循环流化床锅炉燃烧系统分析

考虑了循环流化床内气-固两相的流动、煤中挥发份的释放和燃烧、焦炭的燃烧、有害物质的生成与还原、传热等循环流化床锅炉内部进行的主要过程,采用小室模型,并用"环-核"流动结构描述固体颗粒沿径向分布的特性.对某75T/H循环流化床锅炉燃烧情况进行了数值模拟,得出了主要运行参数(循环物料率、温度等)对循环流化床锅炉炉膛燃烧的影响规律.     

基于风险检验技术的电站锅炉过热器评定方法

为了科学评价电站锅炉过热器的风险状况,制定合理的管理和维护策略,减少非计划停炉,研究基于风险检验（RBI）技术的过热器风险评定方法.研究过热器炉管的失效机理,建立适用于过热器炉管的高温烟气冲蚀因子和高温蠕变因子计算方法;结合我国超期服役、炉管材料初始缺陷等情况,提出基于剩余寿命参量的失效可能性修正系数;进一步确定合理的经济损失法来计算炉管失效后果,建立失效后果等级划分准则.通过对某末级过热器炉管失效的可能性和失效后果进行定量分析和计算,评定了炉管风险等级,制定了合理的管理和维护策略.     

600MW锅炉炉内气流流动特性的数值模拟

开展大型电站锅炉炉内气流流动特性的数值模拟,对于了解和掌握炉内气固多相流动特性、传热特性和燃烧过程具有十分重要的意义.本文在k-ε双方程湍流模型基础上,应用投影法,通过混合差分建立交错网格,对某600MW机组切向燃烧煤粉锅炉炉内气流的流动过程进行了计算机辅助数值试验(CAT).计算结果与冷态试验结果吻合较好.这对于预测炉内汽流结构具有很大的工程意义.     

四角切圆锅炉煤粉燃烧的数值模拟研究

采用Realizable k-ε湍流模型、随机颗粒轨道模型、EBU预混湍流燃烧模型、两步竞争反应的挥发分析出模型、扩散/动力碳颗粒燃烧模型和P-1辐射模型,对某电厂130 t/h四角切圆锅炉炉内的气固两相湍流流动、燃烧以及辐射传热等进行了数值研究,其中气相流场采用非交错网格的SIMPLE差分格式求解.研究结果表明,空气动力场与实验结果吻合的很好,颗粒轨迹符合实际运动状态,炉内温度分布与实际锅炉基本吻合,此研究为锅炉的高效率运行和改造提供了重要的指导意义.     

利用原型辐射传热模型进行锅炉炉内数值模拟

将原型辐射传热模型应用于炉内燃烧模拟,针对某电厂锅炉燃烧室进行了炉内流动、传热及燃烧过程数值计算,为锅炉的选型设计、运行优化及新型燃烧器的研制提供了手段。     

立管式蒸发式冷凝器传热特性的研究

蒸发冷却被应用于工业过程和空调系统中以降低不同流体的温度,其工作过程涉及空气和水的两相流、两相流的传热传质及传热和传质间的耦合.作者主要研究了立管式蒸发式冷凝器的传热特性,建立了一个一维、稳态的性能计算模型.实验结果表明,气-液界面的热阻是立管式蒸发式冷凝器热传递过程中的主要热阻,弹簧插入物有助于提高其传热性能.所得的结论为该种设备的设计提供了更多的参考信息.     

毛细作用气液分离过程的理论分析

针对分液冷凝换热器的毛细作用气液分离流动过程,建立了稳定流动情况下的一维数学模型.模型综合考虑了静压、重力、毛细压力、切应力的影响 ;考察了在稳定状态下孔径、孔数以及其组合方式对液膜高度的影响,同时还考察了入口干度和流量对液膜高度的影响;发现孔径和孔数对液膜高度影响基本相同,都是随着数值的增大而液膜高度减小.孔径为1.3 mm、孔数为8时液膜高度都分别为零,气液分离失效,但是干度和流量的对液膜高度影响趋势却相反.在干度为0.5、流量为0.058 kg/s时液膜高度也都分别为零,气液分离失效.     

