周界风翻角对切圆燃烧锅炉一次风射流影响的数值模拟

针对一次风射流刚性不足的问题,从燃烧器结构设计方面研究不同周界风翻角对其的影响,提出调整燃烧器周界风翻角角度的建议,并对周界风不同翻角进行数值模拟。数值模拟结果表明,当周界风翻角变大时,周界风与煤粉气流汇合推迟,有利于一次风气流的射程。该模拟结果对后续燃烧器结构的设计提供了一定依据。

Si_3N_4结合SiC高速烧嘴套管的研制

以工业用绿ＳｉＣ、硅粉为主要原料，选择合适的成型方法及成型用添加剂，研制出了Ｓｉ３Ｎ４结合ＳｉＣ高速烧嘴套管。该产品经某应用单位使用，表明其质量和使用性能接近同类进口产品，可广泛应用于辊道窑和车式窑炉。

不同湍流模型对强旋流动的数值模拟

在径向浓淡旋流煤粉燃烧器单相冷态试验的基础上 ,充分考虑旋转对湍流流场的影响 ,采用 k-ε双方程及其修正模型和二阶矩雷诺应力模型 (DSM) ,对旋流煤粉燃烧器出口强旋流场进行了数值模拟。数值计算结果表明 :k-ε双方程模型定性上可以预报出强旋流场的主要特点 ,但回流区的预报区域偏大 ,轴向速度的预报结果与试验值有一定差距 ,预报的回流速度偏低 ,速度衰减过快 ,这是由于 k-ε湍流模型采用了较多的简化和未考虑旋转对湍流的影响。采用基于旋转体系使湍流脉动加强和削弱两种作用的修正方法对 k-ε双方程的湍流耗散率方程进行修正。计算结果表明 :从旋转体系可使湍流能量加强出发的 Bardina涡量修正方法 ,预报回流区范围较标准 k-ε湍流模型缩小 ,更加接近于试验值。其计算结果优于使湍流脉动削弱的 Richardson修正。DSM模型对轴向回流速度和切向速度后期分布预报结果较上述模型有较大改善 ,可体现出湍流雷诺应力非均匀各向异性的特点 ,虽然此模型仍有收敛速度慢、计算时间长的缺点 ,但对预报强旋流动是一个精度较高、极具潜力的方法。图 9参 1

径向浓淡旋流煤粉燃烧器流动特性研究及应用

利用一维热膜风速仪系统测量了新型径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口的湍流流场 ,研究了一次风率和旋流二次风率对新型旋流燃烧器单相冷态流场流动特性的影响。在燃用贫煤和烟煤采用不同一次风率 670t/h锅炉上工业性试验表明 ,径向浓淡旋流煤粉燃烧器具有高的燃烧效率、低的氮氧化物 (NOx)排放量 ,长期运行没有发现炉膛结渣和水冷壁管高温腐蚀 ,在燃用贫煤 52 %、燃用烟煤 50 %锅炉额定负荷下可长时间无助燃油稳定运行。

射流间距对高温空气燃烧影响的数值研究

以高温空气燃烧技术为应用背景,对多股射流燃烧器的燃烧特性进行了数值模拟,讨论了燃料与空气射流喷口间距对燃烧特性的影响。采用标准的双方程模型计算流场,采用函数的PDF燃烧模型计算气体燃料的燃烧,采用离散坐标法模拟辐射换热过程。NOX模型为热力型NOX,炉膛尺寸为800mm×800mm×1400mm,燃料喷口为圆形,直径为10mm,位于中心。空气喷口设计为5个等面积的圆形置于燃气喷口周围。计算结果表明,由于射流之间的相互作用,在炉膛后面存在回流区。烟气的回流一方面加强了燃料和空气的混合,使温度分布更为均匀,同时改变了炉膛空间内的燃料和氧的浓度分布,从而影响燃烧强度和NOX的局部生成。当燃料射流喷口与空气射流喷口的间距增大时,能有效地延缓燃料和空气的混合,烟气回流将会增加燃烧室内气体的混合程度,降低燃烧室内局部氧浓度,有利于扩大低氧区域,扩大燃烧区域,并且使炉膛温度变得均匀,减少局部高温区,降低NOX的生成.I=2.5时的NOX排放浓度为45×10-6。

一次氧化剂O_2体积分数对富氧燃烧煤粉着火距离影响的数值模拟

对40kW同轴射流富氧煤粉燃烧试验系统进行数值模拟,研究了在总体O2体积分数和氧化剂过量系数一定的条件下,不同一次氧化剂O2体积分数对同轴射流富氧燃烧煤粉着火距离的影响,分析了低一次氧化剂O2体积分数下富氧燃烧煤粉着火及火焰稳定性.结果表明:在总体O2体积分数为40%和氧化剂过量系数为1.15的条件下,当一次氧化剂O2体积分数为20.9%时,着火距离较小,为附着火焰;当一次氧化剂O2体积分数减小至14.6%、10.0%和5.5%时,着火距离明显增大,着火延迟,为分离火焰;适当提高二次氧化剂预热温度有利于低一次氧化剂O2体积分数下富氧燃烧的煤粉着火及火焰稳定.

