燃气锅炉绝氮燃烧数值模拟分析

本文阐述了数值模拟技术在燃气锅炉绝氮燃烧上的应用,根据燃气锅炉相关设计参数及运行数据,通过燃气锅炉仿真数值模拟,分别在空气燃烧工况、绝氮(CO_(2)+O_(2))燃烧工况、变负荷工况进行流场和温度场数值模拟测试;过量空气系数为1.15与1.1时不同氧气、二氧化碳比例的锅炉燃烧情况;以及变负荷下燃气锅炉的运行燃烧情况。为燃气锅炉绝氮燃烧试验装置奠定坚实的理论基础。

超超临界双切圆燃烧锅炉多煤种掺烧下水冷壁结渣特性的数值模拟

对某1000 MW超超临界双切圆燃烧锅炉水冷壁结渣特性进行数值模拟,探究多煤种掺烧对水冷壁结渣特性的影响规律并提出减少结渣的配煤原则。数值模拟结果表明:双切圆燃烧锅炉在燃烧时形成反向相切的双椭圆,长轴所对燃烧器近壁面温度水平较高,结渣倾向较高;当与煤种Ⅲ(高热值低灰分)、煤种Ⅱ(中等热值中等灰分)掺烧时,煤种Ⅰ(低热值高灰分)的入炉比例大于40%,炉膛各部位结渣倾向显著提高;煤种Ⅰ入炉比例为20%的工况能满足安全运行需要;配煤位置显著影响颗粒沉积的部位及沉积速率:当多煤种掺烧时,将煤质特性较差的煤种置于较低层燃烧器更为合理,煤种入炉比例相同时,调整入炉位置可以降低10.17%的颗粒沉积量,从而降低水冷壁结渣倾向。

供热机组低压缸近零出力低压流场和温度场数值模拟与分析

为研究低压缸切缸运行后,汽轮机鼓风、水蚀等安全问题,为供热汽轮机切缸运行提供理论指导。论文采用SSTκ-ω湍流模型和非平衡相变模型,以某350MW供热汽轮机为研究对象,对次末两级流动进行数值模拟,深入分析切除低压缸后,不同冷却流量下低压末两级蒸汽流动特性、温度变化及蒸汽凝结特性,分析异常工况。计算结果表明:该机组切缸后,流动恶化和鼓风超温等异常工况主要在低压缸进汽流量由60t/h下降至20t/h的过程中。冷却流量下降到60.1t/h时,进汽角增大,蒸汽偏转冲击叶片背部,叶栅通道沿流向压差减小甚至出现逆压区,在末级形成涡流;冷却流量下降到40.3t/h时,末级进入鼓风工况;随着冷却流量进一步下降,在30.4t/h时发生鼓风超温,末级动叶顶蒸汽温度超过100℃。

贯流锅炉表面燃烧改造后热力性能的数值模拟研究

采用表面燃烧器是目前贯流锅炉低氮改造的主流技术。基于ANSYS软件,以实际运行的锅炉为研究对象,对贯流锅炉进行表面燃烧改造后的燃料和空气混合物的流动特性,温度特性,传热特性及排放特性等热力性能进行数值模拟研究,得出冷热态燃料和空气混合物及烟气的流动速度特性,热态烟气流场分布,炉膛内的温度场及CH_(4)分布,CO_(2)和NO_(x)的浓度分布,水管壁面温度分布等。通过模拟发现,烟气经过第一回程出口时其流动方向发生改变,并且由于烟气流通截面的缩小,随着不断靠近第一回程出口处,烟气速度不断增大,在内侧管和外侧管所形成的通道中存在最大速度。通过对受热面辐射热负荷计算发现,表面燃烧改造后,辐射热负荷远较锅炉原设计时采用扩散式燃烧器时显著减小。烟气第一回程处外侧水管受到未经充分换热的高温烟气高速的垂直冲刷,造成该处部分外侧水管温度较高,过热和热疲劳应力的反复作用使该处水管易产生密集型裂纹。从传热学的角度分析得出贯流锅炉表面燃烧改造后第一回程出口处的水管易产生裂纹是由于过热疲劳所致。