升膜蒸发器内的两相流传热研究：—环状流的传热膜系数的相关

在升膜蒸发器内,以软化水为介质测定不同加热量、不同水量的气液两相流传热膜系数,分析影响传热膜系数的诸因素及变化关系;就升膜蒸发器内的最佳流型的环状流进行了传热膜系数的回归,得出实验条件下的传热膜系数的关联式,实测值与关联式的计算值相关良好.     

基于风险的乙烯裂解炉炉管失效概率分析

乙烯裂解炉炉管是裂解炉的关键部件,它的失效会带来火灾爆炸等严重后果。根据蒙特卡罗方法和美国石油学会的API581中的风险分析理论,对某石化公司的乙烯裂解炉炉管的失效概率进行了定量分析和计算。通过两种方法的结果比较看出,应用蒙特卡罗方法分析计算在蠕变和渗碳的相互作用下炉管的失效概率随着运行时间增加而不断增加;而应用API581中基于风险检验方法计算炉管在蠕变失效下的年失效概率,由于未考虑渗碳失效,所得到的失效概率相对于利用蒙特卡罗方法计算的失效概率要低。     

低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流数值模拟

对自激脉冲发生的物理过程进行分析，采用气液双流体理论，考虑圆孔射流的轴对称性，耦合振荡腔内的空化模式，建立二维非定常气液双流体模型的控制方程.采用气液两相流SIMPLE解法，对低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流进行数值模拟，追踪振荡腔内空化的演变过程，解释低压大流量自激脉冲射流的发生机理.     

不同入口流速下生物质锅炉尾部烟气凝结的数值研究

生物质燃料燃烧后所产生的烟气中含有大量的水蒸气, 在锅炉尾部添加冷凝换热器回收冷凝热可以有效提高系统热效率。选用的生物质燃料烟气中水蒸气的体积分数为27.9%, 基于Mixture模型并选用Lee模型作为冷凝传质模型对尾部烟气凝结的传热传质特性进行了数值模拟研究。假设流动为稳态, 湍流模型采用标准k－ε模型, 求解选用Simple算法, 研究了烟气侧不同入口流速下(1~4 m/s)温度场、流场及液态水体积分数的变化规律, 对翅片管换热器的表面传热系数及换热量进行了对比分析。计算结果表明, 随着入口流速的增加, 烟气出口温度逐渐升高, 壁面凝结速率不断增大, 而冷凝水量逐渐减少, 同时翅片管换热器的表面传热系数及换热量逐渐增加。     

水泥线窑头余热锅炉对流烟道流动特性研究

锅炉烟道流场设计是决定水泥线低温余热锅炉性能的重要因子.针对每年5000 t水泥线余热锅炉的烟道流动,采用标准κ-ε模型对锅炉烟道烟气流动特性、不同受热面布置方式的流场分布不均匀性进行了数值模拟研究.结果表明:锅炉废气引入弯管外侧聚集流动,而其内侧出现负压区;受热面管束可降低锅炉引入弯管所致的流动不均匀性.研究结果对水泥线余热锅炉烟道和受热面设计分析和锅炉运行安全性有重要意义.     

鳍片管省煤器结构优化的三维数值模拟

利用FLUENT6.2软件对气流横向冲刷鳍片管管束的流动和换热特性进行模拟,分析了管间距对换热和流动的影响,拟合出传热特性关联式,根据尾部烟道的速度分布特点采用变节距的排管方式对省煤器进行优化;并针对某200 MW锅炉省煤器采用多孔介质和热交换器模型进行模拟计算,研究表明:采用变节距排管方式的省煤器换热效果优于原来的省煤器,两者气体流动压降差别不很大。对电厂省煤器结构优化提高换热效率具有一定指导意义。     

太阳能在煤粉锅炉上的应用

通过对煤粉锅炉炉膛内的燃烧、传热过程进行数值计算研究,预测了不同空气温度下炉膛内的温度分布和污染物体积分数分布。结果表明,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,可降低总空气量和煤粉消耗量,同时还可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,有利于煤粉锅炉应用高温低氧燃烧技术。为了实现空气高温,可在锅炉尾部增设太阳能空气加热器,利用太阳能辅助烟气余热将二、三次风加热到873K以上。     

