Numerical simulation and parametric optimization on the container type energy storage system

本文以储能集装箱为研究对象,根据锂电池发热特性,应用标准k-湍流模型、D-O辐射模型,实现了集装箱内流场、温度场的数值模拟。对基准工况与优化工况进行了相关数值模拟,基准工况模拟结果表明：距离空调近端与远端出风均匀性存在较大差别,存在电池模块间温差较大情况。通过在风道内加设导流板,并进行结构调整,对原有工况进行优化,优化工况模拟结果表明：优化后流场与温度场分布更加均匀,能够有效降低电池模块间温差。     

导流装置对汽轮机排汽通道流动特性的影响

摘要：采用RNG 模型对某600MW机组低压排汽通道内气动特性进行了三维数值研究,研究了排汽通道内流场分布并提出三种不同的导流方案对排汽通道内的流场进行优化改造。研究结果表明：排汽缸上部通道中气流呈漩涡流动,通道内排汽压力损失增加;在喉部出口截面每1/4区域内都有一个漩涡,相邻的两个漩涡之间流场分布不同;加装导流装置能够有效破坏流场中的漩涡结构,改善通道内的流场分布;在机组变负荷运行时,不同的优化方案同样适用;低负荷运行时,三种不同方案压力损失数值变化不大,方案三中喉部加装四块导流板时喉部出口流场均匀性最好。     

小型卧式燃煤热风炉内流动与传热过程的数值模拟及实验

为了研究第三挡板长度对热风炉燃烧性能的影响,以热风炉燃烧室为研究对象,利用FLUENT软件对其进行了数值模拟,模拟分析了燃烧室内的温度分布、速度分布及颗粒物浓度分布等情况,最后搭建了试验台对数值模型进行了验证。结果表明：燃烧室温度模拟值与实验值的相对误差在10%以内;燃烧高温区位于第一挡板和第二挡板顶部之间的区域;大部分颗粒物集中在炉排底部附近,随着烟气绕挡板流动,颗粒物浓度逐渐降低;热风炉燃烧室内第三挡板长度为270mm时,可以减少炉膛出口处颗粒物的排放,使燃烧更充分。     

锅炉二次风挡板特性试验数据处理方法与应用

建立了锅炉二次风箱到炉膛出口的压降计算模型,基于该模型,给出锅炉二次风挡板特性冷态试验数据的处理方法:挡板在100%开度下的阻力系数作为已知常数,采用该开度状态下二次风箱到炉膛出口压降的试验结果,确定炉膛阻力系数;再利用其它挡板开度下的试验数据,得到挡板不同开度下的阻力系数。根据炉膛和挡板的阻力系数以及风箱-炉膛差压测量值,可以确定热态运行时各个二次风喷口的风速,这使得对炉内风粉分布的监测成为可能,对于低NO_x燃烧系统,炉内风粉分布监测和调整是优化锅炉燃烧,减少汽温波动的重要手段。     

锅炉冷风道的流场仿真及道体结构优化研究

由于锅炉冷风道的道体结构设计不当,造成高能湍流脉动气体在风道内流速分布不均,产生大范围回流的漩涡扰动,导致道体振动。通过流场仿真研究,提出在风道内布置"井"字隔板装置,通过仿真研究,加装"井"字隔板后的风道内气体流速分布均匀程度得到较大改善,认为该方案如在实际工程中实施,可以较好地改善风道内气流分布均匀性和消除道体振动的问题。     

考虑横向物质传递的大型循环流化床锅炉动态建模研究

为了研究大型循环流化床(CFB)锅炉运行中出现的运行参数横向分布不均匀现象,在原有一维模型基础上,将炉膛沿宽度方向划分为4个并联回路,建立了准二维小室模型,每个回路内考虑炉膛内的传热、传质和燃烧以及并联回路之间的横向物质传递,并建立了包含风机、布风板、炉膛和分离器在内的风烟系统复合压降模型.对某660 MW超超临界CFB锅炉进行动态模拟,重点研究了特定工况下的床压横向波动现象,分析了床压波动过程中的横向物质传递速率.结果 表明:该准二维小室模型能够反映运行参数在炉膛内的横向分布情况;炉膛内物料横向扩散和对流的综合作用是产生床压周期性波动现象的原因.     

