HBS-LNSB Ⅲ 型旋流燃烧器回流区和着火距离的试验研究

针对某煤粉燃烧器的回流区和着火距离进行了试验研究。试验考查了中心风量、外二次风量、内二次风量以及内二次风旋流强度对回流区大小的影响规律,结果发现内二次风量的变化对回流区宽度的影响最大,中心风量对回流区与燃烧器的轴向距离影响最大。试验结果为不同煤种燃烧时的燃烧器配风选择提供依据。通过对各影响因素下煤粉着火距离的研究发现,针对着火距离短的易燃煤种,为了避免燃烧器喷口烧损,提高中心风量以及一次风速是最有效的措施。由于低负荷下炉内整体温度水平低,煤粉着火距离变长,可以适当提高易燃煤种的掺烧比例。对于着火温度较高的煤种,中心风量、内外二次风量的变化对于其着火距离均有明显的规律性,内二次风旋流强度的影响需要综合考虑旋流强度带来的风量变化的影响。不同煤种着火距离的工业试验为旋流燃烧器的配风选择提供了指导。煤种发生较大变化时应进行回流区与着火距离的工业试验,为燃烧器配风找到最优选择。

四角燃烧器射流向火侧相干结构涡的研究

利用IFA300恒温式热线风速仪和六线涡量探针及其定位坐标系统,测量了HG-2008/18.2-YM2型切向炉等温模型燃烧器区的涡量场,判别了涡量探针所测炉内空间点涡矢量的大小和方向,采用条件采样技术,研究了4股燃烧器射流向火侧形成的相干结构涡。研究发现:对于单股射流,引射(卷吸)主要发生在射流两侧,从而在两侧造成负压并出现旋转方向相反的旋涡;对于两股相交射流,射流偏转,出现了射流向火侧的剪切涡,以及由于横向射流干涉,在射流背部的尾迹涡。当四角燃烧器同时投运,燃烧器射流偏转且贴壁运行,射流向火侧有大的剪切涡出现,该涡即为相干结构涡;涡量场研究结果,也表明了最大的涡矢量在燃烧器射流的向火侧。相干结构涡的研究目的一为探讨涡中NOx的初生形态;二为研究涡对上炉膛内烟温偏差的影响提供理论依据。

一种低NOx旋流燃烧器流场特性的研究

介绍了国内某锅炉厂按引进日立-巴布科克公司技术制造的HT-NR3低NOx燃烧器的基本情况及其主要结构特点,并对这种燃烧器进行了试验研究.结果表明:该燃烧器的回流区为中间环状回流区,煤粉浓度分布为外浓内淡,与其回流区相匹配,具有良好的着火及燃烧特性.实际运行表明,该燃烧系统具有很好的低NOx特性,可以满足国内燃煤锅炉的低NOx排放要求.

燃用褐煤大型电站锅炉的设计特点

对燃用褐煤大型电站锅炉的燃烧方式、整体布置、炉膛容积热负荷、炉膛断面热负荷、燃烧器区域壁面热负荷等参数的选取,以及褐煤制粉系统选择等进行了全面的分析。分析表明,燃用褐煤的大型锅炉应以防结渣和沾污为重点,采用较大炉膛,较低的炉膛热负荷;制粉系统采用中速磨煤机或风扇磨煤机。总结了目前燃用褐煤锅炉的技术特点和发展趋势,可为新建锅炉设备选型提供参考。

低甲烷浓度煤层气部分预混式旋流燃烧器燃烧特性的实验研究

针对低甲烷浓度煤层气的特点,设计了150kW部分预混式旋流燃烧器,实验研究了燃烧器结构对低甲烷浓度煤层气燃烧的影响,考察了低甲烷浓度煤层气在燃烧器内的速度分布特性、旋流强度及甲烷浓度变化对温度分布的影响规律。结果表明：加装钝体结构的旋流燃烧器在燃用甲烷体积分数为20%的煤层气时,火焰长度降低,射流刚性增强,燃烧高效稳定;Z轴的逆轴向速度梯度范围随着直旋配风比的增加逐渐增大,射流刚性提高,中心回流区域变大;R轴的逆轴向速度梯度范围随着距离燃烧器喷口距离的增加逐渐缩小,回流区域变小,卷吸高温烟气的能力下降,不利于高效稳定燃烧;燃烧器喷口中心处的旋流强度随热负荷的增加而逐渐增大;当热负荷增加到50%以后,旋流强度随过量空气系数的增大而小幅度波动;当煤层气中甲烷体积分数为20%~30%时,随着甲烷浓度的增加,燃烧器出口的火焰形状呈现出变短变窄的趋势,燃烧稳定性提高,出口温度不超过1 000K,可以有效避免喷口被烧坏。