燃烧空气散布角对高温空气燃烧影响的数值研究

以高温空气燃烧技术为应用背景,对多股射流对炉内燃烧特性的影响进行了数值模拟,讨论了燃烧空气散布角对燃烧特性的影响。采用标准的-双方程模型计算流场,气相燃烧模型采用函数的PDF燃烧模型,采用离散坐标法模拟辐射换热过程,NOX模型为热力型NOX,燃烧室尺寸为800mm×800mm×1400mm,燃料喷口为圆形,直径为10mm,位于中心。空气喷口设计为5个等面积的圆形置于燃气喷口周围。计算结果表明,由于射流之间的相互作用,在炉膛内存在回流区。烟气的回流一方面加强了燃料和空气的混合,使温度分布更为均匀,同时改变了炉膛空间内的燃料和氧的分布,从而影响燃烧强度和NOX的局部生成。燃烧空气散布角越小,燃料、氧以及燃烧后的高温烟气等的混合越充分,燃烧越稳定,低氧区域扩大,温度分布均匀,局部高温受到抑制,局部NOX的生成减少。较大时,喷嘴布置接近于同轴射流,高温烟气的回流主要起到稳定燃烧的作用,而周向的低氧条件将不复存在,低氧燃烧将转化为强化燃烧。在15%的氧条件下,=120°时与=360°相比,NOX排放量可减少65%。研究结果对高温空气燃烧喷嘴结构设计及运行管理具有参考价值。

利用一维热膜探针对旋流燃烧器出口冷态旋流流场的测量

测量了在不同偏航角α、俯仰角θ及风速下一维热膜探针偏航系数k和俯仰系数h的数值 ,研究了其变化规律 ,并利用一维热膜探针对空间气流的方向敏感性对径向浓淡旋流煤粉燃烧器模型出口的冷态旋流流场进行测量。确定了气流湍流脉动水平较高 。

水煤浆气化炉烧嘴延寿分析与研究

中石化齐鲁分公司第二化肥厂为了解决水煤浆气化炉烧嘴使用寿命过短的问题,提出合理选择并稳定煤源、优化工艺条件以及对喷嘴结构的改进,主要包括对喷嘴流场的优化设计、喷嘴结构的改进、材料的优化选择和提高组装精度等一系列改进方案。由此研制成功了具有更长使用寿命的新型烧嘴,并突破连续稳定运行103 d。期间分别对新型烧嘴负荷特性、平均产气量及有效气体含量和不同时期有效气体含量进行监测,通过数据显示,新型烧嘴负荷稳定,有效含气量高而且稳定。

燃烧器射流图像几何参数提取的研究

提出一种燃烧器射流图像分析及特征参数提取的新方法.在实验室,通过基于示踪剂的可视化手段,获取了燃烧器出口冷态射流图像;用V isual C++语言编程,对图像进行了图像灰度变换、中值滤波、边缘检测、二值化,图像分割与轮廓提取等处理,设计并优化了燃烧器射流流场分析及特征参数提取算法,提取了射流的边缘轮廓;并实现了对描述射流特征参数的定量提取.

基于数字图像的单只燃烧器射流几何特征参数提取

提出一种燃烧器射流流场分析及几何特征参数提取的方法,实现流程包括:①采用加权中值滤波算法抑制射流图像离散点噪声;②采用种子区域生长算法将射流从图像背景中分割;③采用自适应边缘检测算法检测射流边缘像素点;④采用广义最小二乘法对射流边缘点进行线性拟合;⑤确定射流的几何中心线位置、中心角及射流扩展角等特征参数.研究结果表明,当处理图像噪声窗口为10×10,选择射流图像中亮度值最高的像素为种子,同时以5%为误差限确定生长准则时,整个流程消耗时间与精度处理的匹配最优.该燃烧器流场的实时测量与分析的方法具有较好的应用前景.

逆向复式射流预燃室燃烧器

预燃室是一种高效、低ＮＯｘ排放很有发展前途的洁净煤燃烧技术。但是，目前由于其体积过大，使它在实际应用中受到限制。本文叙述的逆向复式射流预燃室燃烧器结构简单、体积小、燃烧效率高、煤种适应性强，可望成为符合洁净煤技术要求的高效、低ＮＯｘ主燃烧器。

燃烧器喷嘴材料热疲劳性能和高温氧化性能研究

采用对比试验方法,通过热疲劳裂纹扩展速率和氧化增重试验,研究了燃煤锅炉燃烧器喷嘴常用的两种材料的热疲劳性能和高温氧化性能,结果表明,铬、锰、硅等元素含量高的新材料ZG40Cr26Ni4Mn3NRe的热疲劳性能和抗高温氧化性能均明显优于原燃烧器喷嘴材料ZG40Cr20Ni5.材料的抗热疲劳性能在很大程度上取决于材料的抗高温氧化性能,热疲劳裂纹在表面缺陷处最易出现,热循环过程中氧化膜的形成和破裂加剧了热疲劳裂纹的萌生和扩展.

