天然气柔和燃烧锅炉结构参数影响模拟研究

在天然气锅炉中引入柔和燃烧技术将大大降低NOx排放,高速未燃气卷吸高温烟气回流并与之快速掺混再燃烧是柔和燃烧的重要特征,因此,开展天然气锅炉关键结构参数优化设计以组织流场形成柔和燃烧所需的高温低氧反应气氛非常必要。基于天然气锅炉的工况特征,设计了热负荷15kW的模型燃烧室,采用数值模拟手段详细研究了燃烧室高度、喷嘴孔径、喷嘴相对位置及烟气出口尺寸对燃烧室流场、组分场及关键参数——烟气回流比的影响规律,并最终确定了燃烧室结构优选方案,对天然气锅炉柔和燃烧机设计提供理论基础数据。     

数值模拟在电站锅炉烟风道优化设计中的应用

分析讨论了电站锅炉烟风道的空气和烟气流动以及数值模拟方法在烟风道设计优化中的应用。燃烧系统风道设计能否保证空气分布平均一致,决定了燃烧器是否在设计条件下运行,从而决定了NOx排放水平和燃烧效率。SCR(Selective Catalytic Rednction)系统中烟道的设计能否确保进入SCR的烟气流场的均匀性,决定了SCR系统运行的效率和安全。数值模拟的方法能够分析烟风道内的流动情况,为优化改进烟风道的气流分配提供了设计和分析工具。通过实例说明数值模拟方法在锅炉风箱和SCR烟道改进优化实践中的应用。     

增压富氧燃煤锅炉省煤器的设计与优化

以300MW机组煤粉炉省煤器为例,对锅炉常压空气燃烧、常压富氧燃烧和5种不同增压(6MPa)富氧燃烧方案下的锅炉对流受热面尺寸、烟气流量、烟气侧传热系数和压降等参数进行了计算和分析,根据基于经济性分析的单位换热量换热器总费用最小的原则确定省煤器的最佳设计结构.结果表明:与常压空气燃烧相比,常压富氧燃烧下烟气体积流量减小了28.5%,对流传热系数减小了11.5%;增压富氧燃烧下的烟气体积流量减小了98.82%,随着烟气流速的增大,受热面面积减小,烟气侧传热系数和压降增大;最佳方案中的烟气流速为1.54m/s时,单位换热量换热器总费用约为常压空气燃烧下的60%,烟气侧压降为582.65Pa,烟道截面积仅为常压空气燃烧下的7.8%.     

石化炼厂瓦斯气低氮燃烧设备燃烧特性数值研究

以某石化工厂动力分厂常见的动力锅炉为分析对象,采用CFD软件FLUENT对其整体锅炉燃烧状况进行数值模拟,得出了锅炉低氮燃烧过程中整体速度场、温度场和氮氧化物浓度场特性,分析了低氮燃烧器的各流场特点及烟气再循环技术对锅炉低氮燃烧的影响规律。研究结果可为锅炉低氮燃烧器的设计方法和锅炉低氮调节方法提供参考。     

内部烟气循环技术在低氮燃烧器中的应用

利用计算燃烧学技术,采用数值模拟手段结合试验及实际工程应用详细研究了配套WNS锅炉的燃天然气燃烧器的燃烧特性,对燃烧器内部的压力、流速、烟气回流量、混合流场、燃烧室的直径等参数进行了分析对比,并最终确定了燃烧器及燃烧室的结构优选方案,对燃天然气燃烧器和低温燃烧设计提供理论基础数据。     

烟道式余热锅炉进出口烟道烟气流场数值模拟

在杭锅集团生产的某台燃机余热锅炉设计阶段，根据初步设计的结构形状和尺寸，对锅炉整体流场进行了数值模拟。结果表明：出口烟道90度拐角对锅炉尾部受热部件处烟气均匀性影响很小；但在进口烟道处，采用原设计结构将产生很大的回流区。就此对进口烟道作多种方案的改进设计，并进行数值模拟，为最终的锅炉定型提供参考。     

