电站锅炉燃烧过程数值模拟的收敛性分析

对电站锅炉燃烧过程数值模拟的收敛性进行了详细的分析 .研究表明 :燃烧过程所有控制变量的残差是随迭代次数震荡减小的 .在燃烧迭代的初始阶段 ,残差的下降较快 ;之后 ,随着迭代次数的不断增多 ,残差的降幅减小 ;最后 ,各变量残差会随迭代过程的进行呈现出周期性的变化 ,即计算残差的平均值趋于定值 ,这时 ,在残差的一个震荡周期内的模拟速度、紊动能和温度等参数变化很小 ,燃烧计算有可能假收敛 ,在这种情况下 ,如果将迭代继续下去 ,假收敛的计算参数会随迭代次数缓慢变化 ,只有当迭代次数足够多时 ,即计算次数大于某一个大数后 ,锅炉燃烧计算的速度场、紊动能场和温度场等参数不再随迭代次数变化而变化 ,燃烧计算才达到收敛 .     

电站锅炉燃烧特性的数值模拟

对 116 0t·h-1四角切圆电站锅炉的燃烧过程进行了数值模拟 ,燃烧器组采用常规直流煤粉燃烧器和低NOx煤粉燃烧器两种形式 .结果表明 ,大空间锅炉炉膛的速度场、温度场分布很不均匀 ;燃烧器上部附近的炉膛中心烟气上升速度最小 ,湍动能最大 ,温度最高 .烟气上升速度分布图形 ,在燃烧器区域为单峰形 ,即炉膛中心上升速度最大 ;在燃烧器上部为马鞍形 ,即截面环形区域的上升速度最大 .烟气温度分布图形 ,在燃烧器区域呈马鞍形 ,即中心区域和四周水冷壁附近的温度较低 ,截面环形区域的温度最高 ;在燃烧器上部区域为单峰形 ,即炉膛中心的温度最大 .水冷壁附近烟气温度的最大值 ,即结渣的可能区域位于旋转火焰的下游 .炉膛的切圆直径 ,在燃烧器区域随炉膛高度增大不断减小 ,至燃烧器上部附近急剧增大 ,之后随高度增大成一常数 .电站锅炉的常规直流煤粉燃烧器改造成低NOx 燃烧器时 ,炉膛的速度场、湍动能场、截面切圆直径和旋流强度以及温度场等保持不变 .     

煤粉锅炉燃烧工况的数值模拟及其优化研究

以110MW 、四角切向喷射的煤粉动力锅炉为对象,借助CFX4．2软件,在α－250工作站对该型锅炉的均等配风、正宝塔配风及腰鼓配风等三种燃烧工况开展了数据模拟研究。研究发现：正宝塔配风及腰鼓配风工况较均等配风工况更易着火,但均等配风工况较之正宝搭配风及腰鼓配风工况可获得略高的烟气温度;在（煤粉锅炉的）浓相一次风（口）附近,炉膛1^#角、3^#角上着火距离略小于炉膛2^#角、4^#角处的着火距离。     

煤粉锅炉卫燃带的数值模拟

以1025t／h4角切圆煤粉锅炉为研究对象,在炉膛燃烧器区段及折焰角下部附近分别敷设了不同的卫燃带,借助于Fluent软件对其开展数值模拟研究．研究结果表明,在其他结构参数相同的情况下,导热系数较小或较厚的卫燃带可以获得较好的稳燃效果;同时,锅炉负荷较大或者较大的卫燃带面积也可获得较好的稳燃效果．     

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.     

等离子点火炉内燃烧数值模拟

等离子燃点火技术是近几年开始普及的新型节能技术,可以替代油枪进行电站锅炉点火启动,目前还没有针对等离子点火炉内燃烧方面的数值模拟,使用Gambit对等离子燃烧器及锅炉进行数学建模以及网格划分,采用Fluent商用软件对等离子点火炉内燃烧过程进行数值模拟,经Origin进行后处理。计算结果表明,采用等离子燃烧器进行点火能使煤粉着火提前,煤粉燃烧更加充分,不完全燃烧损失明显降低,但氮氧化物的生成量并没有得到减少,等离子燃烧器布置在一次风口最下层有利于燃烧。该模拟为等离子点火炉内燃烧实际运行提供了理论基础,验证了等离子点火技术在提高锅炉启动效率、降低不完全燃烧损失所特有的优势,为等离子点火技术的应用提供了更有力的理论依据。     

火上风对400t/h煤粉锅炉内燃烧影响的数值模拟

建立了数学物理模型,对400 t/h全尺寸四角切圆煤粉锅炉内燃烧过程进行三维数值模拟。分析结果表明：火上风的喷入可以大幅度降低NOx排放值,当火上风风率达到20%时,NOx可减排21%,并且燃烧效率较高;对于NOx减排火上风喷口高度h最佳值为2 m。计算分析结果对火电厂、大型钢铁联合企业自备电厂等实际锅炉的燃烧调整具有较重要的指导意义。     

煤粉锅炉氮氧化物排放影响因素的数值模拟

针对1台35 t/h煤粉锅炉,应用数值模拟的方法,研究配风方式、煤粉粒径以及空气过量系数对NOx排放的影响。模拟结果表明:在计算的几种工况中,束腰型送风方式生成的NOx浓度最低,倒塔型的次之,而均匀型的最大;相比均匀型配风方式,束腰型配风方式的NOx排放浓度可降低15.6%;当三次风比例从20%增大到25%时,NOx排放浓度可降低20.5%;锅炉NOx排放随着煤粉粒径的减小而明显降低;与设计工况相比,当煤粉粒径由90μm降低至50μm时,NOx的排放浓度可降低14.3%;随着过量空气系数的减小,锅炉出口处的NOx浓度减小,合适的过量空气系数为1.1,此时NOx排放浓度可降低5.8%。     

