塔式锅炉炉膛烟气侧热偏差机理的数值研究

本文通过数值模拟给出了超超临界塔式锅炉炉膛内冷态和热态的流场和温度场,根据数值结果分析了炉膛烟气侧热偏差的形成机理,并进一步通过数值模拟寻求热偏差较小的燃烧器入射角度位置。数值结果表明,由于炉膛中的流动和传热是非线性的,存在非对称解,即使进行模拟时炉膛的几何结构和边界条件是完全对称的,炉膛内流体速度和温度分布仍然可能是非对称的,从而导致炉膛出口烟气侧的热偏差。数值结果还表明,改变燃烧器入射角度,能够改善炉膛出口热偏差。在本文所给出的计算条件下,燃烧器入射角为6°时,炉膛出口烟气侧热偏差相对较小。     

大型电站锅炉炉膛中火焰三元传热数值计算的实际应用和结果分析

一、前言 大型电站锅炉对安全性和经济性要求很高,因而要求更准确地计算烟气温度的三元分布,炉膛受热面的吸收热流分布及受热面的灰污壁温分布。现行的锅炉热力计算方法无法完成这一任务。仅靠现场试验来解决这些问题也是极为困难的,而应用电子计算机进行火焰三元传热过程数值计算可以较好地解决这一问题。经过几年的努力,目前这一方法已可初步应用于工程实际。     

煤粉炉内弥散介质辐射传热的综合模拟

本文基于辐射传热计算的DT法和颗粒运动计算的随机轨道法,并结合单颗粒的辐射特性模型,构造了能够详细考虑颗粒燃尽、湍流弥散诸因素对炉内空间局部辐射特性及总体辐射传热影响的弥散介质辐射传热计算模型,并将其耦合到炉内过程的总体数值模型中。采用该程序,比较计算了几种颗粒辐射特性模型对某300MW锅炉炉内温度场的预报结果,结果表明：通常采用的均匀颗粒辐射特性模型会导致温度场的极大误差;由于炉内颗粒浓度的不均匀分布,炉内的温度分布呈现高度非均匀状态,在炉膛轴线上有大面积的高温烟气区存在;考虑残炭存在时,温度分布的不均匀性更显著．     

非正交贴体网格体系模拟炉内燃烧过程

开发了贴体曲线坐标系下煤粉燃烧全过程模拟程序,可在任意3-d贴体曲线坐标系下进行炉内气固流动,化学反应和辐射传热等完整的燃烧过程模拟。对某台670 t/h锅炉,采用了一种新的贴体曲线网格体系,其一族网格线从燃烧器喷口向外呈放射状展开,最外侧贴于炉膛壁面,燃烧器以上网格线扭转角度逐渐变化,至炉膛上部与壁面平行。计算结果与采用常规直角网格体系的结果相比,伪扩散误差明显减小,燃烧参数分布趋势接近实际分布。     

内螺纹管近临界压力区两相流沸腾传热特性的研究

一、试验装置与方法 锅炉水冷壁管采用内螺纹管结构是锅炉中防止传热恶化的主要措施之一。目前国内外有关内螺纹管在近临界压力区汽水两相流沸腾传热特性方面的研究资料还甚少。为了加速我国300MW直流锅炉的完善化,并考虑炉膛水冷壁将在近临界压力条件下工作,因此作者在西安交通大学高压汽水两相流试验装置上对这一课题进行了试验研究工作。试验用内螺纹管为我国300MW直流锅炉实际采用的φ22×5.5mm四头碳钢内螺纹管。用充水法确定其平均内径为11.69mm,螺纹高度为0.58mm,     

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.     

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。     

辐射热线法计算三维辐射传热的数学模型及其应用

一、前言 求解以锅炉炉膛为对象的辐射热传递问题,目前常用的方法有热通量法,区域法和蒙特卡洛法。 作者们曾针对蒙特卡洛法进行了分析及改进。近来又提出了不使用概率运算的辐射热线法,可用较短时间求得精确的解。但目前该法只用于2维且壁面是黑体的情况。 本文在辐射热线法中引入壁面有效辐射的概念,就三维的长方体检定了以短时间求得精确解的条件。在此基础上,将该法应用于城市煤气改质炉的传热计算。     

电站锅炉系统性能仿真模型的建立

1引言根据热力学第二定律，燃料中的化学拥将近一半损失在锅炉的燃烧与传热过程中。因此，优化锅炉性能对降低整个火电机组的煤耗率具有明显效果。完整的锅炉系统由磨煤机、送风机、一次风机、弓讯机、炉膛、汽包、过热器、再热器、省煤器、空气预热器等单元组成，这些单元之间的联结错综复杂。本文建立了锅炉系统中通用单元的性能模型，并在此基础上，对锅炉系统的结构特点进行了分析，利用过程系统工程中的序贯模块法建立了整个锅炉系统的性能模型。对单元的划分、回路的切断及断裂流股的收敛与迭代策略提出了自己的观点。最后根据生产厂…     

循环流化床上部空间燃料燃烧份额和传热

一、引言 循环流化床锅炉,作为第二代流化床燃煤热力装置,得到了国内外能源科学技术界的重视.这种装置的主要特点是:在高效率气-固分离和高倍率固体物料循环的条件下,燃烧与脱硫以及传热过程在整个燃烧室空间(炉瞠)内进行.这与传统的鼓泡流化床装置有显著的不同.探索这种装置在各种可能工况下,炉膛上部燃料的燃烧份额和炉内烟气对炉壁的传热率,以及与当地固体颗粒浓度之间的关系,对于设计和开发工业用循环流化床     