CFD用于斜向三叉烟道流量分配及流场均衡的工程实践

大型电站锅炉尾部烟道均为分叉结构,分叉烟道的流场状况与布置其后的烟气换热器换热效率密切相关,在改造工程中烟道布置不能满足设计规程要求的情况下,如何使新增的烟气换热器达到设计指标是必须考虑的问题。利用CFD数值计算,结合工程实例对斜向三叉烟道的流场优化进行了探索,并得到实际运行数据的验证。     

钢铁厂烧结废气双通道余热锅炉流场数值模拟

为了研究双通道余热锅炉内烟气流场的分布情况,基于Fluent平台,采用可实现的k-ε双方程模型和多孔介质模型,对某钢铁厂双通道烧结余热锅炉内流场(压力场、温度场、速度场)进行数值模拟。结果表明,余热锅炉烟气阻力和炉膛出口排烟温度的数值模拟结果与锅炉实际运行结果比较符合,说明数值模拟准确度较高,理论模型可行;锅炉高温与低温烟气通道结合区域存在烟气走廊,结构不够合理;另外,锅炉进出口由于缺乏合适的导流装置,流场不均匀程度较大。研究结果可为双通道余热锅炉结构改进提供理论指导。     

生物质颗粒预燃室燃烧试验与数值模拟

对生物质锅炉进行了生物质颗粒的燃烧试验,以了解其燃烧情况,同时进行了生物质颗粒燃烧的数值模拟,分析研究炉内的速度场、温度场和组分浓度场。对比数值模拟和试验数据,可知烟气出口处温度与数值模拟结果吻合较好,且锅炉燃烧性能良好,试验还测得在烟气出口处温度较高易结焦,可为以后锅炉改造提供方向。     

余热锅炉中分层燃烧和NO_x排放特性的数值模拟

针对余热锅炉入口烟气中有机物浓度变化的情况,采用数值方法模拟了不同分层燃烧条件下余热锅炉内的燃烧特性和NOx排放规律,对锅炉喷口分层布置进行优化设计。分析了有机物质量分数分别为2.655%、5%和10%时,不同喷口层数(2层、3层和4层)和不同喷口分布位置对余热锅炉内有机物燃烧以及NOx生成的影响。根据NOx排放和余热锅炉热利用的情况,得到不同有机物浓度下各自的最优喷口布置方案。     

燃气轮机燃烧室内部流场的冷态模拟与优化设计

利用流体分析软件STAR-CD对一个燃气轮机燃烧室的内部流场完整真实的几何结构进行了三维的冷态模拟；得出其内部的流场分布，对其加以分析，找出原设计中存在的问题，并加以改进，得出更加合理的流场分布，从而指导燃烧室的结构设计。改进后的数值模拟结果表明，改进措施的效果是十分明显的，所建立的流动分析系统为燃气轮机燃烧室的优化设计提供了强有力的计算分析工具。     

燃气轮机燃烧室内部两相流动数值模拟与结构优化

针对燃气轮机低污染燃烧室内部流动的特殊要求，基于燃烧室完整真实几何结构进行三维的冷态模拟和两相流动模拟，分析内部的流动规律以及原始设计中存在的问题。通过改进燃烧室几何结构，得出更加合理的流场分布，从而指导燃烧室的结构优化设计。改进后的数值模拟结果表明：所采取的改进措施的效果明显，所建立的流动分析系统可以进行燃气轮机燃烧室的优化设计。     

柴油机燃烧室改进的模拟仿真研究

首先介绍了柴油机燃烧室设计的尺寸特点,然后再在原燃烧室的基础上对它的尺寸做了一些改进,并通过大型CFD分析软件AVL-FIRE对修改后的燃烧室模型进行了流场数值模拟,计算出缸内流场的流动分布,对比分析得出燃烧室尺寸对气体流动的影响。     

喷射式燃烧器气体流动与燃烧数值模拟

对一国产30kW车用喷射式加热器的燃烧器内气体流动与燃烧进行了数值模拟。由计算分析知．燃烧器导流体切向进气道所进空气射流可加强混合气的混合燃烧,并在导流体底部形成一绕中心轴线的涡流环,因该涡流环中心存在低压,从而可使部分下游燃烧的高温气体在燃烧室尾部缩口的配合下向中上游回流。该回流在燃烧室中下游产生一个绕燃烧室中心轴线的回流环,该回流环既可使高温回流气体维持燃烧器的续燃温度．同时还可加速混合气的燃烧。但从燃烧室的温度场分布图看,其高温区有所偏后,这对燃烧室在不同空燃比下的续燃稳定性不利．且易造成排气温度过高,使热效率下降．因此燃烧室缩口须适当前调．以使回流区前移。     