电站锅炉分配集箱静压分布参数的确定

借助分配集箱微元控制体动量方程中静压分布参数与动量交换系数的关系，及三通中直管局部阻力系数的表达式，推导出分配集箱静压分布参数的表达式．该表达式考虑了集箱结构尺寸和沿长度方向静压分布参数的不同，其计算结果与实验结果相符．应用该式可方便、准确地计算出分配集箱沿集箱长度方向的静压分布．     

典型煤种结渣的数值模拟研究

建立了与气固两相流动燃烧模型相耦合的飞灰沉积模型.对一台四角切圆锅炉燃用2种典型煤种（神木煤和淄博煤）时的结渣特性进行了数值模拟,对比了不同的颗粒黏度计算模型,预测了炉膛内不同位置的飞灰沉积量和厚度.模拟结果显示,前墙20～25 m高度附近结渣最严重,燃用神木煤时结渣比淄博煤更多.通过分析认为,采取合理工况,掺烧结渣倾向低的煤种可以有效减轻结渣.     

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.     

200 MW四角切向燃烧煤粉炉炉内过程的数值模拟

借助FLUENT CFD软件平台，应用Eulerian/Lagrangian方法，在3种不同工况下，对200MW四角切向燃烧煤粉锅炉炉内的流动、传热及燃烧进行了数值模拟。为减小数值伪扩散的影响，采用了改进网格系统的措施。模拟结果表明：炉内最高温度出现天燃烧器区域，随着炉膛高度的增加，温度逐渐降低；整个炉膛空间存在旋转流场，从下至上旋转强度从弱到强，然后再逐渐减弱，直到炉膛出口仍存在残余旋流；炉内CO、O2和CO2的质量浓度分布与温度分布有很大关系，高温区对应着高的CO质量浓度和低的O2、CO2质量浓度。数值模拟结果为锅炉的运行和改造提供了参考依据。     

电站锅炉炉膛性能设计方法优化研究

采用数理统计分析、参量分析优选及数据回归处理方法，对国内36个电站运行状况良好的大容量燃煤锅炉的运行数据进行了研究，分别给出了炉膛截面热负荷与锅炉最大连续蒸发量、煤质特性综合判别指数之间，炉膛燃烧器区壁面热负荷与燃料干燥无灰基挥发分、燃煤结渣特性综合判别指数之间的关系，系统地建立了炉膛截面热负荷及炉膛燃烧器区壁面热负荷计算方法。该方法弥补了我国现用性能设计方法中，没有炉膛截面热负荷及炉膛燃烧器区壁面热负荷计算公式的不足。实际应用表明，所建立的方法明显提高了电站锅炉的性能设计精度，优化了我国现用的电站锅炉炉膛性能设计方法。     

一种新型电站锅炉煤粉燃烧器──可调叶片式燃烧器(英文)

为了解决电站锅炉燃用低质煤时的不稳定燃烧问题，本文提出了一种新型可调叶片式煤粉燃烧器，当叶片的角度变化时，可以调节下列参数达到最佳状态：流动速度的分布，回流区的大小，湍流强度和湍流动能，煤粉浓度，颗粒的直径大小及分布等，在这种情况下可以使劣质煤燃烧稳定，提高经济效益．     

煤粉孔隙率对四角切圆燃煤锅炉飞灰含碳量及结焦特性的影响

研究煤粉颗粒孔隙率对1 000 MW机组燃煤锅炉飞灰含碳量及结焦特性的影响。选定了25℃、75℃、110℃这三个干燥温度对煤粉进行干燥,测试了煤粉颗粒的水分和孔隙率。采用测试得出的孔隙率范围,利用FLUENT软件对该台四角切圆燃煤锅炉炉内燃烧进行了三维稳态数值模拟,其中,模拟焦炭的燃烧采用了intrinsic模型。研究结果表明:(1)煤粉颗粒的孔隙率、比表面积和孔径都随着煤粉加热温度的升高而增大;(2)煤粉颗粒孔隙率越大,炉膛火焰中心位置越低,燃尽风区域的温度也越低;(3)煤粉颗粒孔隙率越大,煤粉颗粒的碰壁率和炉膛出口的飞灰含碳量都会越小;(4)煤粉颗粒孔隙率越大,水冷壁越不易结焦。研究结果为燃煤锅炉运行实践、设计以及改造提供了依据。     

火电厂锅炉先进控制与优化策略研究

在简述先进控制与优化理论思想基础上，详细阐述了一种应用于电厂锅炉的先进控制工作站ACMP，及其在PID自动整定、主蒸汽温度和压力的预测控制、在线燃烧优化控制等方面的应用，估计了此策略在电力企业的应用前景。     

煤粉锅炉发电同时生产水泥

电厂煤粉锅炉发电同时生产水泥,不影响锅炉的正常出力和安全稳定运行,可以成功地生产出425~#水泥(纯粉煤灰熟料磨制的水泥,如电压降低负荷时,可生产325~#或225~#水泥,以搭配使用出厂,具有显著的经济效益和社会效益。