花瓣稳燃器流场的数值模拟与特性分析

建立了三维(360°)贴体坐标及复杂曲面几何计算模型;数值模拟了花瓣稳燃器的流场;理论分析了花瓣稳燃器的流场特性及掺混特性,研究了花瓣稳燃器的稳燃原理。花瓣稳燃器的设计使得风粉气流与回流烟气的热混合边界增长;除中心回流区外在每个花瓣后面都形成一个径向回流区,与中心回流区融合在一起,引导煤粉气流与高温烟气对流混合,提高了二者的热质交换强度,延长了煤粉在回流区内的循环时间,为煤粉颗粒的着火燃烧提供了稳定热源,有利于煤粉特别是低挥发分煤及低负荷的着火与燃尽。本文工作为花瓣稳燃器的优化设计提供了理论依据。

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。

旋流燃烧器的稳燃及其结构优化分析

简要叙述了国内常见几种旋流燃烧器的稳燃措施,从燃烧器流场和煤粉颗粒运动轨迹的角度分析了对低挥发份煤燃烧稳定性的影响。介绍了新近研究的花瓣稳燃器及其流场特点。指出该稳燃器在加速煤粉气流与高温回流烟气之间的混合时,避免煤粉气流过早向二次风扩散,引导煤粉颗粒进入回流区,有利于燃用低挥发份煤和低负荷稳燃及降低NOx排放等。另外,还介绍了ABT公司最近推出的“弓形”低NOx燃烧器;最后,提出了旋流燃烧器,并提出了旋流燃烧器结构优化的建议。

旋流燃烧器的稳燃性能分析

针对旋流燃烧器燃烧低挥发份煤的稳燃问题,介绍了扩口、扩锥、浓淡燃烧、齿环稳燃器等国内外的稳燃措施,采用数值方法模拟了旋流燃烧器一次风流场,详细分析了旋流燃烧器的流场特性。分析得出,扩口、扩锥、浓淡燃烧等稳燃措施没有考虑煤粉气流进入炉膛与高温烟气的迅速混合问题。在这些稳燃措施的流场中,煤粉气流进入炉膛,除脉动外,首先沿回流区外缘流动,向外扩张,而不是迅速与热烟气混合,因此,对于低挥发份煤不能起到良好的稳燃作用。提出了解决旋流燃烧稳燃问题的新的研究方向,拓展了稳燃理论,介绍了花瓣形稳燃器,为旋流燃烧稳燃技术的发展提供了新思路。

新型旋流燃烧器——花瓣燃烧器的研究与应用

针对旋流燃烧器燃烧低挥发分煤时存在的问题,提出了一种既能起到良好稳燃作用又能降低NOx排放的新型旋流燃烧器——花瓣燃烧器。该燃烧器充分考虑了煤粉气流与高温烟气的迅速强烈混合问题,能在其背流面形成径向和轴向多种回流区,增大进入回流区的煤粉量,有利于低挥发分煤(贫煤和无烟煤)和低负荷运行时煤粉的着火与稳燃,并降低NOx的排放。介绍花瓣燃烧器工作原理,分析其流场特性,论述其优越性。经在某电厂燃用贫煤的210MW机组锅炉中应用,取得了稳燃不结渣的效果。

煤粉旋流燃烧器掺混系数的研究与分析

以往作为衡量旋流燃烧器稳燃性能的指标通常有回流区的尺寸(长度和宽度)、回流量、煤粉浓度等参数,而对煤粉气流在炉内与回流区高温流体混合的早晚及混合强度未曾提及。该文提出了掺混系数这一新概念,用以衡量煤粉与高温回流烟气之间掺混速度和掺混强度。应用数值模拟的方法得到扩流锥稳燃器、花瓣稳燃器和普通旋流燃烧器及花瓣燃烧器的流场,并对其掺混系数进行了分析与研究。同时给出了花瓣燃烧器和普通燃烧器在燃烧贫煤时55%负荷下的温度分布。研究得出掺混系数可以很好地反应回流区边界上的掺混程度,为旋流燃烧器的设计提供了新的依据。

旋流煤粉燃烧第四类稳燃技术

将国内外旋流燃烧器现有的稳燃措施根据其稳燃原理分为3类.分类分析现有稳燃措施不能适应低挥发分煤稳燃的原因和存在的问题,分析得出:扩口、扩流锥、浓淡燃烧、齿环稳燃器等稳燃措施都没有考虑煤粉气流进入炉膛后与高温烟气迅速混合问题.在这些稳燃措施的流场中,煤粉气流进入炉膛,除脉动外,首先沿回流区外缘流动,向外扩张,与二次风混合过早,而并不迅速与热烟气混合;煤粉气流与高温烟气的混合动力为二者之间的横向湍流脉动,混合强度弱.因此,对于低挥发分煤不能起到良好的稳燃作用.提出了第4类稳燃技术花瓣稳燃器,该技术充分考虑了煤粉气流与高温烟气间的掺混速度和前期掺混强度.花瓣稳燃器能够在其背流面形成轴向和径向多种回流区,使得煤粉颗粒与高温烟气间的混合动力除横向湍流脉动外还有宏观对流混合,加大了二者之间的热质交换强度.