采用偏置射流预燃室稳定燃烧水煤浆的原理及应用研究

水煤浆作为经济型清洁燃料引起了人们的长期关注．水煤浆偏置射流预燃室具有对浆种适应性强，稳燃性能好等特点．本文对偏置射流预燃室稳定燃烧水煤浆的原理进行了探讨，并对该燃烧技术用于处理造纸黑液的研究情况作了介绍．结果表明，采用低压多级雾化喷嘴对水煤浆进行雾化，形成的雾炬和偏置射流预燃室的流场有良好的匹配，在预燃室内形成大尺度的回流区，有利于水煤浆的点火、稳燃和消除灰渣．     

逆向复式射流预燃室燃烧器煤粉颗粒行为预报

1引言预燃室燃烧技术是近十多年来开发研究的一种高燃烧效率低NO。的燃烧技术门．它是一种分级燃烧技术。燃料在预燃室内只是部分地燃烧,在贫氧的一次火焰区内脱挥发分,从而减少了NO。的形成。自1982年以来,我国开发研究了很多种类的预燃室,如旋流、大速差l‘］、偏置射流预燃室等。工程热物理研究所研究开发了逆向复式射流预燃室燃烧器l‘,‘］。经实验室和工业实验证明,该预燃室有极优良的火焰稳定性能和煤种适应性,能够实现较低的NOx排放。本文针对逆向射流预燃室内这一独特的流场结构,利用数值模拟来预报煤粉颗粒在其内的运…     

煤粉预燃室内气体湍流交换系数的实验和数据整理

一、引言 旋流式煤粉预燃室作为一种新型粉煤燃烧器,在降低电站锅炉点火用油,提高煤粉锅炉的低负荷稳燃性能等方面发挥了显著的怍用.旋流式煤粉预燃室合理地组织了旋转射流、环形射流,有其独特的结构和配风方式,其稳燃机理尚不完全清楚.本文作者则在预燃室冷态流动模型上用温度示踪方法试验研究了有根部风的改进型预燃室内气流的混合过程,并用三孔测速探针测量了筒内八个断面上的轴向和切向速度分布,对预燃室内部     

花瓣燃烧器低负荷运行理论与应用的研究

本文应用贴体坐标结构化网格对复杂曲面的花瓣燃烧器进行了三维(360°)煤粉燃烧的数值模拟.给出了在75%BMCR和55%BMCR工况下花瓣燃烧器的流场和浓度场,重点分析了花瓣燃烧器的稳燃原理和特性.计算结果表明,在花瓣稳燃器的作用下,煤粉气流进入炉内能立即在瓣后的径向回流区内着火燃烧,并在此区域形成稳定的"值班火焰",为整个风粉气流的着火燃烧提供稳定的热量来源.有利于低挥发分煤在广泛负荷范围内的稳定着火和完全燃烧.     

粉煤燃烧的新概念——粉气分离

一、前言 近年来,我国在煤粉燃烧技术发展方面取得了丰硕的成果,陆续开发成功了多项煤粉稳定燃烧装置如钝体煤粉燃烧器、大速差同向射流直流式煤粉预燃室和火焰稳定船式直流煤粉燃烧器以及夹心风浓缩燃烧器等。这些新型燃烧器的应用,大大改善了劣质煤的燃烧过程,煤粉燃烧着火提前,火焰稳定性加强,使劣质煤的燃烧利用达到了一个新的水平。     

多环形逆向分布射流稳定和强化煤粉及水煤浆燃烧

一、前言 稳定燃烧低等级和劣质煤粉,电站锅炉低负荷稳定运行及节省点火用油,开发水煤浆应用技术,这些都是节能工作中的重要方面,但都又面临着因之而引起的燃烧问题需要解决.随着各国能源政策的变化,燃料结构随之变化,水煤浆、低等级和劣质煤以及低热值燃料的开发利用,传统的稳定火焰方式渐感不足,从而要求燃烧技术有个发展.国内外在燃烧新技术的探索上进行了不少的工作,有的取得了成绩.作者于1985年提出了环形逆向分布射流稳定燃烧水煤浆和煤粉新方式.     

