水蒸气对煤粉MILD燃烧特性影响的数值模拟

基于IFRF炉子结构,在一次风喷口与二次风喷口之间增加一个水蒸气喷口,通过数值模拟方法研究了水蒸气流速对煤粉MILD燃烧的影响.结果表明,随着水蒸气流速的增加,一次风与二次风混合点提前,炉内烟气湍流混合作用增强,火焰尺寸增大,温度分布更为均匀.水蒸气流速的增加促进了碳的氧化反应并抑制了气化反应,但峰值温度和总的NO排放量分别下降了57,K和23×10^(-6),前者是由于烟气的稀释作用大于氧化放热作用,而后者则是由于气化作用生成的还原性物质抑制了NO的生成.

O_2和水蒸气对煤粉MILD燃烧影响的数值模拟

水蒸气具有与焦炭发生气化反应、降低燃烧速率等特点,空气中掺混水蒸气可能成为促进煤粉MILD燃烧实现的一种手段。基于IFRF的炉子结构,通过数值模拟研究了不同O_2和H_2O体积分数对煤粉MILD燃烧的影响。研究结果表明,不同O_2体积分数下,H_2O体积分数的增加使炉内温度分布更均匀,焦炭的气化反应比例提高,利于MILD燃烧的实现,热力型NO由798×10-6降为121×10-6。随O_2体积分数的升高,炉内温度峰值及整体温度均明显上升,较高的炉温促进热力型NO生成的同时也极大地促进了气化反应,并抑制了燃料型NO的生成。

中空玻璃珠/环氧树脂复合材料导热系数的有限元模拟

通过有限元模拟方法,用ANSYS软件建立了4种中空玻璃珠随机分布的中空玻璃珠(HGB)/环氧树脂复合材料的数学模型,计算得到了复合材料常温下的导热系数,并与文献中的试验结果进行了对比。结果表明:HGB的热绝缘效果非常显著,随着HGB体积分数增大,HGB/环氧树脂复合材料的导热系数线性减小,模拟结果与文献中的试验结果相符,证明了模拟结果的准确性。

水煤浆MILD燃烧数值模拟研究

为解决水煤浆常规燃烧存在的运行稳定性差等问题,以IFRF炉为研究对象,采用数值模拟方法尝试对水煤浆燃料进行了MILD燃烧研究。结果表明,在燃料输入功率不变的条件下,水煤浆MILD燃烧相对于常规旋流燃烧,流场的回流区域更大,烟气循环更加强烈,整体的炉膛温度更低,分布更加均匀,峰值温度最高降低了227 K,燃烧反应速率更慢,燃烧反应区面积存在区域更大,整个炉膛基本处于低氧氛围下,尾部烟气中的NO_x排放降低了50%以上。此外,水煤浆浓度的改变对炉膛流场几乎没有影响,但可以降低炉膛整体温度以及尾部烟气中NO_x排放。

废液焚烧炉SNCR脱硝性能影响因素的数值模拟研究

为获得废液焚烧炉选择性非催化还原(Selective Non⁃Catalytic Reduction,SNCR)脱硝较优的工艺参数,以四面墙错冲布置的脱硝喷枪为研究对象,运用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模拟的方法分析了氨水的粒径及喷射速度对SNCR脱硝性能的影响规律。结果表明,粒径为200μm既满足所有液滴均在反应区蒸发完全以及获得较大的中心区(氨氮摩尔比大于1的区域),又能保证水蒸气与烟气混合均匀。液滴粒径为300μm时,通过改变液滴的喷射速度对蒸发完全的粒子数目影响较小,但将喷射流速保持在20~25 m/s时可获得较大的中心区面积且利于NOx的脱除。将脱硝喷枪的喷射角度向下倾斜能显著促进液滴的蒸发,形成更大的中心区,并使水蒸气与高温烟气混合更加均匀,从而获得更好的脱硝效果。

锅炉二次风道流动特性的模拟优化

以武汉武锅能源工程有限公司设计的二次风道为对象,运用数值模拟的方法考查了改造前后二次风道各出口空气的速度分布和质量流量分配情况。结果表明,通过布置弧形挡板,风道出口速度的均匀性显著提升,最大变异系数Cv由29%下降到9%,而且还避免了因风速不均引起的烧边现象。此外,改进后风道各出口空气的流量分配非常接近理想工况,与理想工况的偏差从9.9%缩小到2.1%。

碱回收锅炉脱硫喷枪的模拟研究

以碱回收锅炉的脱硫喷枪为对象,运用数值模拟的方法研究雾化粒径大小、喷射速度和雾化角度对脱硫效果的影响。结果表明:液滴初始雾化直径对蒸发完全时间和水蒸气分布均有较大影响,粒径为400μm的液滴蒸发完全所需时间是粒径100μm的3.96倍;喷射速度和雾化角度对蒸发完全时间和水蒸气分布的影响程度各有不同,但均远小于雾化粒径的影响。

SCR脱硝系统喷氨格栅的模拟优化

以锅炉的选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)脱硝系统为研究对象,运用数值模拟的方法分析原喷氨格栅结构下烟气与氨气的混合效果,对其结构和布置形式进行优化调整,发现缩小喷氨圆管上喷氨孔的直径并采用两侧布置大孔径中间布置小孔径的形式,可增强氨气射流的穿透力,NH3摩尔浓度的变异系数Cv最高下降20%,烟气与氨气混合均匀性得到大幅提升。

富氧燃烧烟气压缩脱硫脱硝的实验研究

富氧燃烧技术是实现CO_2捕获的重要方式,研究表明其特有的烟气压缩纯化过程可实现NO_x、SO_2的协同脱除。本文在可在线监测的加压实验台架上开展实验,探讨了干态和湿态条件下影响NO_x、SO_2脱除的因素及二者间相互影响关系。结果表明,加压有助于NO转化为NO_2,干态下高浓度SO_2会抑制此过程。湿态下加压会促进NO_x和SO_2转变为硝酸和硫酸,NO_x的脱除率与系统压力和初始NO浓度成正比,SO_2的存在一定程度上会抑制NO_x的脱除,但NO的存在则对SO_2的脱除有益。

固体吸附剂对CO_2的高压吸附性能研究

在高压吸附仪上研究了硅胶、MCM-41、13X、SBA-15四种固体吸附剂对CO_2的高压吸附性能,考察了温度、压力、结构性质和吸附热对吸附剂吸附量的影响.结果表明,高压下四种吸附剂对CO_2的吸附均属于物理吸附,且随着压力增大吸附剂的吸附性能增强。吸附量的大小变化分为两个阶段,不同阶段影响吸附量的因素不同。四种固体吸附剂的高压吸附实验表明,理想吸附剂的选择需要从吸附量、对温度的敏感性以及孔径大小和分布等综合考虑.