他气氛焦的1.5倍.燃烧的化学反应动力学分析表明,不同气氛下煤焦燃烧均为一级反应,CO2气氛热解焦具有最小的活化能和指前因子.     

空气管出口布置方式对平焰燃烧特性的影响

为了减少CO和NO的排放,采用不同的空气出口布置方式,对平焰燃烧特性进行分析.实验结果表明:四管切圆和三管切圆两种空气出口布置方式都能形成平焰,空气旋流造成的负压区使回流阻力减少,高温炉气回流到焰心挤压在旋流的中央,也促进气流附壁,使燃烧更稳定;随着空气管至烧嘴中心轴线距离的增加,火焰面逐渐扩展,从而降低了燃烧区峰值温度,进而促使CO和NO含量的降低;在相同空气管距离下,四管切圆比三管切圆具有更大的火焰面和更均匀地分布,且峰值温度和CO、NO含量略低于后者.可见采用四管切圆布置方式,并适当增加空气管至烧嘴中心轴线的距离,更适合平焰燃烧器的低氮燃烧.     

O2／CO2气氛下着火延迟特性影响因素分析

采用详细化学反应动力学方法研究了3种烷烃燃料（正戊烷、正己烷和正庚烷）在O2／CO2气氛及空气气氛下的着火延迟特性,探讨了初始温度为1000～1350K,压力为1．6～4．0MPa,过氧系数为0．7～1．3条件下,不同燃烧气氛、CO2体积分数、温度、压力、过氧系数等因素对3种烷烃燃料着火延迟的影响规律．结果表明：在相同初始O2体积分数条件下,高CO2体积分数气氛下3种烷烃燃料的着火延迟时间比空气气氛下明显延长;随着燃烧系统中初始CO2体积分数的增加,3种烷烃燃料的着火延迟时间进一步增加,O2／CO2气氛下出现着火延迟现象不仅与CO2的热物性有关,还与燃烧系统内CO2的化学反应动力学作用有关．