旋涡式低NOX煤粉燃烧器燃烧特性的数值模拟

在冷态实验和数值研究的基础上,采用STAR-CD软件对旋涡式低NOx煤粉燃烧器进行了热态模拟,分别得出了燃烧器内还原区和燃尽区的燃烧特性. 还原区流场呈涡旋状,颗粒处在高速旋转、燃烧、破碎的状态,其内严重缺氧,温度较低且分布均匀. 燃尽区内氧气浓度相对较高,温度较高,有利于颗粒的燃尽. 对于0.5 mm以下颗粒,本燃烧器能够稳定地燃烧,并得到较低的氮氧化物排放. 对燃烧器优化设计的计算结果表明,将一次风单管进风改为多口进风能够较好地将大颗粒压制在下部的旋流区内,在保证低氮氧化物排放的同时,有利于阻止颗粒逃逸、提高燃烧效率. 在优化的计算工况下,其NOx的排放量仅为118 mg/Nm3,远低于固态排渣炉650 mg/Nm3的国家排放标准.     

煤与生物质液排渣混烧特性的数值模拟

提出将液排渣低尘燃烧和混烧技术相结合的思路,并在自行编制的包含颗粒沉积、附壁燃烧及渣层流动等子模型的燃烧计算程序中加入生物质的热解和燃烧动力学模型,采用数值模拟手段对煤和木粉的液排渣混烧特性进行理论分析.对150 kg/h燃料量的圆筒形燃烧器内燃烧特性的计算结果表明,添加25%(ω)木粉可以提高燃烧初始段的温度,有利于充分利用燃烧器的前部空间,可以加大燃烧初始阶段的反应速度,改善煤粉的着火性能,提高煤粉的空间燃尽及附壁燃尽效果,总体燃尽率提高5%,从而有利于颗粒在有限的空间内进行充分燃烧及原有煤粉燃烧装置的小型化改造或设计.理论分析研究证明,将混烧和液排渣低尘燃烧技术相结合,充分发挥两者的优势,用于工业窑炉洁净燃烧技术的开发是可行的.     

空气分级燃烧技术中两级燃尽风技术试验研究

以神木烟煤和阳泉贫煤为试验对象,在一维火焰炉上进行了空气分级燃烧技术模拟试验研究。燃尽风输入方式(即两级燃尽风)试验结果表明,与通常的空气分级技术相比较,燃尽风分两股送入炉内不仅能有效降低NO_x的排放量,还能很好的降低飞灰可燃物含量,取得更佳的脱硝效果和燃尽效果。     

新型低氮旋流燃烧器NOx排放特性

为应对燃煤工业锅炉日益严苛的排放标准,提出了一种新型低NO_x旋流燃烧器,将煤粉预燃与燃烧器空气分级、炉膛空气分级进行耦合,通过改变燃烧系统的配风布置对煤粉预燃燃烧状态进行调整,研究了一次风率、内外二次风率、外二次风入射方式、循环风率和燃尽风率对NO_x排放特性的影响。结果表明:在试验工况下当一次风率从15.4%提高到28.7%,预燃室内氧气浓度增大,一次风携带的氧气可直接将煤粉热解释放挥发分中含氮化合物HCN、NH_3等中的N氧化为NO,NO_x生成量由284.4 mg/m~3逐渐增至326.7 mg/m~3。当内外二次风率比由0.46增大到1.4,NO_x排放浓度先下降后上升;由于内二次风量影响预燃室内过量空气系数和湍动强度,外二次风量影响炉膛内部主燃区煤粉发生燃烧反应的湍动混合强度,在二次空气配比变化的综合作用下,内外二次风率比为1.0时,NO_x排放值最低为211.2 mg/m~3。随着外二次风内部入射风量与端面入射风量比值由0增大到4.56,NO_x生成浓度先下降后上升;由预燃室端面入射的外二次空气射流边界较长,主燃区相对较大,燃烧整体较为均衡,而从预燃室内部入射的外二次风促进了预燃室出口气粉混合物在炉膛内与助燃空气的混合;当外二次风内部、端面射流风率比为0.25时,煤粉在预燃室出口区域的湍动强度提高,在局部还原性气氛下,NO_x生成浓度有最低值230.9 mg/m~3。当循环风率从0增大到30.6%时,内外二次风中氧气浓度降低,预燃室和炉膛主燃区还原性气氛增强,挥发分中含氮化合物HCN、NH_3等中的N迁移形成N_2的概率增加,NO_x排放量由250.7 mg/m~3逐渐降低到221.1 mg/m~3。随着燃尽风率由0提高到29%,NO_x排放值先减小后增大;燃尽风率提高时二次风率随之降低,内外二次风湍动扩散能力减弱,主燃区还原性气氛增强;燃尽风率进一步提高使得主燃区氧量不足,燃尽区氧化性氛围较强,大量焦炭和含氮化合物在燃尽区发生氧化反应,导致NO_x生成量增加;当燃尽风率为19.6%时,NO_x生成值最低为253.5 mg/m~3。整体上,当一次风率为17%～19%,内外二次风率比为0.8～1.0,外二次风由预燃室端面入射,循环风率为15%～20%,燃尽风率为19%～22%时,NO_x排放值为212～231 mg/m~3,相比试验工况下最大NO_x排放量下降29%～35%。     

