稳燃特性对1000MW超超临界锅炉NO_x排放特性影响的数值模拟

使用可实现k-ε双方程模型,对一台1 000 MW超超临界对冲旋流燃烧锅炉NOx生成特性进行数值模拟。对燃烧器拟改进结构与原始结构NOx生成特性进行对比,并对燃烧器稳燃特性增强后过量空气系数、燃尽风(After air port,AAP)与侧燃尽风(Side air port,SAP)率、燃烧器投运方式及锅炉负荷等因素对NOx排放特性的影响进行计算。计算与分析结果表明,燃烧器稳燃特性增强后炉膛温度场变化较大,无油点火燃烧器温度场变化也非常明显,锅炉NOx排放量无明显增长;同时,根据NOx沿炉高方向的变化规律,可以将炉膛沿炉高分为浓度迅速升高、浓度缓慢下降、浓度快速下降和浓度缓慢上升4个区段,AAP与SAP风率越高、过量空气系数越小,炉膛出口NOx排放越少;同等负荷条件下,投入下层燃烧器数量较多时NOx排放量明显下降。并将计算结果和改进前后试验数据进行对比,计算误差在10%以内,数值模拟结果比较准确地预测了燃烧器改进后NOx生成与排放量,为燃烧器的设计和运行提供一定的理论依据。     

适用于燃用贫煤1 025 t/h锅炉的中心给粉旋流燃烧器

提出了中心给粉旋流煤粉燃烧器,并针对某厂采用EI-DRB型燃烧器设计燃用贫煤的1 025 t/h锅炉稳燃能力差,不能燃用设计煤质的问题,进行了实验室冷态试验及锅炉冷、热态试验,得出了新型的燃烧器结构,并将下层8只燃烧器改造为新型燃烧器.试验表明,中心给粉燃烧器的回流区最大直径、长度与燃烧器最外层直径之比分别为1.40和1.89,可卷吸足够的高温烟气及时点燃煤粉,得出了外二次风叶片角度、一次风量、二次风量及三次风对燃烧器出口射流的影响规律;在实际运行参数下,EI-DRB型燃烧器没有回流区,不利于稳定燃烧.得出了二次风挡板开度和给粉机转数对燃烧器出口处温度场的影响规律.采用新型燃烧器后,锅炉效率提高,当电负荷降至140 MW时,锅炉可以不投油稳定运行,在燃用贫煤、无烟煤和贫煤的混煤时(混合比为11),锅炉在高负荷和低负荷下均可稳定运行.锅炉NOx排放下降.     

旋流燃烧器空气流场特性CFD数值模拟

一二次风配风比及其流动特性决定燃烧过程氧气供应,对旋流燃烧器燃烧质量有着决定性的影响。旋流燃烧器内部结构设计、各部件布局、二次风门开度都会影响一二次风配风比及其流动特性。CFD技术因成本低、周期短,能直观全面了解流场分布情况而在燃烧流动领域研究被广泛应用,故采用Fluent对燃烧器空气流场情况进行数值模拟和分析,研究不同二次风门开度下旋流燃烧器空气流场特性。结果表明,压力最大区域主要分布在空气入口处到二次风门间、一次风管入口附近区域,随二次风门开度增大二次风门内部空气流速逐渐增大,整体平均空气压力、空气旋流强度、旋转气流存在区域不断减小,负压区存在于旋流器前端到燃烧器空气出口之间区域,维持火焰稳定,对燃烧器结构设计和实际应用起到重要指导作用。     

中心给粉旋流燃烧器气固两相流动的数值模拟

电厂采用的煤粉燃烧技术应达到稳燃、低污染、防结渣及防高温腐蚀的要求。中国电厂燃用煤的煤质偏差,煤种多变。在燃用这些煤的时候,锅炉的稳燃能力较低。针对这些问题,提出中心给粉旋流煤粉燃烧技术。由于燃烧器的气固流动特性对燃烧器的性能有很大的影响,利用可实现的k-ε和Lagrangian随机轨道模型对中心给粉旋流燃烧器的气固两相流动进行数值模拟,并将计算结果和三维相位多普勒测速技术(Phase-Doppler anemometry,PDA)试验结果进行详细比较,计算值和试验值速度分布的趋势基本相同。计算和试验结果表明,在轴向方向产生了回流区,切向速度分布出现典型的Rankine涡结构,中心线附近区域的径向速度小。当颗粒的轴向速度衰减为0之后,颗粒的运动方向发生偏转,开始向后上方运动。颗粒迂回型运动轨迹延长了煤粉在回流区中的停留时间。     

