300MW四角切圆锅炉燃尽风布置方式对低氮燃烧特性的影响

根据对象锅炉结构特性和煤质特性提出了三种燃尽风布置方式,并对燃尽风风率对不同布置方式下炉内燃烧和NO_x排放的过程进行了数值模拟分析。研究表明,燃尽风率为30%左右时,三种布置方式下锅炉各参数都表现出合理的水平,并且能够满足NO_x排放要求。两段送风的深度空气分级方式在煤粉的燃烧和燃尽,降低NO_x的排放量方面效果较好,更为适合四角切圆锅炉的低氮燃烧改造。     

燃煤锅炉微油点火燃烧器的数值计算分析

结合煤粉锅炉微油点火燃烧器的结构特点,用数值仿真软件对圆形截面燃烧器的内部燃烧特性进行了三维流动数值模拟,计算了从燃烧器入口到炉膛的燃烧特性.分析了一次、二次燃烧室两个方向上的温度、速度分布.模拟结果表明.燃烧器一次风速度的提高对煤粉气流的着火不利,太低又会引起堵粉,同时使一次燃烧室结焦的可能性增大;微油点火燃烧器在喷口处形成了风包火的着火工况,降低了燃烧器喷口边缘温度,改善了燃烧器的工作环境.     

煤粉在四角切向燃烧煤粉锅炉炉膛内的燃烧行为

本文对煤粉在四角切向燃烧煤粉锅炉炉膛内的燃烧行为进行了数值研究。在计算中,将煤岩学对煤进行分类研究的思路引入燃烧学,对煤粉中所含不同煤岩类别的煤粒分别进行了研究。结果表明,煤粉中的部分难燃组分在炉膛内未能燃烬;炉膛出口处颗粒的浓度存在较明显的偏差,右侧浓度较大,未燃成分较多;煤粉的未燃烬及浓度偏差对四角切向燃烧煤粉锅炉的局部超温爆管现象有直接的影响,且三次风的影响更为严重。     

分离式燃尽风降低锅炉NOx排放的试验研究

为了降低410t/h电站煤粉锅炉的NOx排放,在实炉上进行了热态试验,在最上层二次风喷口的上方装设了分离式燃尽风(SOFA)喷口.试验结果表明,投入分离式燃尽风SOFA后,炉内形成了良好的空气分级燃烧工况,显著降低了NOx的排放浓度,最高降低了43.4%.二次风缩腰型配风方式相较于宝塔型配风方式,更有利于降低NOx排放...     

660 MW超临界W火焰锅炉低负荷稳燃特性研究

“碳中和”、“碳达峰”的提出预示着未来煤电机组将在更低的负荷运行,用于燃烧无烟煤、贫煤等低挥发份煤种的W火焰锅炉低负荷运行时会出现燃烧稳定性问题。以某660 MW超临界W型火焰锅炉为对象开展了针对低负荷稳燃特性的研究,进行了100%、60%、55%、45%THA工况的试验研究与数值模拟解析,35%THA工况理论预报。结果表明由于炉膛温度降低、煤粉变细、煤粉浓度降低的综合影响,负荷对煤粉颗粒的着火距离影响不大;低负荷工况下投运两侧燃烧器、减少乏气风的射入量有利于提高燃烧稳定性;通过数值模拟可知35%THA工况无法保持炉内高温火焰稳定燃烧,模拟预报锅炉会熄火。     

3MW_(th)富氧燃烧煤粉锅炉的数值模拟研究

以国内首台3 MW_(th)富氧燃烧煤粉锅炉为研究对象,借助CFD软件对煤粉空气燃烧和富氧燃烧工况进行数值模拟研究。通过与实验结果对比发现,模拟得到的炉膛温度分布、换热量以及出口组分与实验测量结果吻合,这表明本文使用改进的辐射特性模型以及4步化学反应机理能够很好地预测炉内温度、传热以及烟气组分分布。通过模拟研究,对比分析了空气燃烧与富氧燃烧的炉内特性。研究结果表明:富氧燃烧时,CO_2的显著增加使得燃烧器区域出现高浓度CO;富氧燃烧的整体温度分布与空气燃烧相似,但峰值温度有较大的降低;炉内辐射传热较空气燃烧略有下降。     