新型动态旋流燃烧器的燃烧特性数值研究

基于旋流燃烧技术,自行设计了一款动态旋流燃烧器,通过电机带动旋流叶片旋转以获得不同的旋流强度。对燃烧器五组旋流叶片转速（v=600 rad/min、900 rad/min、1200 rad/min、1500 rad/min和1800 rad/min）工况进行了数值模拟。结果表明：当旋流叶片转速v=600 rad/min时,燃烧室内没有形成中心回流区域;随着v的增大,中心回流区域的形成直接影响火焰结构和高温区域面积,高温区面积明显减小,并逐渐向燃烧室前段移动,燃烧室内整体温度均匀性得到很好地改善。燃烧室出口NO排放量先增大后减小,在旋流叶片转速v=900 rad/min时,NO排放量达到峰值。当v从900 rad/min增大至1800rad/min时,燃烧室出口处NO排放量降低了98.71%。较高的旋流叶片转速对于提高燃烧器的燃烧效率和燃烧室的整体工作性能,以及降低污染物排放是一个好的选择。     

新型低氮燃气分级燃烧器燃烧特性和NOx排放的CFD研究

应用CFD软件Fluent数值模拟了某二甲苯塔再沸炉在役油气联合燃烧器燃烧和NOx排放特性,分析了其NOx排放浓度较高的原因,提出了新型低NOx燃气分级燃烧器的改造方案,并数值模拟了新型燃烧器空气预热温度Tair、过剩空气系数α和主辅喷枪燃气质量分率Rp对辐射室壁面热通量、出口温度、火焰高度和炉膛出口NOx排放浓度的影响。针对在役燃烧器的模拟结果与现场运行数据吻合良好,说明所选模型能够正确模拟炉膛内部的流动、辐射、燃烧和NOx生成过程。新型燃烧器模拟结果表明,增加Tair会增加辐射壁面热通量,同时也会增加NO的排放;辐射壁面热通量随α增加而降低,NOx排放浓度随α增加而增加;Rp对炉内传热和NOx排放的影响并不明显。当Tair = 220℃、α = 1.05及Rp= 0.24时,新型燃烧器在模拟范围内达到最佳运行工况,辐射壁热通量为37.45kW/m2,NOx排放浓度为12.1μL/L。     

裂解炉燃烧器的操作维护

概述了裂解炉燃烧器操作中过剩空气和负压的调节,以及空气温度、空气湿度、大气压及刮风等环境条件对污染物排放的影响。介绍了燃料喷孔堵塞、喷头结焦、炉子漏风、喷头过热及火焰冲击等燃烧器日常操作中常见的维护问题。     

