超临界W火焰锅炉炉内过程数值模拟

针对东方锅炉（集团）股份有限公司开发的600MW低质量流速垂直管圈超临界“W”火焰锅炉进行全炉膛炉内过程的数值模拟,计算结果表明：炉内流动、炉膛再热器热偏差及炉膛出口氧量的分布与同类型锅炉实测趋势相吻合。数值模拟作为试验研究的补充在一定程度上是可以信赖的,同时可以帮助我们对一些物理现象进行深入分析和探讨,加深理解。计算预测了炉膛出口污染物的排放,得到的炉膛水冷壁壁面热流修正后可以直接用于锅炉的水动力计算。     

300MW循环流化床锅炉热流密度分布计算

本文采用有限元分析计算方法对宝丽华300MW循环流化床锅炉水冷壁模型的热传导分布规律进行了系列计算。分析总结出了炉外侧的管壁鳍片间的温差同管内工质与管内壁面、床侧与炉内侧金属壁面间换热系数及床内热流密度间的变化规律,为间接测量床内热流密度的分布提供了基础数据。通过测量炉外侧金属壁温并结合数值计算结果来反推无法直接测量的床内热流密度分布规律的方法具有较高的可性度和工程应用价值。     

对冲燃烧锅炉防高温硫腐蚀改造的数值研究

针对某600MW超临界对冲燃烧锅炉在低氮技术改造后侧墙壁面出现明显的还原性高温硫腐蚀现象,采用在侧墙添加贴壁风装置方案,并对添加贴壁风装置前后工况进行了全炉膛数值模拟,分析了侧墙壁面附近的烟气成分分布以及贴壁风对炉内燃烧和高温硫腐蚀的影响.结果表明:未添加贴壁风装置的原始工况下,壁面附近CO主要集中在侧墙中心,且O2体积分数较低,模拟所得还原性区域与实测腐蚀位置吻合良好;添加贴壁风装置后,侧墙CO体积分数明显下降,O2体积分数明显升高,壁面的还原性气氛得到有效改善,且此方案对炉内燃烧和污染物排放的影响较小.     

循环流化床锅炉气固流动特性的CPFD数值模拟

CPFD数值计算方法可有效解决三维空间内连续流体和大量颗粒的耦合计算问题,利用该方法模拟研究了某热电厂循环流化床锅炉炉膛内的气固流动特性,采用Wen Yu-Ergun模型,得到炉膛的压力轴向分布与实际测试结果吻合;在此基础上分析颗粒的粒径、浓度和速度沿轴向和径向的分布规律,得到了炉内颗粒的流态化流动形态和动力学特性。模拟结果可为以后的锅炉运行提供实际指导经验。     

高炉煤气锅炉富氧助燃的特性研究

以国内某钢铁企业220t/h高炉煤气锅炉为研究对象,利用计算流体力学软件Fluent,简化了几何结构模型,在助燃空气量恒定情况下模拟了3种不同加氧量的高炉煤气锅炉炉内流动及燃烧过程,得到了锅炉炉内速度和温度分布.模拟结果表明:加入氧气后锅炉炉内气流动力场没有受到影响,随着加入氧气量的增加,整个炉膛内烟气温度增加,火焰温度更为集中,高温区减小.在加入的氧气量仅为2000m3/h时,炉内温度增加不明显,当加入氧气量达4000m3/h后,炉内温度增加明显,烟气辐射特性增强,壁面热负荷值也有明显增加.当加入氧气量达到6000m3/h时,炉膛壁面热负荷最大值达到103158W/m2,燃烧器喷口附近温度升高明显,燃烧器喷口附近温度过高有可能会对燃烧器产生烧损.     

四角切向燃烧锅炉炉内流动过程数值模拟

本文介绍四角切向燃烧锅炉炉内流动过程的数值模拟方法,三维湍流气相流场通用计算方法、计算对象的进、出口边界条件、固体壁面条件及近壁面处理技巧.利用所开发的炉内三维湍流气相流场数值计算程序,对焦作电厂3号炉进行实例计算.计算结果较准确地预测了炉内实际流动情况.     