燃烧器间距和偏转角度对对冲锅炉燃烧特性影响数值模拟

对某台600 MW对冲锅炉进行燃烧器布置优化,对三层燃烧器采用改变间距和燃烧器角度偏置方案,采用数值模拟方法研究不同方案下锅炉燃烧特性。数值模拟结果表明:墙侧燃烧器向内偏斜5°后,炉内流场发展更充分,对冲效果更强;中上燃烧器上移过高,燃烧器所在高度炉膛横截面高温区不对称现象明显,这不利于炉膛截面热负荷偏差的控制;当采用燃烧器偏置5°布置后,墙侧燃烧器火焰明显向炉膛内偏斜,向内挤压,使得中间两只燃烧器火焰长度变长,炉内高温区域更加向炉膛中心聚集。不采用燃烧器偏置时,工况2屏式过热器下部炉膛横向截面上高温区域面积占比最小,采用燃烧器偏置后,高温区面积占比大幅增加,不利于屏式过热器结渣现象的控制,并且NO x排放浓度显著提升。

四角切圆锅炉不同燃烧器布置角度结渣特性数值模拟研究

为研究燃烧器布置角度对大规模掺烧低灰熔点烟煤锅炉的燃烧特性和结渣倾向,采用CFD方法对一300 MW四角切圆燃煤锅炉进行研究。结果表明,当燃烧器布置角度为38°时,温度分布均匀,火焰充满度高,燃烧稳定,但炉膛壁面易出现结渣;当燃烧器布置角度为42°时,高温火焰集中在炉膛中心,壁面温度降低,结渣倾向较小,但煤粉难以充分燃烧。综合考虑,当燃烧器布置角度为40°时,具有良好的燃烧效果,且结渣风险较低,可实现锅炉稳定运行。

660MW锅炉低负荷下燃烧特性的数值模拟研究

针对某电厂660 MW锅炉开展了低负荷下的炉内燃烧过程数值模拟研究,对比锅炉在30%BMCR(锅炉最大连续蒸发量)负荷和100%BMCR负荷下运行时炉内的燃烧特性,分析低负荷对炉内燃烧过程的影响。结果表明:低负荷工况下,炉膛内能保持较好的流场充满度,流场和温度场分布均匀,燃烧组织合理,可保证煤粉颗粒的着火和燃烧;30%BMCR负荷相较于100%BMCR负荷,锅炉中心纵截面平均温度降低了35.88%,燃尽区温度差距变大;低负荷工况能减弱火焰贴壁对炉膛热负荷的影响,改善壁面热负荷的分布情况,使煤粉更易着火、燃烧更充分。

激光熔覆熔池温度场及流场数值模拟研究进展

简述了激光熔覆熔池的受力,包括表面张力、黏性剪力、重力以及保护气压力等,并从组织生长和熔池流淌对熔覆层的形成机理作了简要分析。同时,对激光熔覆仿真模拟中采用的不同热源模型的能量分布规律和方程进行了归纳,包括表面高斯热源、表面环形热源、高斯体热源、椭圆球热源、组合体热源等。在此基础上,分类评述了近年来国内外激光熔覆熔池温度场及流场的数值模拟方面的研究进展,并分析了各种热源模型的优势及不足,总结了不同热源的适用环境及获得的温度场、流场分布规律。此外,对熔池自由液面的研究方法进行了总结,归纳了温度场流场数值模拟模型的验证方法。同时,针对激光熔覆熔池数值模拟研究存在的问题,分别从数值模型、边界条件等方面进行了归纳,最后对其未来的发展方向进行了展望。