煤粉低尘燃烧器内燃烧特性的数值模拟

介绍了一种用于中小型工业窑炉的新型煤粉低尘燃烧技术,利用计算机数值模拟考察了煤粉低尘旋流燃烧器的特性. 在合理选择气相流动、固相流动、煤燃烧及NO的生成等模型的同时,针对旋流燃烧场中固体颗粒在壁面附近的碰撞及熔融特性,探讨了煤粉在壁面处的运动模型,并以此为基础考察了燃烧场的两相流动特性,模拟了燃烧器内煤粉的燃烧过程及各物理量的分布. 在与实验比较的基础上,对燃烧器的结构进行了改进. 结果表明,在低化学计量比下,改进后的燃烧器性能更好,颗粒在燃烧器内充分燃尽,在保证液排渣效果的同时,NO的排放远低于常规液排渣旋风器的NO排放量.     

煤层气燃烧器流动及NO_x生成特性数值研究

针对煤层气热值低的特点,设计了一台煤层气旋流燃烧器,采用数值模拟方法研究了不同热负荷及过量空气系数对燃烧性能的影响,并计算了燃烧污染物的生成.结果表明,在燃烧区域存在逆压梯度,加强了烟气的扰动,有利于形成稳定的高温区,提高燃烧效率.燃烧器负荷调节范围大,低负荷时仍能保持较高的燃烧温度和燃烧效率.过量空气系数为1.05时燃烧温度最高,此时NOx生成最多,仅为25.1 mg/m3.     

加压条件下气固喷射器输送特性的三维数值模拟

利用Lagrangian和Eulerian法相结合的三维数值模拟技术,对影响收缩型气固喷射器的输送特性的关键因素进行数值模拟研究,数值模型中考虑了气固两相的相互耦合作用.模拟研究结果表明,气固喷射器内的固体颗粒轴向平均速度随收缩段的收缩角减小而增大,当收缩角小于一定值后,收缩角对喷射器内的固体颗粒速度以及气固两相流的混合的影响甚微.此外,收缩段的收缩角和驱动气体入口风速对收缩型气固喷射器内的静压分布也均有一定的影响.     

SIMULATION OF TWO DIMENSIONAL LIQUID PHASE FLOW ON A DISTILLATION TRAY

1 INTRODUCTIONIt is commonly recognized that the liquid phase flow pattern is one of the most importantfactors affecting the mass transfer efficiency of an industrial scale tray column,Experimentalwork revealed that the liquid flow on a tray is irregular in nature and accompanyoccasionally with channeling,reverse flow or circulation.Such irregularity becomes pronounced     

高浓度电除尘器入口封头气固两相流动的近流线数值模拟

利用近流线数值模拟方法,采用与大型高浓度电除尘器入口封头原型完全相同的1∶1的几何模型,详细真实地模拟了入口封头及其内部具有复杂结构的预除尘角钢和两层开孔达数万个的气流分布板.采用可实现性k-ε模型和随机颗粒轨道模型,对其气固两相流动进行了数值计算,得出了气相速度分布、颗粒浓度分布和流动阻力分布特性.计算结果与工业性试验数据进行了比较,两者吻合较好,提出并证明了利用近流线数值模拟方法可以详细真实地模拟高浓度电除尘器入口封头内部结构及其气固两相流动.计算和试验结果均表明,所研究的高浓度电除尘器入口封头,其出口处气流分布为中间区域偏低,四周区域偏高;其预除尘效率约为27.6%左右,其流动阻力高达766Pa.     

NUMERICAL SIMULATION OF TURBULENT FLOW OF AGITATED LIQUID WITH PITCHED BLADE IMPELLER

The turbulent flow field in an agitated system with baffles was solved numerically using the standard k-e model, an algebraic Reynolds stress model (ASM) and a differential Reynolds stress model (RSM). The commercial software FLOW3D (CFDS, Harwell Laboratories, 1991) was used for this purpose. The aim of the study was to investigate the influence of the impeller boundary conditions and turbulence models to the agreement with experimentally obtained laser-Doppler anemometry data. The boundary conditions for the impeller discharge used in the numerical calculations were obtained as whole-cycle-ensemble averages from experimental LDA-measurements (Fort et al., 1992). Since measurements of the rate of dissipation of turbulent kinetic energy ( ε) was not available the dissipation rate per unit mass in the impeller discharge was estimated from the expression:

where k is the turbulent kinetic energy per unit mass and L the macroscale of turbulence in the pitched blade impeller discharge. The macroscale of turbulence (L) in the impeller boundary condition for e was varied in order to optimize the fit of theoretically obtained profiles of turbulent kinetic energy with experimental data. The constant A was fixed to 0.85 according to Wu and Patterson (1989). The optimal values of L for the different turbulence models were compared with the projected height of the impeller blade (h). All three components of the mean velocity were compared with experimental data for the optimal ratio of L/h for six radial cross-sections in the tank.

The mean velocity field obtained from simulations showed good agreement with experimental data for all models, with somewhat better agreement for the k — e model. An optimal value of the ratio L/h was found to be equal to 2.0 for the k — ε model and 1.3 for the ASM. However, no such optimal value for the RSM could be determined in this study.     

三通道煤粉燃烧器的水泥窑内空气动力过程物理模拟

在三通道煤粉燃烧器——窑系统的冷态模型上,用五孔测压管和热电偶测定了窑内流场和温度场,分析了系统的空气动力特性,并与自由空间旋转射流做了对比,找出了内、外风量比是影响燃烧器空气动力特性的主要因素,得出设计和操作时,不需过多考虑燃烧器构件细部的变换,而应以内、外风量比调节为主的结论。     

NUMERICAL SIMULATION OF DRYING IN A CYCLONE

ABSTRACT

This work presents a complete improved mathematical model of drying in cyclone. The slip condition of the particles on the wall, the heat transfer wall-panicle and the shrinkage of the panicles during the drying process were considered. The mathematical model considers a two-dimensional turbulent gas-particle flow where the panicle phase is treated as a continuum. The momentum equations of both particle and gas phases were written in cylindrical coordinates. The discretized equations were solved by the SIMPLE algorithm. Considering the slip condition to the panicle phase and the shrinkage of the material during the drying process it was revealed a better fitness between numerical and experimental results than the previous model.     

NUMERICAL SIMULATION OF DRYING IN A CYCLONE

This work presents a complete improved mathematical model of drying in cyclone. The slip condition of the particles on the wall, the heat transfer wall-panicle and the shrinkage of the panicles during the drying process were considered. The mathematical model considers a two-dimensional turbulent gas-particle flow where the panicle phase is treated as a continuum. The momentum equations of both particle and gas phases were written in cylindrical coordinates. The discretized equations were solved by the SIMPLE algorithm. Considering the slip condition to the panicle phase and the shrinkage of the material during the drying process it was revealed a better fitness between numerical and experimental results than the previous model.     

灰熔聚流化床气化炉内气固两相流的数值模拟

应用欧拉双流体模型模拟了某化肥厂现运行的灰熔聚流化床煤气化炉(用ICC表示)内的气固两相流动行为,得出了所模拟ICC的合理流化气速与喷动气速的速度范围及匹配关系:流化气速不能太小,否则布风板区域会出现死区;流化气速也不能太大,否则将失去ICC的设计运行特点.当流化气速一定时,随喷动气速的增加,搅动混合增强,但过大的喷动气速会使床内的流动结构出现腾涌,不利于ICC的高效安全运行.     

多级闪发式海水淡化装置水流特性数值模拟

引　言目前国内外在陆上采用的海水淡化技术主要有蒸馏法和反渗透法两种 .蒸馏法的优点是装置费用随产量增加而明显减少 ,具有规模效应 ,且维护费用较少 ,产水水质很高 .在陆上使用的蒸馏法海水淡化设备一般为大型多级卧式闪发蒸馏装置 ,它由一系列逐级降压的闪发室串联而成 ,过热水在水位差作用下向下一级流动 ,靠逐级降压而保持的过热度使海水不断蒸发 ,产生水蒸气后冷凝成淡水 (图1) [1] .闪发室的结构形状并不复杂 ,但闪蒸过程涉及汽、液两相的流动、相变、热交换过程以及两Fig 1　SketchofMSFdesalinationdevice[1]相之间自由界面的…