明火烧嘴炉内燃烧过程的数值模拟

利用热流体模拟软件STAR-CD的EBU燃烧模型,结合热力NOx生成模型以及辐射模型,对明火烧嘴炉内燃烧过程的温度场和NOx等各种烟气成分浓度场进行了数值模拟,分析了不同燃气流量和采用烟气回流之后对炉内工况的影响.所得结论对试验起到进一步的指导作用.     

空气单蓄热式烧嘴燃烧过程的数值模拟及其参数优化

文章建立了空气单蓄热式烧嘴的物理数学模型,采用FLUENT软件对蓄热式烧嘴的燃烧过程进行了三维数值模拟.研究表明,煤气和空气约在炉宽方向6～7m处燃烧完全,炉宽方向3～7m的区域为高温段,温度最高峰值约在5m处;炉内平均温度随煤气负荷和二次空气预热温度的增加而增加,随一次风比例的增加而降低;煤气负荷和二次空气预热温度对炉内温度场分布的影响最为显著,空气系数次之,而一次空气量的影响较小.     

炉内喷钙脱硫过程中炉膛温度及脱硫剂混合的数值模拟

借助CFD软件平台,对一台四角切向燃烧煤粉锅炉炉内喷钙脱硫过程进行数值模拟,通过对几种方案的比较,确定最佳设计参数。     

高温竖窑煅烧区的燃烧数值模拟

利用Fluent的前处理软件Gambit建立了高温竖窑煅烧区的几何模型,并利用Fluent软件进行了数值模拟。采用标准的k-ε湍流模型、一般的有限速率模型以及P-1辐射模型进行模拟,成功地计算出燃油燃烧的温度场和浓度场分布情况,验证了数值模拟所用模型和数值模拟结果的可靠性,为研究炉内燃烧状况和实际生产运行中工艺参数的调整提供了依据。     

氧气高炉风口前燃烧带数值模拟

根据气膜传质控制理论,在物料平衡和能量平衡的基础上,建立了O2高炉风口前燃烧带数学模型,模拟了不同鼓风速度和O2湿度条件下风口前燃烧带内气体各组分浓度场和温度场分布情况。模拟结果表明：改变鼓风速度可以调节风口前燃烧带气体温度和浓度分布,从而调节O2高炉软熔带形状及煤气流分布;增加鼓风湿度可以降低风口理论燃烧温度,增大还原煤气中H2含量。     

空气单蓄热烧嘴燃烧过程的数值模拟与设计参数优化

建立了空气单蓄热烧嘴的物理模型和数学模型,采用CFD软件对蓄热式烧嘴的燃烧过程进行了三维数值模拟.研究表明:蓄热式烧嘴的火焰行程方向、火焰形态与空气和煤气入射的配合角度密切相关;高温空气的入射角度对火焰行程的方向影响较煤气更大,并对烟道排烟量也有一定影响.通过实验研究对比验证了模拟的可靠性.     

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。     

直流电弧电渣钢包炉电磁场速度场温度场的三维数值模拟

应用保角变换，采用贴体坐标，建立了非规范正交曲线坐标系的直流电弧电渣钢包炉钢液与两相流的电磁场、速度场、温度场的三维数学模型，用ψ＾→－ω＾→法进行了联立耦合数值计算，在生产过程中测量电磁场与温度场，预测与实测结果基本一致。     

镍铁矿热炉内电弧等离子体的数值模拟

电弧热是矿热炉内热量的主要来源,对镍铁矿热炉冶炼工艺过程中的炉内升温阶段极其重要。本文建立了直流矿热炉中电弧等离子体的三维数学模型,采用磁流体动力学方程组(MHD)和麦克斯韦方程组耦合求解了电弧等离子体的多物理场分布。通过对电弧的电磁场、温度场、速度场进行耦合求解,分析了电流大小对电弧等离子体的影响。结果表明：电弧等离子体呈“长钟形”,随着电流从30 kA增大到50 kA,电弧等离子体的高温核心区域增大,弧柱区域变粗,同时电弧的射流速度、温度呈非线性增长,传热效率有所提高。     

天然气单蓄热烧嘴富氧燃烧的数值模拟

建立了天然气单蓄热烧嘴的物理模型和数学模型,采用CFD软件对蓄热式烧嘴的燃烧过程进行了三维数值模拟。研究表明:氧气浓度的提高可以提高炉内温度,增加火焰的长度和直径,提高烟气黑度,从而加强炉内的传热。     

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。     

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。     

烧结工序中燃烧与传热过程的数值模拟

为了优化带式烧结机的热过程,系统地建立了烧结料层内的传热、传质和燃烧过程的数学模型,数学模型的仿真计算表明:烧结配料(碳含量、水分、助熔剂)、料层厚度、抽风机抽力、烧结机带速等对烧结工艺有重要影响,而通过分层布料等措施可以同时起到降低能耗和提高烧结矿质量的效果.     