煤粉低尘燃烧器热态试验研究

以液排渣旋风燃烧技术为基础的煤粉低尘燃烧器可在燃烧过程实现捕渣,为工业加热提供含尘浓度低的高温火焰,是工业加热过程实现以煤代油的先进燃烧技术。本论文介绍了新型煤粉低尘燃烧器的热态燃烧试验研究结果,该燃烧器采用端面旋流进风,煤粉和一次风在旋转气流外层送入,分级燃烧等技术。热态试验研究表明,采用上述技术的煤粉低尘燃烧器具有燃烧完全,捕渣率高,NOx排放浓度低等特点。     

锅炉内煤粉燃烧的通用计算方法

1前言 四角喷燃的煤粉锅炉是目前我国大型发电锅炉最主要的炉型,为保证其动力工况的可靠性,合理地布置受热面和选择受热面材料,有效组织炉膛内的燃烧过程以提高锅炉运行的安全性,锅炉设计人员需要准确地预报锅炉炉膛内,特别是燃烧器区及炉膛出口区的烟气温度分布等参数.     

F风下倾对W型炉内燃烧及NOx排放的影响

本文通过数值模拟和在实际锅炉上的试验,研究了310 MW Foster Wheeler技术w型火焰锅炉F层二次风下倾15°对炉内燃烧过程的影响.通过对模拟和试验的分析表明,F层二次风下倾后对炉内燃烧的影响主要表现在火焰行程延长,煤粉停留时间增加,还原区扩大,一次风与二次风的混合推迟等方面.试验和模拟结果都表明,F层二次风下倾后锅炉的火焰中心下降,飞灰含碳量降低,锅炉效率提高且NOx排放明显减少.     

燃烧器四角切圆布置炉膛内非对称冷态流场的数值模拟

以燃烧器四角切圆布置的超超临界塔式锅炉炉膛内的流动换热为背景,利用Fluent软件通过数值模拟研究了一个物理和几何结构完全对称的三维炉膛内冷态流场变化情况,选用6个燃烧器喷嘴出口速度作为不同的工况来计算炉内的流场,速度变化范围为5~30 m/s,湍流模型采用雷诺应力模型。计算结果表明,随着出口气流速度的增大,流动呈现出的切圆半径越来越大;当喷嘴出口速度小于等于10 m/s时,在所用计算模型下,流体速度场呈中心对称结构,切圆中心位于中央;随着出口速度的持续增加,流场从中心对称结构逐步转变成非中心对称结构,切圆中心发生明显偏斜.数值结果表明,即使几何结构完全对称且边界物理条件也完全对称的燃烧器四角切圆布置的炉膛中的流动,仍然可能是非对称的,这是造成烟气侧热偏差的可能的原因之一。     

高焓横向射流尾迹区掺混燃烧的数值特性

尾迹区作为横向射流流场的重要结构受到广泛关注，其掺混和燃烧特性对近壁面区域的流场特性有重要影响.文章在对仿真充分验证的基础上，采用Reynolds平均模拟方法对Ma=8飞行条件下高焓横向射流尾迹区中的掺混和燃烧特性进行了数值研究.探究了冷热流场尾迹区中的氢气掺混特性，冷态流场尾迹区中的激波结构对氢气分布产生一定影响，热态流场尾迹区中存在多种氢气掺混路径.V形回流区中的高浓度氢气对燃烧产生了一定的阻碍作用.定量测量了尾迹区中的火焰结构，尾迹区火焰的顶点位置随高度增加向下游线性移动，受射流主流影响，尾迹区火焰的展向宽度在距离壁面一定高度后开始增大.对冷热流场中的主要参数进行了对比，燃烧消耗了氢气使温度升高，但是尾迹区中的流动速度没有明显增加，燃烧放出的热量没有完全转化为流体的动能.      