不同离散格式在湍流旋流流动数值模拟中的应用

针对石油工业中径向水平井钻进技术的需要，采用RNGk-ε模型，应用二阶上风格式、QUICK格式和MUSCL格式对带有螺旋导叶的径向水平井锥形喷嘴外湍流旋流流动进行了模拟研究，以此来评价离散格式对湍流旋流流动数值模拟结果的影响。结果表明：当计算结果满足网格无关性时，离散格式对时均速度场模拟结果的影响很小；采用二阶上风格式可以在保持计算绝对稳定的情况下获得QUICK格式和MUSCL格式的计算精度。要进一步改善模拟结果与实验数据间吻合的程度，需要采用基于各向异性假设基础上的湍流模型，如代数应力模型、雷诺应力模型等。     

多次分级中心给粉旋流煤粉高效低氮氧化物燃烧技术

为了实现煤粉高效燃烧和低NOx排放,将中心给粉旋流燃烧器与燃烬风技术相结合,形成多次分级中心给粉旋流燃烧技术。阐述多次分级中心给粉旋流煤粉燃烧技术原理和特点,并指出该技术不仅可以大幅降低NOx排放,同时还具有燃烧效率高、防止结渣和高温腐蚀的优点,并通过实验室试验和工业试验验证该技术的原理。在实验室和实际锅炉上,采用飘带示踪法对不同燃烬风率和外二次风叶片角度下的空气动力场进行测量。试验表明,该燃烧器可以在燃烬风率为25%时可以形成稳定的中心回流区,回流区随着外二次风叶片角度减小而增大。采用三维激光多普勒动态粒子分析仪对采用多次分级技术条件下中心给粉旋流燃烧器出口气固流动特性进行测量。试验表明,颗粒相对数密度峰值出现位置靠近燃烧器中心位置。在一台600 MW机组锅炉上进行热态试验。试验表明,煤粉在距离喷口约为0.1 m位置着火,具有较强的稳燃能力。同时,介绍该技术的应用情况。     

含钒页岩回转窑燃烧器数值模拟研究

设计了适用于含钒页岩回转窑的燃烧器结构,分析了不同的结构参数下燃烧器的火焰状况,建立了燃烧器-回转窑系统的三维模型。应用计算流体力学Fluent软件,采用重整化群(RNG)k-ε模型,模拟燃烧器的工作过程,研究了燃气出口直径等因素对燃烧性能的影响,对燃烧器-回转窑系统的流场和温度场进行了总体分析,通过理论计算与软件分析的对比,得到了最符合工艺的燃烧器参数。对于工业上合理选择燃烧器的工作参数以及提高燃料利用率,降低能源消耗有一定的指导意义。     

水平管内以叶轮起旋的螺旋流的数值模拟

采用RNG k-ε模型对水平管内以叶轮起旋的螺旋流的流动特性进行了数值模拟研究,通过试验验证了数学模型的准确性和可靠性。研究结果表明:叶片旋流器产生的旋流场,切向速度分布具有近似Rankine组合涡结构的特点,径向速度最大值达轴向速度的0.5倍。雷诺数对旋流强度影响较大,Re数越大,旋流强度越大,且旋流强度的衰减速率越小。强旋流使轴向逆压力梯度足够大而引发轴向回流,从而产生了中心回流区域;能够增加反应介质的滞留时间,提高气液两相的传质和传热效率,促进水合物浆体快速生成,保障管道安全输送。     

基于Fluent的水冷板式散热器数值模拟与试验研究

对水冷板式散热器进行了理论计算,并对其物理模型进行合理的简化处理,利用Fluent软件,采用SIMPLE算法和标准k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程和能量方程模拟了散热器的散热过程。最后进行了试验研究,试验测试和理论计算、数值模拟三者数据基本吻合,说明数值模拟方法能真实反映水冷散热器内部的复杂流动,为散热器的设计和改进提供理论依据。     

