大型电站锅炉炉内流场数值计算技术的研究

采用kε双方程湍流模型、QUICK格式、CIMPLE算法和非均匀交错网格系统,对W型火焰锅炉燃烧室三维冷态流场进行了数值模拟,绘出了典型截面的流场图和速度分布图,揭示了W型火焰锅炉燃烧室内流动的主要特性。计算实例表明,将QUICK格式和CIMPLE算法同时应用于湍流回流的数值模拟,可以在保证较高数值模拟精度的情况下兼顾数值模拟速度。     

W型火焰锅炉燃烧室三维冷态流场的数值计算

采用k-ε双方程湍流模型、幂函数差分格式、非均匀交错网格系统和SIMPLER算法,对W型火焰锅炉燃烧室三维冷态流场进行了数值计算,给出了典型截面的流场图和速度分布图,揭示了W型火焰锅炉燃烧室内流动的主要物理特性,探讨了W型火焰锅炉燃烧室在燃烧低挥发分无烟煤时,在煤粉燃尽、煤粉点燃和低负荷稳燃等方面的机理,计算结果能反映炉内流动的基本特征,在工程上具有一定的参考价值。     

W型火焰锅炉燃烧室三维冷态流场的数值计算

采用κ－ε双方程湍流模型,幂函数差分格式,非均匀交错网格系统和ＳＩＭＰ;ＬＥＲ算法,对Ｗ型火焰锅炉燃烧室三维冷态流场进行了数值计算,给出了典型截面的流场图和速度分布图,揭示了Ｗ型火焰锅炉燃烧室内流动的主要物理特性,探讨了Ｗ型火焰锅炉燃烧室在燃烧低挥发分无烟煤时,在煤粉燃尽,煤粉点燃和低负荷稳燃等方面的机理,计算结果能反映炉内流动的基本特征,在工程上具有一定的参考价值。     

W型火焰燃烧室三维流场的数值计算

文中采用数值计算方法研究了 W 型火焰燃烧室的流动特性,得出一些有意义的结论。计算采用 QUICK 差值格式和改进的 SIMPLE 算法,提高了计算精度,减少了计算时间。     

燃烧室三维流场数值模拟中伪扩散问题的研究

从理论分析、数值试验和实例模拟三个方面分别研究了锅炉燃烧室三维流场数值模拟中出现的伪扩散问题,探讨了伪扩散产生的机理、不同差分格式对伪扩散的影响、以及伪扩散对四角切圆燃烧锅炉燃烧室流动模拟精度的影响。模拟过程中运用了k-ε双方程湍流模型和SIMPLER算法。最后对HG-2008／18.2-HM3型锅炉的冷态试验台进行了实例模拟。模拟结果表明模拟数据与实验数据符合较好,采用适当的高阶差分格式可以减小伪扩散在三维流场数值模拟中的影响,提高模拟结果的精度。     

切向燃烧锅炉炉膛三维等温流场的数值模拟

用ＳＩＭＰＬＥＳＴ算法对切向燃烧锅炉炉膛三维空间内的等温流场进行了数值模拟。差分格式为迎风格式,湍流模型选用ｋ－ε双方程模型,计算网格为２０×２０×１１。文中通过假设炉膛尺寸,计算得出了炉膛的几个截面的速度、压力以及湍流动能分布情况。计算结果定性上合理,定量上接近,切圆大小符合实际。     

W型火焰煤粉锅炉炉内三维流动和燃烧过程的数值模拟

本文对Ｗ型火焰煤粉锅炉炉内气－固两相三维流动，换热和气－固两相湍流燃烧进行了全面的数值模拟，对三种不同炉型的流场作了计算比较，文中详细全面地预报Ｗ型火焰煤粉锅炉内气－固两相流动，温度场分布，各气相组份浓度场分布，发热率分布，煤粉颗粒及挥发份和一氧化碳的燃烬情况等。     