小流量涡流管特性的实验研究

本文用实验方法研究了小流量涡流管制冷的特性。实验中分别对入口压力和工质等因素对涡流管特性的影响进 行研究。在实验中发现了涡流管冷端制热和热端制冷的反常现象,并对其进行了解释。     

多组元化合物晶体生长过程中的双扩散对流现象

针对多组元化合物晶体的Bridgman生长过程,通过对液相区流场和浓度场的数值模拟,研究生长过程中容器内部双扩散对流与组分分布的情况.首先对比了三段场和梯度场炉壁温度设计情况下液相区的流体双扩散对流以及组分分布情况.在此基础上,针对梯度场炉壁温度条件,分析了不同参数的影响.结果表明:在溶质格拉晓夫数较大时,它的增大能够明显地削弱液相区的流体流动,从而使得界面附近的组分分布也产生变化;此外,拉晶速度的增大也能够使得液相区的双扩散对流受到抑制.     

高炉污泥旋流法颗粒分离的数值模拟

本文采用一种简化的多流体多相流模型及雷诺应力湍流模型建立了水力旋流器内液固多相湍流流动的数学描 述,并对高炉污泥旋流分离进行了数值模拟,获得了水力旋流器内高炉污泥流动的流场及颗粒分级效率曲线,数值计算得 到的颗粒分级效率曲线与实验结果吻合很好。数值结果还表明,底流管直径较小的旋流器分离高炉污泥的效果较好。     

Optimizing the source distribution in fluid mixing

A passive scalar is advected by a velocity field, with a nonuniform spatial source that maintains concentration inhomogeneities. For example, the scalar could be temperature with a source consisting of hot and cold spots, such that the mean temperature is constant. Which source distributions are best mixed by this velocity field? This question has a straightforward yet rich answer that is relevant to real mixing problems. We use a multiscale measure of steady-state enhancement to mixing and optimize it by a variational approach. We then solve the resulting Euler-Lagrange equation for a perturbed uniform flow and for simple cellular flows. The optimal source distributions have many broad features that are as expected: they avoid stagnation points, favour regions of fast flow, and their contours are aligned such that the flow blows hot spots onto cold and vice versa. However, the detailed structure varies widely with diffusivity and other problem parameters. Though these are model problems, the optimization procedure is simple enough to be adapted to more complex situations.     

波长调制吸收光谱技术的燃气轮机燃烧室温度组分二维分布测量方法

可调半导体激光光谱技术（TDLAS）可实现温度、组分浓度等多参数同时测量,具有体积小、响应速度快、环境适应性高等优点,逐渐成为燃烧流场诊断的主要手段之一。TDLAS光谱测量常采用直接吸收技术和波长调制技术,其中强度归一化的波长调制技术,适合存在振动、湍流等致光束偏转效应和强辐射本底等恶劣应用环境条件的燃气轮机流场参数测量。基于TDLAS技术,开展了1f归一化波长调制技术燃气轮机燃烧室温度、组分浓度参数测量方法研究和实验室验证工作,并在某燃气轮机单喷嘴台架进行了冷态、热态试验验证,实现了燃气轮机燃烧室沿气流方向温度及H₂O、CH₄浓度二维分布测量。采用1f归一化波长调制技术抑制台架振动、热辐射背景噪声,采用1 392,1 469和1 343 nm蝶形封装的DFB激光器,三支激光器的出光方式为时分复用,选取H₂O的7 185.6,6 807.83和7 444.3 cm-1处的吸收线,两两组合使用,测量热态下一定范围内的温度和H₂O浓度;采用1 654 nm蝶形封装的DFB激光器,选取CH₄的6 046.96 cm-1处的吸收线进行冷态CH₄浓度测量。实验室对测量系统可靠性进行验证,配置4%~6%范围内的CH₄气体进行测量并与实际值对比,浓度测量最大相对偏差为3.72%;在高温炉中设定900~1 500 K范围内的温度台阶,充入纯水汽,计算不同设定温度和压力下的温度和浓度测量值,温度测量最大相对偏差3.07%,浓度测量最大相对偏差为-2.00%,验证了该测量系统的可靠性。台架燃气轮机实验中,集成了一套小型化测量仪器,设计多束激光收发一体的测量结构。实验采用两个电动位移台,搭载测量结构,每间隔5 mm逐点移动采样,对燃气轮机燃烧室300 mm×60 mm的燃烧区域进行测量,获取了若干工况下冷热态结果。通过双三次插值的方法绘制分辨率为0.5 mm的二维流场分布图,结果分别反映了测量区域范围内CH₄和火焰分布的真实状态。为燃气轮机喷嘴燃料、空气掺混情况和燃烧特性研究提供了新的研究方法和技术手段。     