超临界CO2在螺旋管式冷却器内的传热特性研究

螺旋管结构紧凑、换热效率高,在CO₂气体冷却器中应用广泛. 超临界CO₂热物性变化剧烈,其在螺旋管内的传热特性异常复杂. 通过对不同冷却热流密度和质量流速工况下的数值模拟发现,螺旋管内超临界CO₂传热系数沿流动方向呈近似抛物线分布; 冷却热流密度越大,传热系数峰值越高,出现峰值的流动转角越小; 质量流速越大,传热系数峰值越高,出现峰值的流动转角越大; 不同热流密度与质量流速的比值决定整个流动方向传热系数的涨落,基于此提出了一个适用于均匀冷却螺旋管内超临界CO₂传热计算的关联式,可为螺旋管式气体冷却器的优化与设计提供参考.     

T型管内两相流分配特性数值模拟

T型管内气液两相流分配不均易导致换热器偏流和受热不均。为了优化T型管内气液两相流流动,以FLUENT为模拟软件,以流体流动参数和管子几何结构为研究变量,对T型管内流体流动进行数值模拟。发现流体入口液相体积分数越大,入口速度越小,液滴粒径越小,越利于流体均布;同时支管衔接处采取弯管结构较直管结构优越,其中入口速度对流体分布影响最明显,速度相差3个数值即可优化两个出口液相体积分数比差10%左右。结果表明,相应改变流体流动参数和管子几何结构能有效优化T型管内流体流动。     

埋管流化床内传热行为的微观尺度模拟研究

为了模拟埋管流化床内的流动和传热行为,将有限元方法(FEM)、基于非结构化网格的计算流体力学方法(CFD)与离散单元法(DEM)结合,建立了CFD-DEM-FEM耦合方法,并在此基础上采用k-ε湍流模型及考虑颗粒间和气固间作用的多向耦合传热模型.通过计算结果从微观尺度探讨了埋管流化床内的传热机制,分析影响床内传热的关键因素,得到换热管壁周围固含率和传热系数的分布规律,考察了流化气速对埋管周围传热系数的影响.数值模拟结果与实验结果基本一致,证实了CFD-DEM-FEM耦合方法模拟复杂气固流动和传热的可行性和准确性,为进一步了解流化床内热传递行为的机理、准确预测各种流化床内的传热以及开展流化床内多尺度流动-传热-反应流的模拟奠定基础.     

混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

富氧燃烧会对煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧特性产生重要影响。以130 t/h煤粉和高炉煤气混烧锅炉为研究对象,采用Fluent流体力学软件,对助燃气体（O_2/N_2）在3种不同氧气体积百分数（21%,23%,27%）工况下煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟。模拟得到3种工况下：炉内的温度场分布,烟气流场特性,火焰长度。模拟结果表明：随着氧气浓度的增加,燃料着火速度更快,燃烧更稳定,出口烟温逐渐降低,炉内烟气流速逐渐减少,强化了炉内传热效果,提高了锅炉热效率。     

应用于低压省煤器的H型鳍片管传热分析

锅炉排烟温度过高会造成热损失,增设低压省煤器对于降低电厂排烟温度,提高电厂热经济性,保护空气预热器的安全运行具有重要意义。H型鳍片管是一种广泛应用于低压省煤器的换热元件。本文以一种H型鳍片管为例,通过数值模拟对其传热过程进行了分析,获得了H型鳍片管翅片侧表面传热系数和流动阻力随烟气流速和鳍片节距的变化规律。     

循环流化床外置换热器壁温偏差改进措施

为了解决660 MW超超临界循环流化床锅炉外置换热器中受热面的壁温偏差问题,通过数值计算,复现600 MW超临界循环流化床锅炉外置换热器壁温分布,并将该方法应用到相同尺寸的超超临界循环流化床锅炉外置换热器壁温计算中. 通过对边壁区域3片管屏工质节流,从工质侧解决超超临界循环流化床锅炉外置换热器壁温偏差问题,使受热面计算壁温偏差控制在30°C以内,实现受热面管材安全运行. 通过冷态试验,发现颗粒侧传热系数沿外置换热器宽度方向呈现马鞍形的双峰分布,传热系数最大值出现在距离边壁约0.2倍宽度范围内,通过调整边壁区域气体速度可以提高该区域的传热系数,为运行过程减缓局部偏差提供参考.