豫兴Ⅱ型顶燃式热风炉燃烧室燃烧过程数值模拟

建立了豫兴Ⅱ型顶燃式热风炉燃烧室流动、传热、燃烧及辐射三维数学模型,对煤气在燃烧室内的燃烧进行了数值计算,对空、煤气混合燃烧过程中燃烧室内的流场、浓度场、温度场及火焰形状进行了分析。通过对实际热风炉的工业测试,验证了计算结果的正确性。结果表明:燃烧室出口处气体竖直方向最大速度与最小速度之比为1.1,蓄热室气流分布较均匀;燃烧室出口处烟气中CO最高浓度为510×10-6,煤气与空气混合良好,燃烧较充分;燃烧室出口截面上温差为6 K,温度分布较均匀;火焰在喷口出口处形成,燃烧火焰较短。     

燃油加热炉燃烧过程的三维数值模拟

对燃油加热炉的燃烧过程进行了三维的数值模拟。其中,对燃烧器的复杂几何形状没有进行任何简化,实现了包括炉膛的结构化网格划分。在前人的基础上发展了计算燃油燃烧过程完整的数学模型,其中,气相的湍流流动采用k-ε模型,液雾颗粒相的湍流流动采用随机轨道模型,湍流燃烧采用EBU Arrhenius模型,辐射传热采用离散坐标模型。计算得到了炉内流场、温度场、液滴分布、组分分布的详细信息,并对炉内的燃烧特性进行了分析和解释。计算结果为燃油加热炉的设计和优化提供了很好的参考依据。     

一、二次风量配比对旋流燃烧器燃烧过程影响的数值模拟

通过模拟燃油旋流燃烧器在一、二次风量配比不同的状况下,燃烧空间内CO、NO2的浓度分布,分析燃油旋流燃烧器燃烧过程中的燃料燃烧情况。通过对模拟结果分析,得到最佳配风比为：一、二次风量G1、G2分别占总风量G的30％、70％。     

余热锅炉分层燃烧数值模拟研究

分析了NRTS炉余热锅炉有机物分层燃烧的原理,模拟了NRTS炉余热锅炉内复杂的传热、传质过程。结果表明:喷入氧气除了起到了强化燃烧的作用外,还有冷却的作用;分层燃烧对余热锅炉局部区域有较大的影响。最后根据仿真结果调整了喷嘴位置的设置。     

不同炼厂干气燃烧和污染物排放的数值模拟

分析了天然气和3种不同炼厂干气燃烧和污染物生成特性。采用修正k-ε湍流模型、DO离散坐标辐射模型、PDF混合分数概率密度燃烧模型的模拟值与实验值吻合良好。结果表明,燃气和空气的混合过程控制着射流扩散火焰燃烧反应,因而天然气及炼厂干气的温度分布一致;燃气碳氢比影响燃烧CO摩尔分数值,天然气的碳氢比为0.25,小于炼厂干气的0.29,因而天然气火焰的CO摩尔分数值小于炼厂干气;燃气中的N2含量影响NO的生成量,4种燃气火焰的NO摩尔分数ROG-2ROG-3ROG-1NG,与燃气中N2含量的变化趋势一致。     

化学动力学机理耦合EDC燃烧模型对湍流扩散火焰的数值模拟

将化学动力学机理耦合燃烧模型进行湍流燃烧数值模拟有重要意义.在分析目前现有燃烧模型的基础上,采用CH4/空气化学反应动力学机理和EDC燃烧模型对燃烧器中的二维湍流扩散燃烧进行模拟,得到了燃烧温度、物种浓度随空间的变化曲线图,经分析发现,计算结果可以较好反应文献中的解析解.由此得出结论:将化学动力学机理耦合EDC燃烧模型可以较好地模拟湍流扩散燃烧的火焰结构,从而为工程实际复杂燃烧情况下的污染物、中间物种和痕迹量物种生成机理的研究提供基础.