大速差射流型双一次风通道通用煤粉主燃烧器

本文介绍了一种新型煤粉主燃烧器－双一次风通道通用煤粉主燃烧器。它既保留了大速差射流燃烧技术的优点，又彻底克服了燃烧器内容易局部结焦的缺点，从而由辅助燃烧器（或预燃室）发展成为主燃烧器。具有煤种适应性广，低负荷运行范围大，煤粉着火点位置可控等优点。     

正交两相射流中粒子动态行为及高浓度煤粉燃烧过程

本文叙述了正交射流流动过程的物理模型，用三维激光粒子动态分析仪研究了回流区附近的粒子浓度和直径分布，最后研究了正交射流中煤粉的燃烧过程，它提高了煤粉的燃尽度。以上情况表明，高浓度煤粉交叉射流使燃烧过程得到稳定和强化。     

湍流条件下煤粉颗粒群着火特性实验研究

本文搭建了平面火焰携带流反应器系统,研究了不同煤粉条件下煤粉颗粒群湍流射流着火特性。实验表明,湍流射流速度下低挥发份煤着火表现出扩散状暗红色火焰形态;随挥发分含量的增大,火焰亮度增加,并且在一定高度处发展为颗粒群群燃着火。随给粉量的增大,着火延迟呈现先减小后增大的趋势,最佳给粉浓度为0.75~1.00 kg/m~3。随粒径的减小,加热速率更快,挥发分大量析出使得火焰亮度增加;并且颗粒间的相互作用增强,更早出现颗粒群的群燃现象。     

关于煤粉火焰稳定性和煤粉预燃室及火焰稳定船的作用

沿用预混可燃气体的火焰稳定理论常不能正确地分析煤粉火焰的稳定问题,不宜于用来指导煤粉燃烧设备的设计和运行。本文着重分析了在中国电站煤粉锅炉中已广泛采用的煤粉预燃室和新型火焰稳定船式煤粉燃烧器中煤粉颗粒的运动和燃烧过程,认为在燃烧设备中组织好含煤粉的气流的运动,使能在燃烧室中形成局部的高煤粉浓度、高温和合适氧浓度的区域,成为稳定的煤粉着火有利区,是保持煤粉火焰稳定的原则。此煤粉火焰稳定原则可以阐明各种保持煤粉火焰稳定的技术措施,也有利于分析和开发新的煤粉燃烧技术。     

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。     

带回流的湍流分离流场中煤粉气流燃烧的数值模拟

近年来,在我们所研制的煤粉钝体燃烧器上钝体稳燃的原理得到了有效的应用,并取得了明显的经济效益。有关煤粉燃烧过程的数值计算工作,国外文献已有所报道。而对钝体后煤粉气流的流动、辐射和燃烧过程进行全面模拟,还颇为鲜见,国内几乎未见任何报道。     

利用反吹射流稳陷和控制水煤浆燃烧的理论和试验研究

一、前言及本工作的意义 以煤代油是我国能源政策的重要组成部分,是煤炭加工利用的一项长期的战略任务.目前,实现以煤代油的最有效途径之一就是开发利用水煤浆.水煤浆通常含30％左右的水分,导致雾炬着火推迟.为此,必须采取良好的强化着火措施.以前我们的措施是采用具有绝热壁面的前置燃烧室.根据水煤浆颗粒的燃烧特点,我们提出了采用具有反吹射流的直流燃烧器,借以形成高温中心回流区,强化着火,如图1所示.反吹射流喷嘴位置可方便地调节,一般范围为(2～4)D,喷嘴口径为(1/30～1/20)D,D为炉膛内径.     

气体回流区分级着火试验研究

就回流区分级着火燃烧方式在气体燃料燃烧上的应用进行了一系列冷热态模拟试验和工业试验研究．比较了直流、钝体和开缝钝体喷口的出口速度、温度分布，以及在不同气体燃料热值时的稳焰能力。试验表明，开缝钝体喷口中缝小股射流进入喷口后低速回流区能稳定着火，进一步点燃主流，有效地形成回流区分级着火；开维钝体喷口的稳焰能力最强，特别适合低热值煤气燃烧。在大容量锅炉上进行了低热值高炉煤气燃烧的改造性工业试验，试验证明，开缝钝体燃烧器强化了低热值煤气的燃烧，有效地解决了锅炉煤气段燃烧强度不足以至锅炉尾部超温问题。     