W型火焰锅炉空气动力场的研究

为了给锅炉的运行、设计提供科学的依据,根据相似模化理论,针对引进法国Stein公司的360MWW型火焰锅炉进行了冷态空气动力特性研究。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、气流行程、充满度、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,同时指出了锅炉中存在的结构缺陷。     

W型火焰煤粉锅炉炉内过程的综合数值模拟及流场的实验研究

本文对Ｗ型火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、换热和气固两相湍流燃烧进行了全面的数值模拟及冷态流场试验研究。文中详细预报了上安电厂Ｗ型火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、温度场分布、各气相组份浓度场分布、发热率分布、煤粉颗粒的燃尽情况及机械未燃烧损失和化学未燃尽损失等     

阳泉二电厂W火焰锅炉燃烧数值试验研究

对W火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、换热和气固两相湍流燃烧进行了全面的数值模拟,详细预报了几种工况下阳泉二电厂W火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、温度场分布及煤粉颗粒的燃烬情况等,以寻求最佳的燃烧工况。     

基于控制容积面值的对流扩散差分格式

提出了基于控制容积面值的对流扩散差分格式SCVFV，系统地阐述了SCVFV格式的基本思想，给出了SCVFV插值公式的通用表达式，推导了直角坐标系下完整的SCVFV格式的表达式，从理论上分析SCVFV格式的精度、守恒性及反伪扩散性。采用SCVFV格式和CIMPLE算法对带运动顶盖封闭方腔内的三维层流流场进行了数值计算，得到与实验结果比较一致的计算结果。计算结果表明，SCVFV格式具有较高的精度，是一种值得在工程上推广使用的对流扩散差分格式。     

三维平面混合层流场的直接数值模拟

用拟谱方法对三维湍流混合层的流场进行了直接数值模拟，描绘了流场展向涡和流向涡的演变过程以及混合层的三维发展情况，对展向涡和流向涡的结构在演变过程的拟序特征进行了分析。为了验证混合层湍流直接数值模拟(DNS)的正确性和可靠性，将流场的模拟结果与前人的实验进行了对比，定量对比了流向涡湍流脉动速度和混合层涡量厚度等流动量。数值计算与前人实验的结果吻合良好，验证了直接数值模拟计算方法的正确性和可靠性。     

四角切圆锅炉流场伪扩散效应网格的研究

文中尝试并讨论了用于消减伪扩散的各种网格调整方法，并将数值结果与实验数据进行了对比。结果表明近流线的网格方法比较真实地反映了实际流场，贴体网格和O型网格可以成功用于切圆锅炉流场的计算。为了探讨网格在计算中的作用，计算了切向燃烧锅炉模拟中采用直角网格布置导致的伪扩散效应在炉膛的分布。理论分析和数值与实验间的比较结果表明，由于网格线的不合理布置导致的伪扩散误差是切向燃烧流场模拟中的主要误差。在炉膛空气入口附近的伪扩散效应会覆盖湍流黏性的作用，大约为物理湍流粘性的10~30倍，这样的作用容易导致不合理的模拟结果。     

W火焰锅炉结渣特性的数值模拟研究

W火焰锅炉在我国得到了广泛应用,但是结渣问题严重影响了锅炉的安全经济运行。采用CFD(ComputationalFluidDynamics)方法对采用FW(FosterWheeler)技术生产300MW的W火焰锅炉结渣特性进行了数值模拟探讨。结果表明,结渣是W火焰锅炉固有的特性。这主要是由W火焰锅炉炉内空气动力场特性决定的。炉内煤粉主气流在向下运动过程中明显向侧墙偏斜,使得煤粉火焰冲刷侧墙,导致侧墙发生结渣和高温腐蚀。研究结果为改善W火焰锅炉结渣特性提供有利的信息。     

东方锅炉厂W型火焰锅炉燃烧系统改造数值模拟研究

本文针对东方锅炉厂W型火焰锅炉目前运行中主要存在的问题,利用“大型锅炉燃烧过程数值模拟计算软件”对炉内燃烧过程进行数值模拟研究计算,在此基础上提出了该炉型燃烧系统的改造方案,并在实际应用中取得了满意的效果。     

