蜂巢蓄热体传热性能的数值研究

蜂巢蓄热体是高温空气燃烧技术的关键部件．为加速这项新型燃烧技术在我国的国产化进程,本文对蓄热体内的传热过程进行了深入研究．首先,用数值计算的方法得出了蓄热体内的温度和速度分布,模拟了蓄热过程和放热过程的烟气和空气温度的变化情况．此后,进一步研究了气流速度和材料比热对蓄热体性能的影响．     

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。     

蜂巢蓄热体换热性能的实验研究

实验研究了高温空气燃烧系统使用的蜂巢蓄热体热回收率、最佳换向时间、流动阻力等性能参数及其随几何尺寸的变化规律;提出供风效率的概念,表征流经蓄热体的实际供风量与总供风量的差别,并对热回收率进行了修正。本试验为蓄热体应用与设计提供了依据。     

多功能旋流燃烧器的工业性试验研究

秦皇岛热电厂2＃锅炉燃烧不稳定、燃烧效率低等问题主要是由于燃烧器的一次风管道结构不合理造成的。本文采用多功能旋流燃烧器的设计思想对旋流燃烧器进行了技术改造和工业性试验研究。结果表明,改造后的旋流燃烧器其着火点提前,并且仅改造6只主力燃烧器就可以使锅炉在50％负荷时达到不投油而稳定燃烧,排烟温度、飞灰含碳量和NOx排放量明显下降。     

微型火焰管中燃烧的研究

提出了一种新型的微动力机电系统观念,即微型热光电 TPV(thermo photovoltaic)系统。微型燃烧室是微型TPV系统中最重要的部分之一。为了获得较高的能量转换效率,需要使燃烧器壁面四周处于较高且分布均匀的温度状态。尺寸效应对微型燃烧室中的持续燃烧带来了很大的影响。为了分析微型燃烧器中燃烧的可行性和有关影响因素,在不同工况下进行实验。结果表明,在一定的流量和混合比范围内,可以在微型火焰管内维持稳定的燃烧,高温能够在燃烧室四周均匀分布。     

太阳能热发电系统蓄热过程熵产分析

蓄热技术是平衡热量供应和需求的有效手段,可以提高系统的热稳定性和延长工作时间。应用于太阳能高温热发电中的单罐斜温层蓄热系统越来越受到重视。本文从热力学第二定律出发对蓄热系统的不可逆损失进行了研究,分析了蓄热过程中蓄热材料的密度、导热系数、颗粒直径和熔盐的流速等参数对蓄热系统熵产的影响。结果表明当蓄热材料密度较小,导热系数较小、蓄热球颗粒直径较小时,系统的熵产值较小;当熔盐流速较低时,系统的熵产值也较小。     

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.     

蓄热换热与有害气体分解的实验研究

采用蜂窝陶瓷蓄热换热器实现高温烟气与空气的高效换热,实验研究了蓄放热时间对高温温度场均匀性的影响, 探讨了蓄热周期对烟气和空气进出口温度特性的影响,利用燃烧产物实现了四氟化炭高温分解。     

不同工况下旋流液雾燃烧的直接数值模拟

采用有限差分方法对不同工况下三维旋流液雾燃烧进行了直接数值模拟,其中液滴的跟踪在拉格朗日框架中进行,液滴的蒸发相变采用无限热传导蒸发模型描述,气相燃烧采用自适应单步反应机理,模拟中采用的模型燃烧器尽可能逼近真实的燃气轮机旋流燃烧器.结果发现,旋流液雾燃烧流动和火焰结构受到旋流方式和当量比的影响,流场中出现了反平行排列的...     

高温填充床蓄热过程传热特性的实验研究

高温蓄热是太阳能热发电、高温热利用等的重要组成部分.本文建立了高温填充床蓄热系统实验装置,采用高温三元熔盐作为传热流体介质,分别采用陶瓷球颗粒和相变球颗粒作为填充材料对蓄热系统进行了实验研究,对蓄热系统进行了整体性能测试.分别得到了显热蓄热和相变蓄热过程中不同时刻、不同测点的温度变化和蓄热量的变化规律,可为蓄热系统的设计提供实验参考.     

单只水平浓缩煤粉燃烧器在1MW燃烧试验台上的试验研究

单只水平浓缩煤粉燃烧器在１ＭＷ燃烧试验台上的试验研究孙绍增，吴少华，李争起，杨明新，王新雷，陈力哲，庞丽君，邢春礼，朱彤，孙恩召，秦裕琨（哈尔滨工业大学动力工程系哈尔滨１５０００１）关键词：水平浓淡燃烧，煤粉燃烧器，稳燃，低ＮＯ_ｘ一、引言电力工业对?..     