微通道脉管非线性交变振荡微观机理的分子动力学研究

采用分子动力学方法，对He在微通道脉管内的非线性交变振荡的热力学响应进行仿真，研究气体振荡诱导管内轴向压力梯度、温度场的形成，并阐述微通道长径比对温差与相位的影响.结果表明：微通道内伴随压差驱动力在管内形成类似正弦函数压力波、速度波、质量流量波与半正弦的温度波.振荡周期随脉管管径的增大而缩短，随脉管长度的增加而增长，受直径影响很小；微通道两端的时均温差随长度的增加而增大，受直径的影响很小.预测针对不同的脉管直径存在一个最佳长径比与振荡周期，其数值随直径的增大而增大，为优化脉冲管的性能提供理论依据.     

低温空气制冷系统中板翅换热器性能实验研究

对低温空气制冷系统中的散热器、回热器性能进行实验研究,测量不同工况条件下两个锯齿形板翅式换热器的换热效率及系统性能,分析了换热器低压侧和高压侧的空气流量对换热器及系统性能的影响。结果表明:(1)散热器低压侧空气流量是影响其效率的主要因素;(2)回热器效率随其低压侧空气流量的增大而增大,随其高压空气流量的增大而减小;(3)高压空气流量是影响制冷量的主要因素;在其它工况参数不变的条件下,高压空气流量增大7.9%,制冷量最大增加14.5%。     

无导叶对转涡轮进口热斑迁移特性分析

为了揭示1 1/2(无低压导叶)对转涡轮进口热斑的迁移特性,运用三维非定常粘性流场计算程序对某1 l/2对转涡轮模型级在不同进口温度分布条件下的流场进行了数值模拟.结果表明,热斑在高压导叶中未发生周向和展向迁移;当进口热斑位于高压导叶流道中间时,高压动叶的热负荷加重;当进口热斑正对高压导叶前缘时,与进口热斑位于高压导叶流道中间方案相比,加重了高压导叶热负荷,但减轻了高压动叶热负荷;综合比较来看,进口热斑正对高压导叶前缘对涡轮冷却设计有利;冷热流体间的滑移速度、二次流效应和浮力效应是影响热斑迁移特性的主要因素;热斑在动叶中的迁移方向主要与冷热流体间滑移速度的方向有关,而与进口热斑相对第一级导叶的位置无关;在高压动叶中,二次流和浮力的作用效果均很明显;在低压动叶中,流体的迁移扩散行为主要受二次流控制,浮力基本不起作用.     

基于数字相关法的应力应变检测技术及应用

借助高准确度数字散斑相关技术并结合标记点法,对工作的热风炉进行了实时位移和应变检测.测试了环向和轴向位移和应变,得出热风炉壳的位移场等直线,即环向位移呈现竖向条纹,轴向位移总体呈现水平状位移等值线,并且位移数据较为均匀.由位移场得到了应变场,由于温差变化不大,由此产生的最大热应力为63.85 MPa.数字散斑相关技术所测结果与标记点法所测数据吻合.现场检测表明,炉壁外表面,由热交换引起的应力远小于钢材的许用应力,所以结构运行安全.