窑头四风道燃烧器冷态流场数值模拟

对某窑头四风道燃烧器进行三维建模和网格划分,并采用标准k-ε湍流模型对其进行冷态下气相流场数值模拟。计算结果合理反映了窑内的流场变化以及各个管层风在燃烧器工作中的重要作用,并通过改变中心风所占理论燃烧空气的比例,分析了不同风量的中心风对燃烧器流场的影响,对工业中燃烧器喷头结构设计和风量参数选用有着重要的参考价值。     

燃烧室对醇醚燃料发动机排放影响的数值模拟

为了研究燃烧室形状对醇醚燃料发动机排放的影响,应用AVL_Fire软件模拟研究5种不同形状的燃烧室对发动机燃烧过程和排放的影响。结果表明:不同形状的燃烧室对湍动能的影响主要在上止点附近;不同燃烧室内NO的生成区域较大,基本遍布于整个燃烧室内,而Soot主要分布在温度高的油束附近和凹坑壁面处;直口燃烧室A和敞口燃烧室B内的Soot排放均较低,NO排放均较高;缩口平底燃烧室D的NO排放很少而Soot排放高;缩口尖底燃烧室E内的NO和Soot排放均较低,具有较好的排放特性。     

旋流风口的数值模拟与试验研究

旋流风口的形状较为复杂,其建模情况影响着室内流场和室内自净时间。为了研究旋流风口的入流条件对室内流场的影响,对真实和简化的旋流风口物理模型进行数值模拟,并对采用旋流风口送风时的室内温度分布和CO2浓度进行试验测试,从而验证旋流风口物理模型建模方法的正确性。研究结果表明,合理给出轴向速度和切向速度的简化物理模型,可以准确的模拟旋流风口的室内流场,这样就不用花费大量的计算资源去计算真实的物理模型。     

柴油机燃烧过程涡流室内瞬态温度分布的研究

采用激光莫尔偏折技术 ,结合高速摄影方法 ,对 S1 95柴油机燃烧过程涡流室内的瞬态温度分布进行了测试研究 ,定量描述并详细分析了燃烧过程涡流室内的温度分布规律及其变化历程     

燃料电池用离心压缩机设计与数值模拟

从压缩机模型级数据库中选型,得到压缩机基本几何参数,对轮盖型线和叶片型线重新进行设计。应用流动分析软件对该压缩机内部流场进行了模拟,性能预测结果表明能够满足燃料电池对压缩机的要求。     

基于Fluent软件的某型飞机燃油箱氧气浓度仿真分析

主要基于流体仿真软件Fluent对某型飞机油箱内氧气分布进行了三维非定常计算。采用标准k-ε湍流模型、有限体积法离散方程,并采用分离式求解器、SIMPLE算法耦合求解速度、压力;压力项离散采用PRESTO!格式;其他方程对流项采用一阶迎风格式。利用这种建模和分析方法可以对燃油箱内的氧气分布和充氮过程进行较好的分析,同时也可为系统改进和优化设计提供新的思路和方法。     

车用柴油机燃烧和热流分析的数值研究

利用商用软件STAR—CD及ES—ICE对某D6114柴油机在的缸内燃烧过程进行了数值模拟计算,分析和比较了不同喷油提前角对缸内燃烧过程和燃烧室表面热流的影响。研究结果表明：喷油提前角提前,柴油机缸内的燃烧效果优于喷油提前角推迟,燃烧过程中缸内的压力和温度比推迟喷油提前角时要大,同时缸内的最高燃烧压力和最高温度也高;喷油提前角对缸盖和活塞顶壁面平均热流的影响与其对缸内平均温度的影响相似,对缸套壁面的影响是喷油提前角提前越早,传给缸套的热流越小。数值计算结果为高功率、高强化和低热损的柴油机设计提供理论依据。．     

压缩空气/燃油混合动力发动机工作特性的数值模拟

以一种四行程压缩空气/燃油混合动力发动机为研究对象,应用热力学理论建立了它的两种工作模式———四行程压缩空气动力模式和内燃机模式的数学模型,并对两种工作模式的工作特性进行了仿真研究。仿真结果表明,转速在低于1500r/min时,四行程压缩空气动力模式具有良好的经济性和动力性能;转速在1500～3500r/min范围内时,内燃机模式具有良好的经济性和动力性能。故知,四行程压缩空气动力模式适宜在低速、低负荷时运行,而内燃机模式适宜在高速、大负荷时运行。