煤粉射流火焰的典型形态及其转捩规律

利用Hencken型燃烧器研究了一次风速度、给粉浓度和二次风氧浓度等参数变化对煤粉射流火焰形态的影响规律,得到了煤粉射流火焰形态转捩图谱.实验表明,煤粉射流火焰形态主要分为煤粉群燃火焰(亮黄色,均相燃烧主导)和单颗粒稀释火焰(暗红色,异相稀释的煤颗粒燃烧主导).挥发分含量和煤粉浓度的增大均可促使稀释火焰向群燃火焰的转捩;在二次风氧浓度较高(15.3%,)时,提高一次风速度对火焰形态的影响有限,但同时降低氧浓度到10%,,则可实现群燃火焰向稀释火焰的转捩.

再论墙式燃烧锅炉磨煤机启停不投或少投油的可能性

通过煤粉气流着火前的温升计算,依据赛门洛夫(Semenov)热着火理论探讨磨煤机启停不投或少投油的可能性。理论计算结果表明:直吹式墙式锅炉磨煤机启动过程少投油是可行的,且至少有半数点火油枪无需投入,仅此即可将启动燃烧器所消耗的点火油节省一半。在一定条件下,可不投油,这样有望节省全部点火油。

新型三功能煤粉锅炉燃烧器

三功能燃烧器是在偏置射流预燃室的基础上发展起来的一种新型煤粉燃烧器。它是利用一次风射流、控制射流和整流射流组合的空气动力学原理研制的，具有锅炉冷态点火启动、低负荷稳定火焰和作主燃烧器运行三项功能。该燃烧器可利用锅炉原有的供粉系统和一次风管道，并能在运行中方便地转换稳焰和主燃烧器功能，及调节着火点的距离。试验和运行表明，该燃烧器完全能够满足锅炉调峰的要求。具有重要的实用价值和显著的节油效果。

二次风旋流叶片倾角对旋流燃烧器出口单相流场特性的影响

就二次风旋流叶片倾角的变化对径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口冷态流场的影响规律进行了研究，研究了叶片倾角对旋转射流旋流强度与二次风阻力系数的影响，得出了不同叶片倾角下出口旋流流场内时均速度和湍流脉动量的分布情况。

角置射流偏转的分析模型及应用

通过对角置切向燃烧炉膛中燃烧器射流微元体的受力分析，推导出燃烧器射流微元体运动的动量方程，从而建立了射流偏转的理论分析模型。此外，还分析研究了直流燃烧器喷口宽度、假想切圆直径、射流速度、炉内气流的旋转直径、间隙率、炉膛切角等因素对燃烧器射流偏转的影响规律。

涡轮转子内动态燃烧模型机理探讨

为探寻高压涡轮转子内应用射流涡流方案对原涡轮转子性能的影响,采用原高压涡轮转子模型(model-B1)和应用射流涡流方案的高压涡轮转子模型(model-B2和model-B3)两个大类进行研究,其中model-B2和model-B3用于对比分析涡轮转子叶片上有无径向凹腔对原涡轮转子性能的影响。数值模拟过程中,应用了基于压力的隐式稳态求解器,以及尺度适应模拟湍流模型(SAS)。结果表明:在涡轮转子内应用射流涡流方案,主流通道内的温度分布十分均匀,涡轮转子叶片进出口截面处的平均温度基本相等;涡轮转子叶片带径向凹腔时,应用射流涡流方案可实现涡轮内的等温燃烧过程;高压涡轮转子叶片的落压比与原涡轮转子叶片的落压比基本相等,射流涡流方案的应用不会对原有涡轮转子叶片的做功能力和做功效果造成影响。

速差射流煤粉燃烧器燃烧过程理论分析(Ⅰ)——强化燃烧原理分析

采用两相湍流流动的双流体模型 ,对带有中心高速射流的速差射流煤粉燃烧器进行了模拟计算。计算结果表明 ,燃烧器内筒端面与喷口间的距离 x有一最佳值 ,此时的高温回流量达到最大 ,煤粉燃烧的强化效果最好 ;另外 ,在该燃烧器中 ,中心高速射流能够浓缩煤粉 ,但约束煤粉扩展及增加高温烟气回流的作用不明显 ,只能使一次风粉与已回流的高温烟气混合更好 。