煤粉锅炉高温空气燃烧研究

对125 MW四角切向燃烧煤粉锅炉炉膛内的燃烧、传热过程进行研究,预测了不同空气温度下炉膛内的流场分布、温度分布和气相浓度分布。结果表明:各种工况下,炉内高温区出现在燃烧器区域,随着炉膛高度的增加,温度逐渐降低;相比低温区,高温区内的CO浓度较高,CO2和O2浓度较低;从各燃烧器喷口出来的气流围绕一个切圆运动,切圆直径内和贴近炉墙的气流速度都较低,其他区域气流速度较高;在达到工业生产要求的炉内温度时,二、三次风使用高温空气,可以降低总空气量和煤粉消耗量,同时还可以减少污染物的生成量,达到节能减排的目的;随着空气温度的升高,炉膛内同一截面的温度更加趋于均匀,这样水冷壁各管吸热均匀,有利于锅炉水循环的稳定性。     

甲烷在不同空气温度下MILD燃烧的数值模拟

采用Realizable k-ε湍流模型和EDC燃烧模型对甲烷进行了不同预热空气(303 K和673 K)下的MILD燃烧数值模拟。模拟结果显示:预热空气下炉内温度明显高于常温空气下,而氧气含量则低于常温工况;模拟的CO峰值随着预热空气温度的升高向炉膛中心发生了迁移;对NO的预测,预热空气下的模拟值高于常温工况下,但是总体来讲,模拟炉内的NO含量很低。模拟炉内的近燃烧器区域出现了低温高氧区,表明以燃烧化学反应速率低为显著特征的MILD燃烧,在炉膛进出口处,存在强烈的烟气卷吸混合稀释,针对此区域的燃烧,湍流混合影响可能大于化学反应的影响。     

高炉煤气无焰纯氧燃烧过程数值模拟

采用ANSYS FLUENT对高炉煤气的无焰纯氧燃烧过程进行数值模拟,获得燃烧反应后燃烧室内的温度场以及组分浓度场。研究结果表明:无焰纯氧燃烧(OF)技术与同等条件下的空气燃烧(AF)相比,火焰区域的温度分布比较均匀,实现了"无焰化",炉内最高温度将近2100K;OF组在整个炉膛轴向范围内NO_x浓度增加缓慢且趋于稳定,OF组中NO_x生成速率及生成量均远低于AF组,无焰纯氧燃烧大幅度降低了NO_x生成。     

烧嘴喷口间距对炉内温度场、流场和浓度场的影响

以高温蓄热式加热炉为例,运用Fluent软件,研究了烧嘴喷口间距对炉内温度场、流速场分布的影响。研究结果表明:当烧嘴喷口间距增大时,虽然天然气和空气更容易扩散到整个炉膛燃烧,但是若距离增大到超过一定的程度,射流的偏转角度也会增大,造成炉内流速分布不均匀,降低炉膛内的平均温度,同时还会推迟天然气和空气混合,造成燃料燃烧不完全。当烧嘴喷口间距为450 mm时,炉内平均温度最高,而且温度分布最均匀。     

燃料管插入深度及空气系数对平焰燃烧器燃烧特性的影响

通过搭建自行设计的实验平台,进行空气助燃的平焰燃烧实验,观察火焰形状,研究燃料管插入深度和空气系数对温度分布和NOx浓度的影响.结果表明:随着燃料管插入深度的减小,峰值温度下降,温度分布更加均匀.当插入深度为0mm时,形成的火焰盘形状更加清晰,实现了平焰燃烧.在生产实践中,要综合考虑燃烧温度与NOx生成量的影响,在1....     

炉膛长度对烟气自循环工业炉燃烧的影响

高温空气燃烧技术中炉膛长度对炉膛内的燃烧特性及火焰特性有重要的影响.针对不同炉膛长度对烟气自循环工业炉进行了模拟研究,得到随着炉膛长度的增加温度分布及NOx排放的规律,并对其产生原因进行分析.最终发现实验炉膛长度为1.0 m时炉膛内燃烧比较稳定,温度分布均匀,NOx排放量较少.     