八机八流中间包流场温度场模拟研究及优化

以八机八流中间包为研究对象,利用Fluent软件对不同内部结构的中间包流场、温度场进行数值模拟。结果表明原型中间包存在钢液出口速度不稳定,温度差值大等问题。通过在中间包内部设置挡坝、挡墙+导流孔等措施可以使中间包生产状态得到改善,钢液运动轨迹线有序合理,各流出口钢液速度曲线平缓。同时,钢液温差降低,温度场较为均匀。最佳方案下中间包第1流出口与第4流出口温差降低至2.48 K,与流入口温差降低至7.1 K,达到了提升后续生产质量与生产效率的优化效果,为八机八流中间包内部结构的优化研究提供理论指导。

航空发动机燃烧室出口温度场数值模拟研究

针对当前现有数值模拟方法在对航空发动机燃烧室出口温度场研究分析时,存在模拟结果精度低、时间成本高的问题,提出一种新的数值模拟方法。简化燃烧室结构,分析航空发动机燃烧室性能;引入温度场有限元法,构建温度场数学模型;通过fluent软件,实现对温度场的数值模拟;利用最小二乘方法,完成对温度场的重建。通过实验验证,新的数值模拟方法可以实现对燃烧室出口温度场更高精度的模拟,且模拟的时间成本能够得到有效控制。

330MW前墙燃烧煤粉锅炉炉内温度场的数值模拟及优化

某电厂330MW机组锅炉采用双调风旋流燃烧器,前墙布置。该厂实际运行中一次风速与设计值相比相差较大,较大的一次风速造成了燃烧器一次风管磨损严重,同时后墙水冷壁高温腐蚀的可能性增大。该文提出保持原燃烧器一次风管尺寸不变,减小中心风管直径、增大一次风流通面积以减小一次风速的改造方案。为研究改变中心风管直径后的4层燃烧器对炉膛燃烧的影响,采用数值模拟的方法对该型锅炉炉内的温度场进行数值计算,得到5种不同方案下该型锅炉炉内的温度场分布,并分析了中心风管直径的改变对炉内温度场的影响规律,即后墙近壁区温度随着中心风管直径的减小呈现先降低后升高的趋势。通过对5种方案数值模拟结果的比较分析,得到了对炉膛后墙安全性影响最小的方案,为电厂的实际改造提供参考。

闪速炼铜余热锅炉辐射室流场温度场数值模拟

针对某大型闪速炼铜炉余热锅炉,提出采用计算流体动力学(CFD)技术模拟锅炉辐射室内流场和温度场的模型和方法.模型中考虑湍流计算、化学组分扩散计算以及传热计算.通过对初始方案和若干调整方案模拟结果的比较分析,掌握在辐射室中部布置挡板,并在辐射室入口处喷入硫酸盐化风时的辐射室流场及温度场总体分布规律.结果表明:辐射室挡板对于高温烟气扩散并充满整个辐射室至关重要,位置和尺寸对流场及温度场的整体形态具有决定性影响;盐化风应喷入到高温烟气的前冲途径上,以有效打散高温烟气团,降低烟气的前冲动能.

1000 MW锅炉污泥掺烧温度场数值模拟

采用FLUENT软件对电站锅炉污泥掺烧温度场进行数值模拟分析。分别对污泥掺烧比例为0,1.3%,2.9%,4.8%的煤燃烧情况下的温度场进行了比较。结果表明:随着污泥与煤粉掺烧比例的增加,污泥与煤粉的混合物中灰分含量增加,可燃物的含量减少,水分大幅增加导致炉膛中心温度出现明显的变化。

突扩燃烧室流场及温度场的数值模拟

通过建立圆管状突扩燃烧室内流动及传热的数学模型，对燃烧室内的流场及温度场进行了数值模拟，讨论和分析了突扩燃烧室内的流场与温度场的分布规律及影响因素。研究结果对突扩状燃烧器的设计具有指导意义，所建立的数学模型可作为设计中进行定量分析的有效手段。