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。     

甲烷预混燃烧火焰的详细数值模拟

将六步简化甲烷燃烧反应模型与层流Ｎ－Ｓ方程相结合，数值模拟了定常与非定常的甲烷预混燃烧火焰．得到了速度、温度和包括ＣＯ和ＮＯ在内的十种组份的浓度分布；预测了进气流量脉动时的燃烧流场特性．该模型及其计算软件可较推确地模拟化学反应动力学起主导作用的甲烷预混燃烧现象，为研究燃烧过程特性，发展高效低污染燃烧技术与设备提供了有力的数值研究工具．     

双层多孔介质内甲烷富燃制氢过程的研究

采用一维双温度体积平均模型和详细的甲烷化学反应机理GRI 3.0,对双层泡沫陶瓷多孔介质内甲烷富燃燃烧过程进行数值模拟,研究在双层多孔介质交界面附近稳定燃烧时的火焰稳定传播范围、火焰温度和组分分布及氢气的产量和能量转换效率.结果表明,双层多孔介质燃烧器能有效拓宽甲烷在空气中的富燃极限;在当量比大于1.6时,燃烧产物中氢气含量较多,氢气产生分为甲烷部分氧化和水煤气反应两个阶段;当量比在1.6～1,8之间时,能量转换效率较大,最大值约为46%.     

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…     

Analytic prediction of unconfined boundary layer flashback limits in premixed hydrogen–air flames

Flame flashback is a major challenge in premixed combustion. Hence, the prediction of the minimum flow velocity to prevent boundary layer flashback is of high technical interest. This paper presents an analytic approach to predicting boundary layer flashback limits for channel and tube burners. The model reflects the experimentally observed flashback mechanism and consists of a local and global analysis. Based on the local analysis, the flow velocity at flashback initiation is obtained depending on flame angle and local turbulent burning velocity. The local turbulent burning velocity is calculated in accordance with a predictive model for boundary layer flashback limits of duct-confined flames presented by the authors in an earlier publication. This ensures consistency of both models. The flame angle of the stable flame near flashback conditions can be obtained by various methods. In this study, an approach based on global mass conservation is applied and is validated using Mie-scattering images from a channel burner test rig at ambient conditions. The predicted flashback limits are compared to experimental results and to literature data from preheated tube burner experiments. Finally, a method for including the effect of burner exit temperature is demonstrated and used to explain the discrepancies in flashback limits obtained from different burner configurations reported in the literature.     

Prediction of soot formation characteristics in a pulverized-coal combustion field by large eddy simulations with the TDP model

In this study, the soot formation characteristics in a pulverized-coal combustion field formed by a 4 kW Central Research Institute of Electric Power Industry (CRIEPI) jet burner were predicted by large eddy simulation (LES) employing a tabulated-devolatilization-process model (TDP model) [N. Hashimoto et al., Combust. Flame 159 (2012) 353–366]. This model enables to take into account the effect of coal particle heating rate on coal pyrolysis. The coal-derived soot formation model proposed by Brown and Fletcher [A. L. Brown and T. H. Fletcher, Energy Fuels 12 (1998) 745–757] was employed in the LES. A comparison between the data predicted by LES and the soot volume fraction distribution data measured by laser induced incandescence confirmed that the soot formation characteristics in the coal combustion field of the CRIEPI burner can be accurately predicted by LES. A detailed analysis of the data predicted by LES showed that the soot particle distribution in this burner is narrow because the net soot formation rate is negative on both sides of the base of the soot volume fraction. At these positions, soot particles diffused from the peak position of soot volume fraction are oxidized due to a relatively high oxygen concentration. Finally, the effect of soot radiation on the predicted gas temperature distribution was examined by comparing the simulation results obtained with and without soot radiation. This comparison showed that the maximum gas temperature predicted by the simulation performed with soot radiation was over 100 K lower than that predicted by the simulation performed without soot radiation. From result strongly suggests the importance of considering a soot formation model for performing numerical simulations of a pulverized-coal combustion filed.     

渐变型多孔介质中燃气燃烧特性试验研究

试验研究预混燃气在渐变型多孔介质(GVPM)中的燃烧特性,包括在渐变型多孔介质中的温度场、火焰移动、CO和NOx生成、燃烧稳定性及多孔介质孔径结构对燃烧特性的影响规律。研究结果与几种均匀型多孔介质(HPM)中的燃烧特性进行比较,发现渐变型多孔介质中的燃烧有如下优点:均匀的温度分布、较低污染物排放、高燃烧速率、高稳定性、宽燃烧极限和较大的负荷调节范围。     

An algorithm for LES of premixed compressible flows using the Conditional Moment Closure model

A novel numerical method has been developed to couple a recent high order accurate fully compressible upwind method with the Conditional Moment Closure combustion model. The governing equations, turbulence modelling and numerical methods are presented in full. The new numerical method is validated against direct numerical simulation (DNS) data for a lean premixed methane slot burner. Although the modelling approaches are based on non-premixed flames and hence not expected to be valid for a wide range of premixed flames, the predicted flame is just 10% longer than that in the DNS and excellent agreement of mean mass fractions, conditional mass fractions and temperature is demonstrated. This new numerical method provides a very useful framework for future application of CMC to premixed as well as non-premixed combustion.     

径向浓淡旋流煤粉燃烧器气流湍流特性的冷态试验研究

本文利用ＩＦＡ３００型一维热膜风速仪系统对径向浓淡旋流煤粉燃烧器单相冷态湍流流场进行了试验研究,测量了流场内不同位置瞬时速度的数值,同时测量了脉动速度均方根、湍流度、平坦因子和偏斜因子在流场内的分布,得到了新型旋流燃烧器气流湍流特性参数的分布规律,可以用于研究径向浓淡旋流煤粉燃烧器的燃烧特性。