一种小型立式燃油锅炉的改造及实验研究

从目前立式燃油锅炉的发展现状出发,针对某小型立式燃油锅炉热效率不高,NO_x排放偏高的缺点,提出了相应改造方案,建立传热模型分析改造前后炉内燃烧与传热过程,并通过实验进行相关测试研究。经过分析和实验,结果表明:通过在炉膛中加装内炉胆,强化了燃烧与传热过程,提高了热效率,并改善了烟气排放;改造后的燃油锅炉炉膛温度分布均匀,无明显高温区,过量空气系数由1.10降低至1.05以下,NO_x排放降低25%以上,排烟温度明显降低,热效率提高2个百分点左右,以上均证明了该改造方案的可行性。     

涡轴发动机试车台进气流场不均匀整治技术研究

为了使发动机涡轮前温度能在冬天试验时达到型号规范中规定的要求,涡轴试车台采用进气加温装置来实现发动机进气加温需求,但加温装置在使用时存在温差大、压力损失严重的现象,发动机进口气流出现了温度畸变,降低了发动机喘振裕度。针对此情况,提出涡轴发动机试车台进气流场不均匀整治技术,采用数值仿真方法优化进气加温结构设计,通过试验对出口压力温度进行验证,试验结果表明:该整治技术不但能将发动机进气温差控制在2.2℃以内,还可以有效弥补压力损失,满足型号试验要求,获得了高质量发动机进气品质。     

燃煤锅炉冷灰斗结焦原因及对策

针对3台锅炉冷灰斗斜面均出现结焦情况,调整磨煤机分离器挡板角度使煤粉细度接近设计,再调整磨煤机入口一次风量,保证合理的一次风粉管风速及其出口温度,优化磨煤机运行参数,并通过调整主燃烧区二次风和燃尽风挡板开度、炉膛出口氧量和运行负荷,考察锅炉在不同工况下的安全性与经济性。试验结果表明：清除冷灰斗上面的浇筑料降低了炉膛的温度场;锅炉在均匀配风方式下,炉内燃烧情况较好,飞灰含碳量较低,排烟温度较低,炉效较高;高负荷下,炉膛氧量宜控制在4.0%~4.5%。     

火力发电厂自动补偿式炉膛压力测量装置应用前景分析

传统火力发电厂炉膛压力测量装置一般采用负压式取样筒,但取样筒由于炉墙内外温差及炉内烟气呼吸作用的双重影响极易积灰堵塞,造成炉膛压力测量不准,需要定期安排检修人员进行人工清理,清理时还需短时退出炉膛压力保护功能,给锅炉运行带来较大的安全隐患。采用自动补偿式微正压测量装置,可以有效解决炉膛压力测量装置容易堵塞的问题,不但有利于大幅降低炉膛压力测量设备的维护工作量,而且更有利于提高炉膛压力连续测量的可靠性、改善其动态性能、保证其测量精度,从而达到锅炉运行期间全周期投用炉膛压力保护的目的。     

330MW锅炉燃烧优化的试验研究

根据330 MW锅炉的试验数据,重点探讨了中速磨煤机工作特性与旋流燃烧器的匹配性及其对燃烧稳定性、火焰温度分布和锅炉效率的影响.通过优化调整磨煤机挡板开度、一次风压和输粉管煤粉分配均匀性以及煤粉细度,改善了单只燃烧器出口的燃烧条件,增强了燃烧稳定性,使着火条件较差的A层燃烧器出口着火区火焰温度上升40 K,A、B层燃烧器出口火焰平均温度提高70 K,火焰温度分布均匀性随之提高.在此基础上,进一步调整二次风控制方式和过氧量,降低了飞灰和灰渣可燃物含量.该优化调整方案可使锅炉效率提高1.8%.     

汽轮机低压排汽缸内导流挡板对其性能影响的分析

通过吹风试验研究了汽轮机排汽缸内安装导流挡板对排汽缸性能的影响,采用CFD软件对排汽缸计算模型进行了模拟,获得了安装不同导流挡板的工况下排汽缸的气动性能和内部流场的变化.结果表明:在排汽缸内合理地安装导流挡板能有效提高排汽缸的扩压能力并降低流动损失,而且还可以改善其出口流场的均匀性.试验和数值模拟均证明,使流量在导流挡板两侧平均分配的5号挡板的效果最佳,分别使静压恢复系数提高了约0.029,使总压损失系数降低了约0.025,使出口不均匀度降低了约30.0%.     

空气分级切向燃烧锅炉炉膛配风优化模型

为实现空气分级低NOx燃烧锅炉主燃烧区过剩空气系数的在线监控,提高该类燃烧系统的运行水平,以二次风挡板作为一次元件,利用二次风箱到炉膛出口的压降模型对二次风喷嘴的空气流量进行测量;在此基础上,根据锅炉冷热态试验数据,综合考虑颗粒燃烬、NOx排放量以及风机输送电耗等因素,建立空气分级低NOx燃烧锅炉炉内风粉分布的优化模型,在给定燃料喷嘴运行方式和炉膛出口过剩空气系数的条件下,对二次风挡板开度进行优化。一台300 MW锅炉的应用表明,炉膛配风优化后,烟气NOx排放和颗粒燃尽度得到良好协调,且在保证NOx排放量为255 mg/m~3的情况下,优化后风箱-炉膛差压降低191 Pa,减少了风机电耗。     