中心给粉燃烧器在燃用烟煤1025t/h锅炉上的应用

针对某厂燃用烟煤的1025t/h锅炉低负荷稳燃能力差,相邻燃烧器之间流场容易干扰的问题,进行了实验室冷态试验及工业试验研究,并将下层8只燃烧器改造为中心给粉燃烧器。结果表明:在外二次风叶片角度为35o时,中心给粉燃烧器有合适的中心回流区,既能防止相邻燃烧器的相互干扰,还能保证煤粉的及时着火和稳定燃烧,而双调风燃烧器在正常运行条件下没有回流区。与双调风燃烧器相比,沿射流方向的燃烧器中心区域,中心给粉燃烧器的烟气温度和升温速率较高,O2和NOx浓度较低;靠近侧墙水冷壁区域,中心给粉燃烧器的O2浓度较高,烟气温度较低。下层8只燃烧器改造后,锅炉热效率提高了1.03%,NOx排放量降低了13.74%,锅炉可以在110MW电额定负荷下不投油稳定运行。

百叶窗式水平浓淡燃烧器叶片结构改进的试验和数值模拟研究

通过冷态模化试验和数值模拟的方法,发现在采用传统叶片结构的百叶窗式水平浓淡燃烧器中存在有浓淡侧流量比偏大和叶片后有较大面积回流区的现象,这些现象是导致该型燃烧器在实际运行中发生烧损、堵粉和磨损的主要原因。在此基础上,通过将第1级叶片改为丘体型结构,第2、3级叶片中间开竖槽并适当调整叶片结构参数,可获得较理想的浓淡侧流量比和煤粉浓缩效果,并基本消除了浓缩器中的回流区结构。

预混可燃气火焰传播速度的研究

采用了传统的热力理论，在火焰上建立热能平衡式．该平衡式不仅考虑了新鲜混合气的热焓变化以及反应区过来的热量，更进一步考虑了燃烧反应本身的放热率．采用奇异摄动法得到预混丁烷气的层流火焰传播速度表达式，并与采用本生灯试验测试系统测得的预混气平均火焰传播速度进行了比较，得到了较为满意的结果．

适用于旋流燃烧方式煤粉炉炉内流动的数值模拟研究

以一台200 MW旋流式煤粉炉为研究对象,以数值模拟软件FLUENT6.0为计算平台,研究了适合于旋流燃烧方式煤粉炉内流动的数值模拟方法。结果表明,在采用燃烧器和炉膛分别进行网格划分和模拟的基础上,炉膛燃烧器区域为结构化网格模拟的结果伪扩散现象比较小,而且燃烧器区域的空气流场与理论上旋流燃烧器的射流特性相一致,与实验结果相比较,回流区相对长而短些,这主要是由于二次风量的增加以及缺少钝体的作用所引起的,而在定性上,模拟得出的速度场的分布和回流区的趋势符合实验得出的数据结论,由此可见,在模拟过程中所采用的模拟方法适合于旋流燃烧方式锅炉。

2种典型锅炉结渣问题分析和对策研究

锅炉结渣分为燃烧器区结渣和屏区结渣2种。详细分析了灰熔点指标、综合结渣指数Rz和RTSQ综合判断模型3种结渣判别指标。针对燃烧区和屏区不同的结渣问题,从运行优化、燃烧掺配、设备优化以及设计优化等方面进行了防结渣措施的探讨,并对燃用高、低灰熔点煤的新建锅炉的防结渣设计提出了合理的建议。

湍流模型对旋流燃烧数值模拟的影响

通过FLUENT数值模拟软件,选取标准k-ε模型和可实现k-ε模型结合非预混PDF火焰模型对旋流燃烧器的湍流流场进行了研究。对比湍流模型理论构建与实际应用所体现出的差异,发现在强旋流燃烧下,可实现k-ε模型能够更准确的模拟计算旋流燃烧的回流区和速度分布等流动特征。

烧嘴流速对辊道窑烧成带内温度分布影响的数值研究

建立了辊道窑烧成带的三维物理模型,借助计算流体力学(CFD)软件FLUENT6.0模拟烧成带的工况,研究烧嘴流速对烧成带内温度分布的影响,为辊道窑的运行提供了有益的参考,也为烧嘴研制的基础性工作提供理论支持。