涡流室式LPG柴油双燃料发动机燃烧模型

根据涡流室、主燃室中气体流动过程的质量和能量的交换关系 ,建立了涡流室式 LPG ( liquefiedpetrdeum gas) /柴油双燃料发动机准维燃烧模型的方程 ,提出了如何使两种不同性质燃料的燃烧在同一个燃烧过程中相互联系、相互作用的燃烧模型。根据模型提供的方程 ,对缸内燃烧过程和 NOx 的生成进行了模拟仿真 ,将其同发动机台架试验的结果进行了验证、分析和讨论。     

带扩张段构型超声速气流中横向射流数值模拟

针对带扩张段构型的发动机燃烧室,采用欧拉-拉格朗日仿真方法研究喷注方式、喷孔参数及隔离段燃烧室构型的改变对于射流雾化效果的影响,用以更好地指导发动机设计.结果表明,在保证发动机总体流量不变的条件下,喷孔孔径减小或者喷孔总数量减少使得液气动量通量比增大,有利于同时增大单孔射流穿透深度以及液滴展向宽度.贫燃工况下如当量比为...     

微型燃气轮机燃烧室性能影响因素的探讨

针对微型燃气轮机燃烧室性能的各种影响因素(进气条件、燃料热值、燃烧室结构等)对燃烧稳定性和燃烧效率的影响,介绍了国内外相关实验和数值模拟研究现状,分析了燃烧室主要污染物的生成机理和影响因素,以及降低氮氧化物排放浓度的技术措施。     

Numerical Simulation of Transpiration Cooling for Sintered Metal Porous Strut of the Scramjet Combustion Chamber

The strut structure in a scramjet combustion chamber is used to inject fuel into the main stream. The environment surrounding the strut in the scramjet chamber is supersonic flow at very high temperatures. Thus, the leading edge of the strut is easily ablated due to aerodynamic heating. This study analyzes the effect of a transpiration cooling scheme using a sintered metal porous media surface to protect the strut from ablation. Numerical simulations are used to study the transpiration cooling for different strut structures and coolant conditions. The influences of these parameters on the transpiration cooling of the strut are analyzed for a main stream Mach number of 2.5 and a total temperature of 1700 K. The surface temperature can be reduced to a safe temperature with a coolant mass flow rate through the porous media of 27.5 kg/ m²-s. The coolant flow near the leading edge is most important, with less flow needed downstream.     

强制卷流燃烧室对改善柴油机油气混合研究

提出一种强制卷流燃烧室概念,即通过设计燃烧室的特殊结构从而促进燃烧室内气体卷流运动,达到加快油气混合速度的目的。使用AVL Fire软件对两种强制卷流燃烧室和一种传统燃烧室进行了仿真对比分析,计算结果表明两种强制卷流燃烧室均能够明显加快燃烧速度、提高燃烧效率;将新设计开发的双卷流燃烧室在单缸机试验平台上进行了试验验证,结果表明油耗率降低7.5%,主燃期缩短6.9%,从而验证了仿真计算过程的正确性和强制卷流燃烧室的有效性。     

基于CFD数值模拟的柴油机性能研究

为研究燃烧室结构对柴油机性能的影响,利用CFD程序对不同缩口直径和深度的燃烧室内的气流特性、喷雾特性、燃烧特性以及排放特性进行数值模拟。结果表明,柴油机的性能与燃烧室的结构形状关系密切。缩口直径较小,燃烧室深度较深的燃烧室3能形成良好的气流特性,燃烧室内滚流强度保持较好,喷雾油粒的索特平均直径小,雾化效果较好,缸内平均温度和平均压力值较大,NO生成量最高,所以其排放特性仍需改善。研究结果为燃烧室的设计提供了依据,便于柴油机的各种性能均能达到良好的水平。