高温空气燃烧炉内燃烧特性的数值研究

采用数值模拟法,研究了高温空气燃烧炉内不同空气预热温度、氧气浓度和燃气入口温度对火焰特性和NOx生成和排放的影响规律。研究表明,在提高空气预热温度、降低氧气浓度条件下,在较大范围内进行燃烧,火焰体积变大,炉内温度的峰值相应降低,温度分布更均匀,NOx的生成量大幅度降低。提高燃气入口温度,可抑制燃料和空气在主燃烧区的混合,使火焰内反应物的分布更加均匀,抑制了热力NO的生成,从而减少了NOx的排放量。     

蓄热式燃烧器优化设计数值模拟

借助于数值模拟的方法,完成了蓄热烧嘴的优化设计,分析了蓄热式烧嘴关键结构——空气和煤气喷口距离及入射角度对燃烧流场、温度场和浓度场的影响,结果表明:(1)烧嘴喷口距离在15D～20D间调整和角度在3°～9°间改变对炉内整体温度水平和温差大小结果影响不大,燃烧高温区主要集中在炉膛的中部,温度梯度较小,温度分布很均匀,炉膛中心区域内温度差在100℃以内。(2)烧嘴喷口间距小时,喷口角度不宜过大,否则会出现燃烧不完全现象。当烧嘴喷口间距过大时,喷口角度不能过大也不能过小。综合分析确定烧嘴结构在18D、5°组合状态下燃烧效果最优,性能最稳定。最后通过实验证明实验烧嘴炉内温度场和浓度场分布规律与计算结果一致。     

富氧空气对锅炉燃烧特性的影响

富氧燃烧方式以其节能效果显著广泛应用于工业加热过程中,基于此,对此技术进行了研究。采用计算流体动力学软件,对富氧天然气锅炉的燃烧过程进行了数值计算,分析了空气中氧气体积分数对炉内燃烧特性的影响,同时借助实验数据对数值计算结果进行了验证。研究结果显示:随着空气中氧气体积分数的增加,炉膛内高温区域变窄,炉膛内温度分布不均匀性增强;在氧气体积分数低于40%时,随着氧气体积分数的增加,火焰理论燃烧温度、实际最高燃烧温度均显著升高,排烟温度急剧下降,但当氧气体积分数超过40%时,影响相对减弱;相反,氧气体积分数对炉膛平均温度的影响很微弱,几乎无关。     

燃气炉内燃烧工况对NOx生成特性的影响

降低NOx的排放量是燃气炉洁净燃烧过程的重要研究内容之一。建立单烧嘴平焰燃烧炉实验模型，通过准确测量炉内温度场和烟气中NOx，研究了空气预热和空气不预热两种工况对炉内火焰特性、温度场和烟气中NOx生成特性的影响规律。研究结果表明：空气预热工况下燃烧区和炉膛顶部温度场更加均匀，进而有效降低烟气中NOx的浓度。     

进口空气速度对小型燃油锅炉燃烧影响的数值分析

针对不同进口空气速度对卧式小型燃油锅炉燃烧情况的影响进行了数值模拟仿真,分析了炉膛内的速度场、温度场以及二氧化碳质量分数的变化情况。结果表明:当进口空气流速增大时,锅炉炉膛内的流体速度、最高温度有所增大,而二氧化碳的排放有所降低,锅炉炉膛内的速度场、温度场以及二氧化碳质量分数分布都变得更加均匀。这主要是由于空气速度的增大,提供了更多的氧气,同时增强了燃料与氧气间的混合,使得化学反应速率增大,炉膛内燃烧更充分,传热传质过程都有所改善。但过大的进口空气流速会增大锅炉的损耗,带走更多的热量而降低炉膛内的温度。因此,选择合适的进口空气速度有利于燃油锅炉的安全高效运行。     

降低热媒炉NO_x排放量的数值分析及验证

对某热媒炉NOx排放量超标的问题进行研究。采用CFD手段,对其进行结构优化设计;采用空气分级燃烧技术,预测NOx排放,得到了不同工况下的炉内温度及O2、CO和NOx等浓度分布。数值预测和试验结果都表明:在采用空气分级燃烧技术的情况下,增大二次空气量可以有效地减少NOx的生成排放,很好控制燃烧产物对大气的污染;在数值模拟中观察到随着二次空气量的增加,炉膛最高温度和平均温度降低,火焰或向一侧偏斜。该研究为空气分级低NOx燃烧系统改造效果的预报和应用提供重要参考依据。     

浅谈自身预热式高温氧化排烟罩

为了克服传统生物质炉具因中低温燃烧、空气供应不足、可燃物和空气混合不均匀、不充分、燃烧时间短而出现的排放黑烟、焦油、CO等不节能、环境污染问题,研发一种集成空气-烟气喷吹换热、高温燃烧和旋流燃烧新技术,二次空气喷吹高温排烟管实现烟气余热回收和二次空气预热,二次空气在炉膛顶部区域旋流使可燃性废气浓缩并和二次空气充分混合,实现可燃性尾气长时间高温氧化的自身预热式高温氧化排烟罩.     