湿空气扩散燃烧火焰结构特性研究

利用二维粒子成像速度仪(PIV)对钝体燃烧器中的甲烷／湿空气扩散燃烧的速度场进行测量,考察其火焰的结构特性及其内部流动状况。通过对湿空气燃烧流场与普通燃烧流场的对比分析表明,湿空气燃烧情况下,两种燃烧状态的火焰(回流燃烧火焰和中心射流主导火焰)相互转换的燃空速度比(γ)值要比普通燃烧的小;湿空气燃烧使得喷嘴后的同流空气的速度降低,空气的回流作用减弱,燃料更容易冲出回流区,火焰的稳定性能变差。     

非预混旋流火焰中部熄火及重新稳燃机理研究

本文利用5 kHz同步PIV/OH-PLIF实验装置,结合大涡模拟(LES)耦合PDF燃烧模型,系统研究燃料中心喷射下非预混旋流火焰中部熄火及再次稳燃机理,对比了两种旋流器出口结构的影响.结果 表明,LES-PDF模型可以准确地捕捉到旋流流场分布及火焰形态,包括中部熄火及火焰重新稳定.相比于直燃道的结构,扩张燃道的存在引导了更宽的回流区,改善了中部熄火现象,两种结构对其下游的主火焰再次稳燃高度影响不大.中央燃气射流带来的高标量耗散率使得热损失变大,从而引起中部熄火.同时进一步促进了CH4与空气的预先混合及部分反应前置物(CH2O),为非预混旋流火焰在下游重新稳燃提供了有利条件.通过对火焰再次稳燃处OH反应项及扩散项的分析,发现反应项占据主导地位,部分预混火焰传播为再次稳燃的主要机理.     

高温空气煤粉直燃技术的数值模拟

本文通过数值计算的方法,对高温空气煤粉直燃燃烧器的多种运行工况进行了数值试验研究,分析了煤粉气流入口速度、煤粉浓度和高温空气速度等主要因素对煤粉气流着火的影响,模拟结果还可以反映出高温空气无油点火燃烧器内的流动、燃烧和传热情况。与试验数据的对比分析表明,数值模拟结果与试验数据趋势一致。研究结果对此燃烧器的结构及运行参数的优化提供了指导。     

超音速氢气燃烧火焰结构特性的直接数值模拟

在课题组前期工作的基础上,对一马赫数为1.2的三维超音速氢气射流抬升火焰进行了直接数值模拟研究,其中空间离散采用波带优化的四阶WENO格式,时间积分采用带有TVD性质的三步三阶龙格库塔格式,边界条件采用了无反射特征边界条件,总的计算网格数达到9.75亿。结果表明:超音速射流氢气燃烧火焰可分为根部层流状的高温高热量释放率稳燃区、高度褶皱的湍流剧烈混合区和远场燃烧区。火焰自燃稳燃点出现在喷口附近的x/D=0.86处,对应着最易反应混合分数。在此下游,预混燃烧和扩散燃烧两种模式同时存在,其中在剧烈混合区和远场区火焰以扩散燃烧为主,但在火焰根部的局部区域预混燃烧热量释放率达到35%左右。     

低热值燃料的滑动弧稳燃实验研究

利用旋流实验台进行了滑动弧稳燃低热值燃料的研究,并探究了滑动弧对低热值燃料的火焰特性及熄火极限的影响规律。实验结果表明：低热值燃料燃烧随着当量比变化可以分为五种典型火焰形态。滑动弧可缩短火焰长度,增大火焰张角,使火焰驻定位置靠近角涡回流区和剪切层,从而增强燃烧稳定性。随着滑动弧的加入,角涡火焰间歇消失的不稳定过渡形态得到了极大的改善。随着空气流量的增加,滑动弧的稳燃效果逐渐减弱。滑动弧可有效拓宽低热值燃料的熄火极限。在空气流量40L/min时,稳燃极限当量比最大拓宽了0.35,熄火极限最大拓宽了0.33。提高滑动弧的输入电压对低热值燃料的熄火极限拓宽明显。     

尾缘吹气式稳定器近尾迹流动研究

本文在低速风洞中,利用在线式互相关ＰＩＶ系统,对尾缘吹气式火焰稳定器及Ｖ型火焰稳定器的近尾迹流动进行了测量,分析了瞬态场尾流结构,表明了可控横向射流与主流的相互作用形成可变回流区的特点及其与钝体回流区在流场结构上的不同,为揭示气动稳定器的稳焰机理及燃烧性能的进一步研究提供了重要的理论依据。