炉膛辐射传热数学模型及其仿真

为了准确计算炉膛内的辐射传热量,以辐射传热计算的假想面模型为基础,把锅炉炉膛沿高度方向分区,以炉膛内的燃烧与辐射传热过程为研究对象,建立了比较精确的炉内传热一维集总参数模型,推导出计算真实壁面和假想壁面有效辐射力的矩阵表达式, 然后通过求解介质的 能量方程,获得了炉内的一维温度分布以及各区段水冷壁的吸热量和热流密度。模型可以实现传热与燃烧子模型间的耦合求解,只需根据锅炉运行的外部参数便可实现炉内传热的自动计算。计算结果与其它文献三维模型的预测值非常一致,但由于模型采用了一维简化处理,收敛较快,可以满足电站实时仿真计算的需要。

考虑段间辐射修正的三元模型

针对连续加热炉建立了假想面法模型.在计算辐射直接交换面积时,考虑了炉顶压下对炉内传热的影响.以某厂3#加热炉为研究对象,模拟了钢坯加热过程;并将计算结果与传统的三元模型计算结果相比较,分析传统三元模型误差产生的原因,最后将通过各假想面的热流加入到三元模型的炉气能量平衡方程中,以修正屏蔽段间辐射造成的误差.修正的三元模型与假想面法模型计算结果相差较小,满足精度的要求,因此可以应用到在线跟踪计算中.对于在线运行的三元模型,当燃料量和燃料配比变化较大时,应提前计算生产过程中典型的燃料供给和分配下的各假想面传递的能量,生成数据文件,以便于实时调用.

氧煤在炉膛内的燃烧方式分析

采用高温预热氧化剂或提高射流速度的方式,可将氧煤燃烧和MILD燃烧相结合,氧煤燃烧可以得到较高CO_2浓度的烟气,约90%,便于实现燃煤过程的CO_2捕集和封存(CCS),而MILD燃烧模式下的氧浓度整体水平较低,从而降低了煤的化学反应速率。利用煤粉的反应动力学参数,建立了氧煤燃烧炉膛的辐射传热模型,同时对不同氧浓度下煤粉燃尽时间和炉膛温度分布进行了计算。结果表明:煤炭颗粒的燃尽时间随着氧浓度和燃烧温度的降低而延长,且在低氧浓度下(<10%),氧浓度的变化对燃尽时间的影响程度增大,而燃烧温度的变化对燃尽率的影响不大。煤样固定碳含量高,则炉膛介质温度整体提高,随着氧浓度的降低,燃烧峰值降低且位置稍有延后,且温度分布趋于均匀化。

炉膛容积对氧煤燃烧方式的影响

基于已建立的一维辐射传热计算模型,引入温度波动系数,进一步讨论了不同炉膛容积对介质温度分布、氧煤燃烧模式转化的影响。结果表明:在MILD燃烧模式下,空间温度波动范围可缩小至±5%左右,温度波动系数随着氧浓度的降低逐渐减小,在低氧浓度(<10%)下,温度分布逐渐趋于均匀;随着炉膛容积的增大,炉膛截面热负荷和容积热负荷减小,介质温度随之降低,且使得炉膛介质温度会在相对较高的氧浓度下趋于均匀化,更易实现MILD燃烧模式。

75t/h燃气锅炉炉内传热数学模型与数值模拟计算的研究

文章计算辐射传热以区域假想面模型为基础,把炉膛沿烟气流动方向分区,以炉膛内最为复杂的燃烧器区域的燃烧与辐射传热过程为研究对象,建立炉内能量平衡方程,并求解出炉内燃烧的一维温度场,以及水冷壁的吸热量和热流密度。计算结果与三维模型的实测数据非常一致。由于模型采用了一维简化处理,收敛结果较快,可以快速得到电站需要的数值。