PAX型双调风旋流燃烧器一次风煤粉气流的数值模拟

为了揭示煤粉气流在带有乏气管道的一次风管内的运动轨迹及一次风进口段弯头的分离机理,采用标准k-ε双方程模型描述了旋流式燃烧器一次风气相场湍流流动,用随机轨道模型描述了其颗粒相运动,通过颗粒与流体相互耦合PISC算法,对管内气固两相流进行了数值模拟,为确定燃烧器出口一次风气流的着火和燃烧工况及弯管煤粉浓淡分离技术的应用提供了理论依据.     

无油点火燃烧器的数值试验研究

该文对冷态高速煤粉气流在电磁感应无油点火燃烧器内的点火过程进行数值模拟，使用概率密度函数(Probability Density Function)与局部瞬时反应平衡模型模拟气相场的燃烧，采用拉格朗日随机轨道模型模拟颗粒运动轨迹，气相湍流流动采用七k-ε双方程模型，辐射模型采用离散坐标(Discrete．Ordinate)模型。并根据数值试验结果找出不同煤粉浓度对着火温度与着火距离的影响，其结果不但与实验数据较为吻合，而且可以反应出煤粉在无油点火燃烧器内着火方式的变化，对今后的感应式无油点火燃烧器的试验研究以及设计、运行提供理论指导。     

四角切圆燃烧锅炉炉内过程热态数值模拟

采用非预混燃烧模型,用标准κ-ε紊流模型模拟气相湍流运输,用P-1辐射模型计算辐射传热,对煤粉挥发分的释放采用了双匹配速率模型,对气相流场采用非错列网格的SIMPLE方法来求解,对固体颗粒相的求解则采用随机的颗粒轨道模型。采用Fluent6.1软件对四角切圆燃烧煤粉锅炉的炉内过程进行数值模拟,分析了炉膛内温度场、速度场和气相各组分的浓度场的分布规律,并对模拟结果进行分析与对比,计算结果呈现出与实际炉内过程定性上较好的一致性．为研究四角切圆燃烧锅炉炉内过程提供了参考。     

新型窑炉燃烧器的数值模拟与实验研究

基于两相流随机分离模型和流场组织原理,设计了一种新型窑炉燃烧器。气相模型采用Eulerian方法、煤粒相采用Lagrangian方法,对新型窑炉燃烧器流场特性进行数值模拟,研究燃烧器结构、煤粉粒子粒径、配风比对燃烧器温度场、速度场、碳氧化物、燃烧效率的影响。结果表明,煤粉粒径的增大使炉膛温度场升高,但过小的煤粉粒径也会使温度得到加强;二次风采用旋流喷入,强化了气相流的混合效果;同时三次直流风有效地防止炉壁的高温腐蚀和降低了壁面的结渣。对设计的新型窑炉燃烧器进行热态温度场实验研究,实验结果与仿真结果吻合。     

富氧微油点火燃烧器的数值实验研究

对冷态煤粉气流在富氧微油点火燃烧器内的点火过程进行数值模拟,气相湍流流动、气相场的燃烧和辐射模型分别采用k-ε双方程模型、概率密度函数(Probability Density Function)与局部瞬时反应平衡模型、P1辐射模型。根据数值计算得到的结果找出不同煤粉浓度对着火温度与着火距离的影响,反映出煤粉在富氧微油点火燃烧器内的着火方式的变化。     

分级进风燃烧室内湍流燃烧的实验研究

为有效地利用分级燃烧技术，达到高效燃烧和低NOx排放的目的，文中建立了分级进风燃烧室热态实验装置系统。利用三维激光粒子动态分析仪(PDA)，选取空心微珠(粉煤灰)作为示踪粒子，对燃烧室内湍流燃烧的气体瞬时速度场进行了实验测量。同时还测量了该燃烧室内气体平均温度和组分浓度分布。在同一工况条件下，获得了分级进风燃烧室内湍流燃烧的一组完整的实验测量数据。包括气体轴向与切向速度场、温度场、O2、CO2、CO与NO浓度场及轴向与切向脉动速度均方根值和轴向-切向脉动速度关联量分布。     