反射炉炉膛燃油数值模拟及污染物生成分析

对燃烧过程的数值模拟已成为工业炉窑辅助设计、优化运行、故障诊断等环节的重要手段。运用PDF燃烧机理模型对反射炉燃油雾化燃烧及污染物的生成过程进行了数值模拟仿真,定量考察了燃料射流速度、空气预热温度和燃料预热温度、氧浓度的不同对炉膛内温度场变化和热力型NO浓度分布的影响规律。计算结果符合燃烧规律和污染物生成机理,为炼铜厂反射炉的节能减排,设计及优化提供了理论计算依据。     

O_2/CO_2燃煤锅炉燃烧过程的数值模拟

O2/CO2燃烧技术应用于燃煤锅炉是捕获和储存CO2的有效方法之一。高浓度、高比热值CO2的存在对煤粉的着火特性和锅炉炉内的温度场分布有重要影响。利用Fluent流体力学软件,以300MW煤粉锅炉为物理模型,对比煤粉锅炉在O2/CO2与空气下炉内温度场分布的差异,分析含氧浓度、二次风温度对锅炉炉内温度场的影响。结果表明:煤粉在O2/CO2比空气气氛下着火有所延迟,火焰中心位置升高,炉内的整体温度偏低,燃烧稳定性差;随富氧程度和二次风温的增加,煤粉燃烧与火焰传播特性改善,当O2/CO2体积比为29/71时炉内温度水平提高较快,与空气助燃条件下炉内温度分布接近。     

旋流对烟气自循环燃烧室影响的数值分析

在烟气自循环燃烧器的环形空气通道中添加了旋流叶片,分析了旋流对炉内速度、温度和组分浓度及污染物生成的影响。研究表明:旋流叶片可以起到良好的导流作用,能有效地组织燃烧室内的流场,使空气射流外翻卷吸大量高温烟气回流,增强了反应物的混合和燃烧,提高了炉内的温度水平。由于烟气回流反推燃料,使燃料一进入炉膛就剧烈反应,形成了局部高温区域,导致NO的大量生成,但是烟气自循环燃烧器的稀释作用,使NO的排放仍在较低范围内。     

浅谈循环流化床锅炉对氮氧化物的影响

通过对NO_x生成机理及NO_x排放影响因素的分析探讨,结合循环流化床锅炉自身的特点可知,在循环流化床锅炉中,燃料型NO_x在氮氧化物排放中占主导地位,循环流化床锅炉控制NO_x的排放浓度应从入炉燃料的自身特性、炉膛内燃烧温度、炉膛内过量空气系数、配风方式、物料的循环倍率等方面着手;在燃料一定,炉膛内的燃烧温度控制在850～900℃,配风采用分级配风形式时,选择合理的脱硫剂及还原剂的品质、粒径及喷入量,可有效地控制NO_x的排放浓度。     

逆向式高温蓄热空气燃烧过程的数值研究

逆向式高温蓄热空气燃烧是一项节能、环保的新技术。数值研究了氧气浓度和燃气流量的变化对逆向式高温空气燃烧火焰特性的影响。适当地降低燃料进口流量和预热空气中的氧气浓度 ,可以使温度场分布更加均匀 ,减少炽热火焰的产生 ,并大幅度地减少NOx 的排放。     

50 MW生物质循环流化床炉膛燃烧二维模拟

通过Fluent软件对220 t/h的生物质循环流化床的炉膛进行简化,建立二维模型并对其进行燃烧模拟;通过对炉膛内的温度场、O2、CO2等组分的模拟结果进行分析,得知炉膛下部处生物质燃料燃烧最为剧烈的位置发生在炉膛下部4m截面位置处,在该位置的燃烧反应消耗绝大部分一次风,炉膛内其他截面的温度沿炉膛高度总体呈现下降趋势,燃烧温度较低且变化范围不大,对不同粒径的生物质燃料在炉膛内的燃烧情况分析,得知小粒径的固相颗粒在炉膛内燃烧的更加充分并且消耗更多的O2.     

平焰半预混燃烧NOx排放特征的实验研究

采用半预混、强旋流平焰燃烧方法,以液化石油气为燃料,通过改变空气过剩系数和旋流数工况进行燃烧实验,用热电偶测量温度,烟气分析仪测量NOx浓度,研究分析了炉膛温度、过剩空气系数及旋流数对平焰燃烧NOx排放的影响.结果表明,分别取3组不同的空气过剩系数1.06、1.23和1.37后,它们在1.76旋流数下所达到的最高温度是1 159℃、1 057℃、993℃;而NOx浓度分别为60×10-6、 60×10-6、30×10-6.