四角切向燃烧煤粉锅炉炉内气固两相流动的数值模拟

本文运用非错列网格的SIMPLE方法和随机的颗粒轨道模型对四角切向燃烧煤粉锅炉炉内的气固两相流动进行了数值模拟，了解了实际切圆直径及气流旋转强度沿炉膛高度方向的变化规律，得到了不同粒径的煤粉颗粒在炉膛中的运动轨迹及浓度分布。与实验结果的对比表明本文所编制的程序能够较准确地模拟炉内的流动状况，计算所得的数值结果对四角切向燃烧锅炉的设计和运行都有着一定的指导意义。     

WNS型燃油(气)锅炉炉内热流分布及温度分布的数值模拟

利用计算流体力学软件对WNS型卧式内燃燃油（气）锅炉内的流动，传热、传质进行了数值模拟，分别采用天然气和轻柴油为燃料，对炉膛内的热流分布，温度分布进行了比较分析，为WNS型锅炉的开发和设计提供了有效的研究手段。     

75t／h燃气锅炉炉内传热数学模型与数值模拟计算的研究

文章计算辐射传热以区域假想面模型为基础,把炉膛沿烟气流动方向分区,以炉膛内最为复杂的燃烧器区域的燃烧与辐射传热过程为研究对象,建立炉内能量平衡方程,并求解出炉内燃烧的一维温度场,以及水冷壁的吸热量和热流密度.计算结果与三维模型的实测数据非常一致.由于模型采用了一维简化处理,收敛结果较快,可以快速得到电站需要的数值.     

10t/h垃圾焚烧锅炉炉内过程数值分析

对一台SZL10-1.25-MJ造纸垃圾焚烧锅炉的炉内过程进行数值模拟,采用Species Transport模型,用标准k-ε湍流模型模拟气相湍流运输,用P-1辐射模型计算辐射传热.分析了炉膛内温度场、速度场和气相各组分浓度场的分布规律,并对模拟结果进行分析与对比,模拟计算结果呈现出与实际炉内过程较好的一致性.     

基于新型测温技术的电站锅炉燃烧优化

为了提高锅炉效率,减少污染物排放,电站锅炉需要进行燃烧优化。以新型测温技术为基础,提出一种包含炉内温度场测量结果的燃烧优化模型,采用模拟退火算法作为燃烧优化控制算法进行优化。以某电厂300 MW锅炉为研究对象,采用仿真的方法对燃烧优化控制算法进行研究,通过对锅炉运行参数受到扰动时的工况进行燃烧优化,验证了模拟退火算法的优化性能。结果表明:在锅炉运行参数受到扰动时,模拟退火算法作为优化算法,能够给出有效的燃烧调整指令,解决扰动产生的问题,使炉膛燃烧状态保持设定的优化状态。     

循环流化床锅炉低氮燃烧的CPFD数值模拟

针对某75 t/h循环流化床锅炉炉膛出口NOx排放超标问题进行分析探讨,以合理的低氮燃烧控制技术为主,辅以SNCR烟气脱硝技术,争取达到NO x超净排放要求。采用CPFD计算方法对循环流化床锅炉炉膛内的气固流动和燃烧特性进行数值模拟,运用低过量空气燃烧法和空气分级技术对锅炉进行低氮燃烧控制,研究一、二次风配比、二次风射流、过量空气系数、循环倍率和颗粒粒径等因素对炉内燃烧及NO x排放的影响。结果表明:通过低氮燃烧控制后,炉内速度场和温度场分布均匀,炉膛出口处烟气流速增加,炉膛平均烟温和出口氧浓度降低,还原性气体CO浓度和优化前基本相同,炉膛出口NOx浓度降低,减排效果显著,为以后的锅炉运行提供实际指导经验。     

W型火焰锅炉冷态空气动力特性的测试研究

针对引进的配备直接缝隙式燃烧器的法国Ｓtein公司３６０ＭＷ的Ｗ型火焰锅炉进行了冷态模型的空气动力特性研究。利用热线风速仪测量炉内的流场速度,得出了不同工况下炉内Ｗ型气流的流场图,并对不同工况流场的气流速度分布规律、炉内气流的充满度、气流行程、炉膛出口处的速度偏差等进行了分析,研究了炉内空气动力场的特性和变化规律,测试了Ｗ型火焰锅炉火焰短路与炉膛出口速度偏差的性能。     

反切配风对大容量锅炉炉内流场特性影响的研究

通过实验测量和数值模拟研究了大容量锅炉的炉内流场特性。实验测量和数值模拟的结果完全吻合,并得出如下结论：大容量锅炉的炉膛出口存在由残余旋转引起的速度偏差;大容量锅炉的燃烧器区域的实际切圆有贴壁倾向;二次风反切的配风方式可有效降低炉内旋转动量流率矩的水平,并明显削弱了炉膛出口的残余旋转。     