进口堵塞对旋流煤粉燃烧器NO生成影响的数值模拟

针对研制低污染旋流煤粉燃烧器，探讨进口堵塞对NO生成的影响。用NO生成的统一二阶矩代数模型，HCN释放的简化Solomon模型和煤粉燃烧的全双流体模型，对进口堵塞对锅炉旋流煤粉燃烧器NO生成的影响进行了数值模拟，给出了温度、湍流动能、煤粉浓度和NO浓度分布。典型进口的模拟结果和文献中给出的实验结果符合较好。数值模拟探讨了进口堵塞位置和尺寸对NO生成的影响。模拟结果指出，在一次风和二次风进口之间加堵塞可以显著降低煤粉燃烧的氮氧化物排放。     

气固多相颗粒旋流流动特性的数值模拟

为分析双组分颗粒气固旋流的流动特性,基于欧拉欧拉双流体气固单相湍流统一二阶矩模型(unifiedsecond-order moment,USM),构建考虑各向异性的双组分颗粒颗粒相间和气体双组分颗粒相间相互作用的气固多相二阶矩雷诺应力输运方程(multi unified second-ordermoment,MUSM)以及颗粒与气相脉动速度相关的本构关联方程。此模型完全考虑了颗粒与颗粒相之间的脉动速度的关联及其各向异性特征。用Sommerfeld(1992)试验结果检验经MUSM退化为USM的计算结果。双组分等直径重轻颗粒气固旋流模拟结果表明:模拟结果与实验结果吻合良好,因颗粒惯性和湍流扩散作用,双组分颗粒气固流动不同于单相气固流动。轴向气体颗粒脉动关联速度约为颗粒颗粒的2倍,切向和法向应力的分布被重新分配。     

合成气燃气轮机燃烧室CFD模拟的模型选择及优化

采用雷诺平均的计算流体力学方法,通过模拟与燃烧室模态相似的标准旋流扩散燃烧实验以及合成气模型旋流燃烧室实验,分析了4种湍流模型对旋流燃烧及合成气燃烧室的数值模拟结果的影响。对比标准实验的速度、温度以及混合分数等实验数据,讨论不同模型以及参数取值的模拟效果,选取最合适燃烧室内复杂流型预测的realizableκ-ε湍流模型,并对位于湍流动能耗散率(ε)方程源项中的模型常数C2做出修正。耦合相应较为准确的燃烧模型以及反应机理,形成针对合成气燃烧室性能预测的较为理想的模拟方法。开展合成气模型旋流燃烧室燃烧实验,利用形成的数值模拟方法,对燃烧室壁温及NOx排放进行了预测,结果与实验较吻合,验证模拟方法可靠。     

二次风旋流叶片倾角对旋流燃烧器出口单相流场特性的影响

就二次风旋流叶片倾角的变化对径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口冷态流场的影响规律进行了研究,研究了叶片倾角对旋转射流旋流强度与二次风阻力系数的影响,得出了不同叶片倾角下出口旋流流场内时均速度和湍流脉动量的分布情况。     

煤粉气流在高温空气中着火与熄火的试验研究

提出了一种新型的高温空气煤粉直接点火燃烧器,并建立了相关试验系统平台。选用神华混煤,在成功点燃冷态煤粉气流的基础上,对影响着火与熄火热空气温度的各个因素(煤粉粒径、煤粉浓度、一次风流量、热风流量)进行了试验研究。试验结果表明,随着一次风流量的增大或煤粉浓度的降低,着火与熄火热空气温度下降,且一次风流量的影响更为显著;热风流量对其影响呈现两面性。在3种试验煤样中,粒径分布越细的煤样,其着火与熄火热空气温度相差越大。其余各因素对细颗粒煤粉气流的着火热空气度产生的影响比粗颗粒大;而对粗颗粒煤粉气流的熄火热空气温度的影响又大于细颗粒。     

控制煤粉细度以降低烟气中NO_x排放量的数值模拟研究

对再燃过程中煤粉颗粒在高温烟气中的升温速率,建立数学模型、编程,依据4种粒径(100目、200目、260目、320目筛下煤粉)煤粉颗粒的温度变化结果画出煤粉颗粒在高温烟气中升温和升温速率的曲线图,根据结果与图形分析煤粉颗粒在高温烟气中的升温速率对煤粉的影响,以此提出通过控制煤粉细度降低烟气中NOx排放量的数值模拟研究。     