全氢罩式炉中氢气流场和退火钢卷温度场的数值模拟

采用ANSYS软件对全氢罩式炉中氢气流场和退火钢卷的温度场进行了数值模拟。结果表明:罩式炉进气口的氢气流速最大,向上逐渐减小,内罩顶部最小;两股氢气流在内罩顶部汇合后向下流动,流速逐渐增大,对流板部位的氢气流速小于12 m/s;加热结束时,4号钢卷的外热点与冷点之间的温差最大,1号钢卷的最小;保温结束时,4号钢卷的外热点与冷点之间的温差最小,约为100℃,其温度最均匀;冷却结束时,2号钢卷的外热点与冷点之间的温差最小,其温度最均匀。

日钢异型坯结晶器流场及温度场的数值模拟及分析

通过运用FLUENT软件,对日照钢铁BB2断面异型坯进行结晶器流场及温度场的数值模拟及分析。对比不同拉速、过热度和浸入式水口插入深度条件下的流场变化,模拟出不同条件下的坯壳表面温度和坯壳厚度,为后续的质量改进提供了有力的理论依据。

对冲燃烧锅炉掺烧污泥炉内燃烧及碱金属分布模拟研究

以某660 MW对冲燃煤锅炉为对象,采用数值模拟方法研究了掺烧干化污泥时炉内燃烧及碱金属分布情况,分析了掺烧位置、过量空气系数和污泥Cl含量对炉内燃烧及碱金属组分分布的影响。结果表明:掺烧污泥后,侧墙壁面区域碱金属质量浓度较高,采用中上层燃烧器层掺烧污泥可降低碱金属的排放速率和燃尽风燃烧器附近区域金属壁温;提高过量空气系数不仅可提高煤粉燃尽率,还可以降低侧墙贴壁区域碱金属质量浓度;降低污泥中Cl含量可有效降低烟气中的碱金属质量浓度和其他碱金属向NaCl的转化率。实际锅炉掺烧干化污泥时,建议采用中上层燃烧器掺烧,并适当降低过量空气系数以降低掺烧对炉内受热面的沾污、结渣和碱金属型高温腐蚀风险。

煤矿低浓度瓦斯热氧化中蜂窝陶瓷燃烧流场数值计算

为研究煤矿低浓度瓦斯在蜂窝陶瓷燃烧流场内流动、燃烧、传热反应,借助数值模拟手段,建立了包含周期性条件、甲烷燃烧机理、湍流-层流流动特性的矩形微通道模型,通过对其变参数分析,解析预混气体流速、甲烷体积分数和预混气预热温度变化对蜂窝陶瓷燃烧流场的影响。结果表明:预混气体流速主要影响燃烧流场内的火焰面传播速度和最高火焰温度,速度越大,火焰面前沿的温度梯度越大;甲烷体积分数的降低导致火焰面位置明显后移,火焰面处峰值与化学反应速率明显下降,流场内的温度下降;预混气进气温度提高时,火焰的峰值温度上升,化学反应速率增大。

四角切圆煤粉锅炉燃烧温度场的数值模拟

四角切向燃烧煤粉锅炉的炉内过程是一个非常复杂的湍流流动与燃烧化学反应过程.利用流体力学软件"F luent"对此锅炉燃烧情况进行数值模拟,得出炉内的温度场.通过对锅炉燃烧温度场的模拟预测温度场的趋势,结果完全符合炉膛燃烧的规律.锅炉燃烧温度场的模拟对于锅炉的安装和改造有指导意义.

天然气锅炉富氧燃烧模拟

基于我国能源短缺现状,在天然气锅炉的实际应用方面,需着重研究如何提升锅炉燃烧效率。而富氧燃烧是提高天然气锅炉燃烧效率的实现途径之一,其通过增强燃料燃烧达到提升火焰温度来提高能源利用率的目的。本文基于Fluent软件针对于北京某10 t燃气热水锅炉进行富氧燃烧模拟,着重研究了富氧燃烧状态下锅炉燃烧室内的温度分布、NO_(x)分布、锅炉NO_(x)排放量及其他燃烧特性,为后续的锅炉改造提供理论支持。