Numerical analysis of flow instability in the water wall of a supercritical CFB boiler with annular furnace

In order to expand the study on flow instability of supercritical circulating fluidized bed (CFB) boiler, a new numerical computational model considering the heat storage of the tube wall metal was presented in this paper. The lumped parameter method was proposed for wall temperature calculation and the single channel model was adopted for the analysis of flow instability. Based on the time-domain method, a new numerical computational program suitable for the analysis of flow instability in the water wall of supercritical CFB boiler with annular furnace was established. To verify the code, calculation results were respectively compared with data of commercial software. According to the comparisons, the new code was proved to be reasonable and accurate for practical engineering application in analysis of flow instability. Based on the new program, the flow instability of supercritical CFB boiler with annular furnace was simulated by time-domain method. When 1.2 times heat load disturbance was applied on the loop, results showed that the inlet flow rate, outlet flow rate and wall temperature fluctuated with time eventually remained at constant values, suggesting that the hydrodynamic flow was stable. The results also showed that in the case of considering the heat storage, the flow in the water wall is easier to return to stable state than without considering heat storage.     

中储式热风送粉W型火焰锅炉炉内空气动力场实验研究

针对引进美国FW公司的配备双旋风分离式煤粉燃烧器的W型火焰锅炉,在相似模化的基础上建立冷态模型,利用热线风速仪与示踪法测量了不同工况下炉内的空气动力场,得出了不同工况内流场的矢量图、火焰长度、炉内主气流在炉深方向上的分曲线以及主气流充满度变化曲线,通过实验结果对炉内空气动力特性进行了分析,研究结果表明,沿水平方向高速送入炉内的三次风对炉内空气动力特性有显著影响。     

反吹系流煤粉燃烧技术对炉内空气动力场影响的试验和数值模拟

对引进型300MW机组四角切向燃烧锅炉实施反吹系流技术改造,进行了冷态模化试验和数值模拟。试验数值结果表明：在原炉上实施一次风反吹技术能够改善内容气动力场,解决炉内各种火侧问题,并且能有效地减小水平烟道入口处的残余余旋转量。     

燃尽风配风比例对1000MW超超临界锅炉炉内燃烧过程影响的数值模拟

基于Fluent商业软件平台,对1000MW单炉膛双切圆锅炉的燃烧过程进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。讨论了炉膛速度场与温度场的发展特点以及相互之间的协同性,同时也探讨了燃尽风投运比例对炉膛温度、炉膛充满度以及飞灰中未燃尽碳数量的影响,得到的经验性结论,可为电厂锅炉的优化运行提供参考。     

炉膛中间截面边界条件对双切圆锅炉空气动力场计算的影响

大容量超超临界锅炉广泛采用单炉膛双切圆的空气动力组织方式,在计算流体力学软件FLUENT平台上,针对1GW超超临界单炉膛双切圆锅炉,计算了全炉膛和炉膛中间截面边界条件设为对称面和边壁条件的炉内空气动力场。计算表明,与标准κ-ε双方程模型相比雷诺应力模型(RSM)具有更高的计算精度;中间截面采用对称边界条件时,其流场分布规律与全炉膛模拟结果相似;中间截面为边壁条件时炉膛中间截面附近流速降低,但对整个炉膛流场影响较小;中间截面采用这两种边界条件均会导致1#、6#角射流衰减缓慢而冲刷炉膛前墙中间水冷壁。     

一次风入射角对四角切圆锅炉流场对称性影响的研究

对一次风速度大小和入射角对炉膛流场对称性分布的耦合影响进行了研究,以期为设计人员进行一次风入射角优化设计提供有益的参考。以某1000 MW四角切圆塔式锅炉为研究对象,首先在一次风设计入射角下,研究了不同一次风速大小对炉膛流场对称性分布的影响;然后,以获得对称性流场分布为目的,对不同负荷下可能出现的5种一次风速进行了入射角的调整。研究结果表明:一次风速度大小和入射角对炉膛流场对称性的影响有一定的关联性,对于本文的研究对象,若要在较大负荷范围内获得较为对称的流场,建议一次风入射角逆时针调整6°~7°。