W火焰锅炉燃烧优化与改造技术研究和工程应用

结合数值模拟与现场试验对燃用低挥发分煤的W火焰锅炉所存在的燃烧稳定性和燃尽性能差等问题进行研究。针对3种主要类型W火焰锅炉技术特点,制定相应的改造及燃烧优化调整技术方案:对FW类型锅炉提出了高负荷时切除部分燃烧器的方法,并运用一种集成拱下风向调节和拱上配风优化的新技术;对MBEL类型发明一种改进型缝隙式燃烧器和拱下风导向技术;对BW类型提出一种双调风旋流燃烧器二次风组合调整方法。上述方案实施后显著提高了W火焰锅炉燃烧稳定性和经济性,减少了污染物排放,在此基础上,提出一种以有限空间射流动量矩守恒为基础的W火焰锅炉稳燃、燃尽物理模型和优化设计准则。     

缝隙式喷口600MW超临界W火焰锅炉改造前后燃烧特性的试验与数值计算研究

对一台缝隙式喷口600MW超临界W火焰锅炉进行改造,并对改造前后的燃烧性能进行了现场测试和数值模拟研究。试验结果表明:改进煤粉浓淡分离方式、优化风率分配和喷口结构可以提高浓相侧煤粉浓度,显著缩短浓相侧煤粉气流着火距离,减小火焰下冲深度,降低冷灰斗区域温度。数值计算进一步发现结构和运行参数优化后锅炉整体流场分布更为对称,颗粒大部分集中于浓相侧。燃烧器分开布置后沿炉膛宽度方向输入热量更加均衡,有利增强锅炉运行的安全性。     

火焰中心高度对W型火焰锅炉燃烧影响的数值模拟研究

火焰中心位置是影响W型锅炉燃烧的重要因素.利用数值模拟技术对某电厂300MW机组W型火焰锅炉炉内燃烧进行了3个工况的计算.通过分析各个工况下炉内温度场、侧墙结渣原因、Nox排放量以及炉膛出口处飞灰含碳量得出,炉内火焰中心位置下移时,下炉膛内温度水平升高,侧墙附近和炉膛中部压差减小,Nox排放量明显降低,炉膛出口处飞灰含碳量基本上呈线性降低.     

F二次风下倾对W型火焰锅炉燃烧影响的数值模拟研究

针对福斯特惠勒(FW)技术W型火焰锅炉燃烧稳定性差、飞灰含碳量高、炉宽方向氧量存在偏差等问题,结合数值模拟对锅炉燃烧特性进行了分析与研究.结果表明:F二次风下倾角度增大,其对一次风火焰的抬升作用会减小,一次风火焰下冲明显增加,燃烧器出口烟气回流区变大,烟气回流更加强烈,对一次风气流的着火稳燃性能有明显作用,但效率提高不明显;由于W型火焰锅炉的流场特性,随着F二次风下倾角度的增加,一次风与二次风的混合延迟且强度变小,炉膛宽度方向上中间与侧边的氧量偏差随之变大,F二次风沿炉宽方向的非均等布风不能缓解氧量偏差;F二次风下倾对火焰中心没有明显影响;切除侧边的4只燃烧器后一次风火焰下冲有明显加强,火焰中心下降明显.     

凝汽器壳侧性能数值模拟

对某凝汽器简化模型的壳侧蒸汽流场进行了数值模拟,研究过程中采用分布阻力法处理蒸汽凝结管束所造成的阻力,蒸汽凝结过程所产生的蒸汽质量损失采用分布质量汇的方法进行计算.计算区域网格类型采用六面体结构化网格,差分格式采用高阶混合格式,湍流模型为标准k-ε模型,离散方程的求解采用改进的速度-压力藕合(SIMPLEC)算法.计算...