煤粉在高温空气中着火前后孔隙结构的变化

在高温空气点火试验台上,采用不同温度的高温热空气对处于高速湍流流动的烟煤煤粉气流进行快速加热,以模拟煤粉气流在电站锅炉炉膛内受热升温以及初期着火燃烧过程。在煤粉气流发生均相着火前后过程中,对其中不同粒径煤粉的孔隙结构及其比表面积随热风温度的升高而产生的变化进行了试验研究。结果表明,煤粉颗粒孔隙主要受热变形和挥发分析出2方面的影响,产生截然相反的2种变化趋势。由于不同粒径煤粉颗粒传热特性的差异,当粒径较大且热风温度较低时,其孔隙结构的变化以热变形的影响为主,孔隙产生闭合;当粒径较小且热风温度较高时,则挥发分析出的影响占优,孔隙出现增长。随着热风温度的升高,小于3 nm的孔隙随挥发分析出的加剧而急剧增加。     

粉煤气化炉冷热态流场分布特性、喷嘴受热及渣层模型的数值模拟－－冷、热态流场分布特性（Ⅰ）

煤气化是煤化工的先导技术,粉煤气化以其高碳转化率和高冷煤气效率日益得到重视。通过物理建模,建立起粉煤气化的数学模型,运用欧拉-拉格朗日方法分析气化炉冷态流场分布特性;运用非预混方法分析气化炉热态运行条件下温度分布和煤气成分变化规律。通过对模型的数值分析,冷态条件下颗粒相和连续相之间的最大速度比约为0.828;煤粉颗粒在旋转力矩作用下螺旋上升,颗粒在炉内停留时间增大;热态条件下湍流火焰中心存在"黑区",火焰外锥面对应氧浓度梯度变化最大的表面,燃烧剧烈、温度较高。热态条件下数值模拟得到生成气成分分布和气化炉设计工况基本吻合。     

煤粉在循环流化床高温空气下的燃烧与NOx排放

高温空气燃烧技术具有低污染物排放的优越性能，有望应用于煤粉的燃烧。搭建了煤粉高温空气燃烧热态试验台，由下行火焰的煤粉燃烧室和提供高温空气的循环流化床组成，煤粉燃烧室内径为220 mm、高3000 mm。用一种烟煤做了燃烧试验，试验结果表明：煤粉燃烧室上下温度均匀；煤粉燃烧室上部的还原区当量系数为0.8时，NOx排放水平在252~294 mg/m3之间，低于国家2003年制定的火电厂污染物排放标准35%~44%；循环流化床提供的高温空气中NOx的浓度对煤粉燃烧室内煤粉中的N向NOx的转化比影响很小；煤粉中的N向NOx的转化比可降低到25%。 关键词：高温空气燃烧；循环流化床；煤粉；氮氧化物     

再燃烧条件下煤焦还原NO特性的研究

在携带流反应装置中,研究了不同煤焦制备和反应条件下煤焦异相还原NO的特性,分析了煤种、热解条件(热解温度、煤粉热解时粒径和热解气氛)和反应条件(煤焦还原NO时的反应温度、环境气氛)等因素对煤焦还原NO特性的影响。结果表明,挥发分含量较高的煤种,其煤焦对NO的还原能力较强;热解温度的提高导致生成煤焦还原NO能力下降;小粒径煤粉热解生成的煤焦较大粒径煤粒热解生成的煤焦对NO的还原率高;煤粉在一次燃烧区过量空气系数为1.0~1.2的烟气气氛中热解时,生成的煤焦对NO的还原能力无明显差别;参与反应的煤焦颗粒周围烟气气氛对煤焦还原NO的影响较大,在SR1为0.9~1.3范围内,NO还原效率呈现两头高中间低的特性,且当SR1=1.1时,NO还原率最低;在高温氧化性气氛中,随反应温度的提高,煤焦还原NO的效率增加。     

改进的基于能量平衡法的风-粉监测

为了更准确地得到风粉混合管温度测点位置以及煤粉流量，从热平衡的角度分析了煤中水分对风粉混合带来的影响，并对能量平衡法测量煤粉锅炉风粉流量的一维模型进行了修正。根据模型，风粉混合温度测点最佳位置在风粉混合后3m处。     

某发电厂锅炉燃烧器喷嘴着火和结焦分析

广东省某发电厂3号锅炉改烧烟煤后多次发生燃烧器喷嘴着火和结焦的现象,通过割管检查和给粉机转速试验,以及与同类型锅炉进行运行工况的比较,确定燃烧器喷嘴着火和结焦的主要原因是煤粉在粉管间隙处和喷嘴凹坑部位沉积、燃煤挥发分质量分数过高、周界风量少等,并提出相应的整改建议。