某燃气轮机涡轮叶片复合冷却结构优化设计

为了提高涡轮叶片设计效率,搭建了基于一维管网理论的iSIGHT优化设计平台,获得了叶片的优化结构,并对其进行三维仿真计算分析。研究表明：优化前后叶片的气动性能变化不大,总压损失仅在端壁处略有差别;优化后涡轮叶片的壁面温度分布更加均匀,壁面的最高温度降低,温度梯度减小,最大相对温差降低10%左右;在降低叶片热应力的同时相对冷却效率提高1.0%。     

600MW汽轮机排汽通道加装导流装置的数值研究

针对某600 MW汽轮机排汽通道出口流场不均匀所造成的排汽压力偏高、经济性降低的问题,对配备双背压凝汽器的汽轮机排汽通道进行三维数值模拟,分析造成排汽通道出口流场分布不均匀的原因,并给出了一种能够极大改善排汽通道出口流场均匀性的导流装置布置方案.结果表明:汽轮机排汽缸的结构、小汽轮机排汽和低压加热器的存在导致排汽通道出口流场分布极其不均匀;在排汽通道内加装合理的导流装置后,出口流场均匀性得到改善,排汽通道的工作性能得到提高,排汽通道总压损失系数仅增大0.5%~2.5%,而静压恢复系数增大6.4%~8.8%,均匀性系数增大10.4%~13.4%.     

电站锅炉冷热一次风道改进及一次风流场均匀性分析

为了解决安徽淮南某电厂中速磨煤机前一次风道动压、静压和温度分布不均造成一次风量测量不准的问题,对冷一次风道加装混流器和在混合段弯头加装导流叶片,利用数值模拟软件FLUENT,采用Realizable k-ε湍流模型对该厂4种工况(40%THA、50%THA、75%THA和100%THA)下一次风道内流动进行模拟,根据传递误差公式分析动压和温度均匀性对风量测量的影响。结果表明:一次风道经过改进,4种工况下动压相对标准差在40%THA时最大降低5.1%,在50%THA和100%THA最小降低3.1%;温度相对标准差在40%THA时最大降低3.8%,在100%THA时最小降低1%;4种工况下测量面的动压和温度均匀性都有所提升;流量的传递误差在50%THA时最大降低0.902 kg/s,在40%THA时最小降低0.377 kg/s,检测点处流量偏差除40%THA减小不明显外,其他3种工况减小显著。     

基于炉内温度分布的NOx排放特性的神经网络模型

电站锅炉燃烧产物NOx的生成受煤种、锅炉负荷、配风方式、过剩空气系数、炉膛温度以及其分布的均匀性等多种因素的制约非常复杂。借助优化燃烧调整试验数据,将燃烧过程三维温度场可视化检测信息如炉膛断面最高温度作为重要原始信息,建立反映锅炉NOx排放特性的神经网络模型,并对此模型进行了校验。结果表明,该模型能准确预报锅炉在不同工况下的NOx排放特性,结合全局寻优技术,可为大型电厂锅炉低NOx排放提供稳态优化运行方案。     

炉膛容积对氧煤燃烧方式的影响

基于已建立的一维辐射传热计算模型,引入温度波动系数,进一步讨论了不同炉膛容积对介质温度分布、氧煤燃烧模式转化的影响。结果表明:在MILD燃烧模式下,空间温度波动范围可缩小至±5%左右,温度波动系数随着氧浓度的降低逐渐减小,在低氧浓度(10%)下,温度分布逐渐趋于均匀;随着炉膛容积的增大,炉膛截面热负荷和容积热负荷减小,介质温度随之降低,且使得炉膛介质温度会在相对较高的氧浓度下趋于均匀化,更易实现MILD燃烧模式。     

挡板宽度对热风炉矩形喷口燃烧器流动的数值模拟研究

针对某钢厂的热风炉矩形喷口燃烧器进行了数值模拟研究,主要考察了不同挡板宽度对管道内流场、燃烧室内流场、出口速度均匀性的影响。结果发现空气在管道内的速度分布不均匀,管道两边的速度比中间大;燃烧器内速度的分布都呈现出两边大中间小的情况,但是随着挡板宽度的增加,挡板边缘气流减弱,中间的气流流速会增加;出口速度的均匀性随着挡板宽度增加而提高,与实验结果对比,误差在1%内。     

600 MW超临界“W”型火焰锅炉优化内螺纹管壁温及热负荷分布试验研究

在超临界"W"火焰锅炉水冷壁上设计安装了监测管内外壁温及管内工质温度的测量装置,得到了优化内螺纹垂直水冷壁管壁温、管内工质温度及典型负荷下炉膛截面热负荷分布等实炉运行数据。试验及研究结果表明:在机组由亚临界到超临界的转换过程中,管水冷壁管内外壁温与管内工质温度呈现剧烈变化状态,在超临界负荷下,内壁与工质的换热明显减弱,水冷壁的安全性受到威胁;管内外壁温差及内壁与工质温差沿炉膛宽度和深度方向均呈现中间高两侧低的分布,水冷壁向火侧管外壁温度大大低于设计值,水冷壁有较大的安全裕量,实际炉膛截面热负荷分布介于两种设计热负荷值之间。