锅炉燃烧室三维传热数学模型

早在1958年,Hottel和Cohen提出了区域法,为灰壁面、充满真实气体封闭系统辐射换热问题,建立了完整的数学描述和计算方法;为锅炉燃烧室进行三维传热计算奠定了理论基础。在实际计算中,占计算机内存数太大,计算层次太多。对现代大型锅炉,将燃烧室粗糙地分为1000个区域(包括气体和壁面区域),此时占有计算机内存为1000K以上,     

煤粉炉膛辐射传热数值模拟及其灵敏性分析

一、引言 作者基于蒙特卡罗法设计出的计算程序已用于国际火焰。研究基金会的两台试验炉(分别燃烧石油和天燃气)炉膛传热的计算,并获得十分满意的结果。本文改进了原模型以适用于工业规模的燃煤炉膛并对新南威尔士州Bayswater电站1~#炉进行模拟计算,并着重分析了模型结果对煤种输入变化的灵敏性。 二、数值模型 1.计算区域的划分和煤粒燃烧模型 半宽度9(m)、高32(m)的燃烧室如图1所示被分成11个体区和10个面区。其中面区6为燃烧器所在区域,体     

劣质煤沸腾燃烧锅炉浸没埋管的传热计算与试验

本文在计算沸腾料层与浸没埋管之间的传热时,引用修正后的乳化团传热模型,它计及埋管壁面对壁面边界层内局部空隙度的影响.壁面附近床层空隙度的变化规律由几何关系推得.计算结果与埋管传热系数的实验值较为接近,其相对误差小于±5％.文中尚对劣质煤沸腾燃烧锅炉中的埋管辐射放热系数进行了讨论。     

气流床气化炉壁面熔渣行为模拟

本文对气流床煤气化炉内高温合成气和壁面渣层的流动与传热传质过程进行了分析,建立了渣层流动、传热传质和相变数理模型,采用VOF方法对渣层和气体之间自由界面进行追踪,采用射线追踪方法(DTRM)计算辐射换热,采用焓法计算渣层相变,熔融态渣滴在渣层表面的沉积通过源项引入.应用所建立的数学模型对实验室规模的Texaco煤气化炉进行了模拟.结果表明:气化炉壁面换热系数从上到下先增加再减少最后再增加;炉膛温度升高,固态渣层厚度减少;壁面温度升高,固态渣层厚度减少.     

燃煤锅炉燃烧过程与NOx排放的模型与数值计算

本文以一台前墙布置有24只旋流燃烧器的350 MW燃煤电站锅炉为研究对象,对锅炉在100%、95%、85%、70%和50%额定负荷下的流动、燃烧和NOx排放进行了全炉膛数值模拟。模拟结果与锅炉运行和实测数据进行了全面比较并发现,除50%负荷外,其余工况两者符合情况良好。文中提出并采用了NOx模拟中相关的模型参数;对炉内空气量、炉温与NOx生成关系的计算结果表明, NOx的最终排放对温度的敏感性更强。     

200MW燃煤炉分级燃烧及NO_x减排的数值研究

本文针对某电厂200 MW四角切圆燃煤锅炉,采用数值方法,模拟了其额定工况采用和不采用分级燃烧以及不同分级燃尽风比率下炉内流场,温度场及NO_x的生成情况,探讨通过分级燃烧减少NO_x排放的方法。结果表明,在原来不采用分级燃烧的额定工况,数值模拟结果与设计值和在实际运行中的测试结果吻合良好,表明数值模拟基本符合实际;炉膛主燃区氧量过大是导致炉膛生成的NO_x浓度较高的重要原因,采用分级燃烧能够显著降低炉膛NO_x生成量;在本文计算条件下,当燃尽风比例占15%时NO_x生成量最小。     

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。     

图像比色法在炉膛火焰温度场实时监测的研究

提出了一种基于比色测温原理 ,运用数字图像采集、处理技术和面阵CCD成像技术测量锅炉炉膛火焰温度场分布的监测系统。论述了该测温系统的测量原理和系统结构。通过实验给出了利用该系统测量所得的结果。实验结果表明 ,利用比色测量法可以计算出火焰温度场的瞬时分布 ,以此为依据可以判断锅炉燃烧的稳定性 ,并在异常情况下发出报警信号 ;采用双色信号对比的办法可以较好地消除环境及发射率的影响 ,有效地提高了测温精度     

循环流化床多旋风分离器入口电容层析成像测量

旋风分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一,其分离性能将直接影响整个循环流化床锅炉的总体设计及锅炉的运行性能.大型循环流化床锅炉采用多个旋风分离器与炉膛出口并联布置实现气固分离.研究其分离系统的气固两相流动特性可进行旋风分离器的分离性能分析。本文针对600 MW超临界循环流化床锅炉的冷态模型,采用电容层析成像测量技术进行旋风分离器入口烟道内气田两相流固相颗粒浓度测量,在不同床料量和炉膛表观风速下,研究多个旋风分离器入口固体颗粒分布特性,得到不同分离器入口处固体颗粒浓度随流化风速、初始物料量的变化,分析了电容原始信号的波动特性,研究结果对流化床大型化多分离器优化布置提供了支持.     

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。