直流煤粉燃烧器的煤粉火焰稳定问题

在紧靠燃烧器出口，组织好稳定的高温、高煤粉浓度和适当高氧浓度的“三高稳燃区”是实现煤粉火焰稳定和降低ＮＯＸ排放的关键。据此剖析了国内新开发的一些燃烧器的稳燃性能，也剖析了国外引起的一些燃烧器及其稳燃技术，提出和开发了一种新型高稳燃性直流煤粉燃烧器。

隧道窑预热带调温烧嘴对窑内温度的影响

为减小隧道窑预热带上下温差,利用计算机数值模拟对预热带调温烧嘴和预热带温度场进行研究。研究结果表明:在调温烧嘴其它操作参数不变时,预热带物料区上下温差随喷入窑内焰气占来流烟气量比例(1.5%～10%)、焰气速度(60～110m/s)、焰气与来流烟气温差(0～500K)的增大而减小。调温烧嘴的布置宜采用相错布置方式。

舰用增压燃油锅炉旋流燃烧器冷态流场数值模拟

借助Fluent软件,采用realizablek-ε湍流模型对增压燃油锅炉与常压燃油锅炉旋流燃烧器冷态流场进行数值模拟,得到相应的内部空气流场,对比不同结构参数对燃烧器内回流区的影响,对比分析回流区对重油燃烧流场的影响,得到利于燃烧的适宜结构参数,为该型增压锅炉的设计、改造提供依据。

电厂锅炉高炉煤气燃烧器改进试验研究

将回流区分级着火技术应用于低热值高炉煤气（ＢＦＧ）燃烧，设计了高炉煤气开缝钝体燃烧器，用于宝钢自备电厂１１６０ｔ／ｈ锅炉，代替原日本设计的隔栅式直流燃烧器。试验和三年运行结果表明，新型燃烧器稳定了喷口出口火焰，强化了高炉煤气在炉膛底部的燃烧，取得了降低炉尾烟温。

花瓣稳燃器回流区的特性分析

通过数值模拟的方法,详细研究了花瓣稳燃器的回流区特性,给出了花瓣稳燃器回流区的三维立体形状图和回流区长度、宽度、回流量、最大回流速度等特性参数,并对衡量煤粉颗粒与高温回流烟气间掺混速度和掺混强度的掺混系数进行了分析;与普通扩流锥稳燃器的回流区进行了比较。结果表明:花瓣稳燃器的特殊设计能够形成多种回流区,对于旋流燃烧器燃烧低挥发分煤和低负荷运行具有良好的稳燃性能。

相干结构涡中NO_x的初生形态

首次应用六线涡量探针测量了大型电站锅炉四角燃烧器射流形成的涡量场 ,发现了射流向火侧相干结构性质的涡 ,采用兰金复合涡 (RankineVortex)旋涡模型描述了该剪切大涡的尺度及其旋转速度 ,该剪切大涡的涡核半径r0 为 2 5mm ,流体微团作刚体式旋转的角速度为 - 1.5 6× 10 5r min ,应用粒子在相干结构中运动的研究成果以及燃料型NOx 的生成和破坏机理 ,分析了NOx 在相干结构涡中的初生形态 ,射流向火侧剪切大涡的结构里 ,在剪切大涡的边缘会形成富燃料区 ,当过量空气系数α <1时 ,燃料N会尽可能多地转化成挥发分N ,并且在还原性气氛条件下 ,燃料N转变为分子N2 ,由挥发分N生成的NOx 会大大减少 ;在剪切大涡的涡核内 ,是α>1的贫燃料区 ,设法降低过量空气系数α ,可以抑制NOx

分级着火油燃烧器的冷态实验研究

为了得到油燃烧分级着火的有效配置 ,解决将少量油和空气混合物送入回流区中心的问题 ,设置了带喷孔的中心套筒 ,并进行了一系列冷态试验。试验测定了燃烧器出口流场和喷雾密度分布 ,证明了上述方法的有效性 。

冷态花瓣形旋流燃烧器回流区特性分析

建立了花瓣形旋流燃烧器的物理模型,采用Fluent软件对不同内二次风切向速度下花瓣形旋流燃烧器出口的流场进行了数值模拟,分析了其回流区特性,并与冷态下的试验结果进行比较.结果表明:花瓣形旋流燃烧器能在瓣峰后形成轴向和径向回流区,径向的对流换热能起到很好的稳燃效果,提高了对低品质煤种的适应性;在一定范围内,切向速度越大,轴向回流区形成越快,但过大的切向速度会使径向回流区的面积减小.