一种新型旋流燃烧器燃烧室内流动及燃烧数值模拟

发布时间：2020-05-28 09:28

【摘要】：随着数值模拟技术的不断完善以及计算机技术的不断发展,采用基于计算流体力学(CFD)的商业软件求解燃烧工程实际问题已经成为了可能。同时,煤粉锅炉的新型高效低氮燃烧器的性能试验研究是十分重要的,为在有限的条件下,得到燃烧的具体情况,数值模拟试验是一种非常重要的手段。本文以一种新型旋流煤粉燃烧器为研究对象,主要对燃烧室内的流动及燃烧进行了三维的数值模拟。首先概述了数值模拟燃烧室内燃烧过程的方法,利用Solid Works建模软件以及布尔运算完成了计算域的模型建立,并进行了网格划分。选择合适的数学模型及边界条件类型,应用商业软件FLUENT对燃烧室内的煤粉颗粒及空气的流动、传热、燃烧过程作了详细的数值模拟和分析,获得了较符合工程实际的模拟结果。其中,采用Realizable k-?湍流模型模拟湍流流动,采用拉格朗日随机颗粒轨道模型模拟燃烧室内湍流气固两相流动,采用P1辐射模型模拟燃烧室内的辐射传热过程,采用混合分数概率密度函数模型(PDF)模拟燃烧室内气相湍流燃烧,采用双步竞争反应模型模拟煤粉颗粒中挥发分的析出,采用动力学/扩散控制燃烧模型模拟煤粉颗粒中焦炭的燃烧。本文数值模拟了不同内、外二次风配比的5个设计工况,分析了新型燃烧器的冷态空气动力场特征和热态燃烧特性,对比分析了该燃烧数值模拟过程中重力因素对煤粉燃烧数值模拟结果的影响。研究发现:在内二次风配比为工况30~50时,该燃烧器有较好的燃烧特性;并且内二次风风量占比影响旋流燃烧器喷射距离、喷射扩角、回流强度以及着火距离等;对于考虑了重力因素的煤粉颗粒的燃烧过程更符合实际。本文所得的结论为以后该类型的煤粉旋流燃烧器的现场试验、实际运行以及设计改造提供了有意义的参考。
【图文】：

3）后处理后处理主要过程指的是对已经完成数值计算的模拟结果，以得到清晰的可视化云图、图表以及数据。在数值模软件是 ANSYS 中集成的后处理软件 CFD-POST，本文件 Origin 以及 Tecplot 等。计算前处理本文研究对象是某厂的有效输出负荷为 15MW 的旋流燃计算求解前需要对研究对象进行计算前的前处理工作。何建模、计算域物理模型的建立以及网格划分工作。 旋流燃烧器模型概述本文研究的对象为某厂试验煤粉炉采用的新型旋流燃烧是双燃烧器前墙布置方式，旋流燃烧器主要结构示意图如燃烧器包括中心风管、一次风道、二次风道。旋流叶片

向均匀布置 16 个固定式旋流叶片，内二次风风道内沿周向均匀布置 12 个式旋流叶片，内、外二次风道内的旋流叶片旋向相同。中心管内为点火器，心管在运行时送入炉膛的中心风有着调节火焰中心的作用，以避免回火，本研究过程未考虑中心管进风量，，研究煤粉旋流燃烧器组织的空气动力场以及情况。.2 研究对象的几何建模根据研究对象的全尺寸建立 1：1 几何模型，如图 2-2 所示。为使煤粉颗粒烧室内的燃烧与流动特征更加明显、易于分析，原始炉膛基本深度尺寸 4D 为旋流燃烧器外部直径），本文在建立旋流燃烧器的数值模拟的计算域物型时，以辐射炉膛尺寸为基础建立燃烧室，燃烧室总长度为 10D，燃烧室域物理模型高度与宽度相同为 4D。将旋流燃烧器与燃烧室整体作为数值模计算域，可以有效地考察旋流燃烧器流动与燃烧情况。为了产生较好的回流作用以强化着火燃烧，在旋流燃烧器一次风管接入的焰罩结构（喷口位置处），燃烧器的布置位置为：燃烧室前墙水冷壁面与拢尾部面在同一水平面。旋流燃烧器燃烧室
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK229.63

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 魏剑;晋芳伟;黄春水;;煤气旋流燃烧器的数值模拟研究[J];三明学院学报;2017年02期

2 崔龙菊;;新型双旋流燃烧器制造的质量控制[J];水泥技术;2012年03期

3 张万军;;中心给粉旋流燃烧器在电站锅炉中的应用[J];宁夏电力;2009年S1期

4 马良;;改进型径向浓淡旋流燃烧器技术成果应用[J];中国电力教育;2005年S2期

5 牛海峰,王海龙,李英,李运祥,陈军;径向浓淡旋流燃烧器中心扩锥失效形式探讨[J];黑龙江电力;2000年06期

6 孙志高,张永福;旋流燃烧器壁温计算数学模型[J];热能动力工程;1998年04期

7 张凯,周屈兰,徐通模,惠世恩;新型轴向叶片式旋流燃烧器性能的实验研究[J];西安交通大学学报;1998年12期

8 张凯,周屈兰,徐通模,惠世恩;新型轴向叶片式旋流燃烧器性能的实验研究[J];西安交通大学学报;1999年06期

9 徐峰,高玉胜,李大伟;径向浓淡旋流燃烧器在安装和运行中的问题及改进[J];黑龙江电力技术;1999年04期

10 熊立红,唐必光,朱全利,刘勇;旋流燃烧器的冷态试验研究[J];武汉水利电力大学学报;1997年01期

相关会议论文 前10条

1 周俊杰;孙宝庆;王明霞;;某旋流燃烧器燃烧过程数值模拟及其性能分析研究[A];第八届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2014年

2 王文鹏;梁健;丘纪华;;35MWth锅炉直供氧式旋流燃烧器空气动力场的试验研究[A];高等学校工程热物理第二十届全国学术会议论文集——燃烧学专辑[C];2014年

3 王磊;李海军;沈翔宇;张松涛;;1000MW机组锅炉低NOx旋流燃烧器烧损原因分析及对策[A];超超临界机组技术交流2013年会论文集[C];2013年

4 李德波;徐齐胜;沈跃良;刘亚明;温智勇;;660MW超临界锅炉DBC-OPCC型旋流燃烧器大面积烧损关键原因分析及其改造措施研究[A];第十八届全国二氧化硫、氮氧化物、汞污染防治暨细颗粒物（PM2.5）治理技术研讨会论文集[C];2014年

5 霍锁善;吉平;何维;罗志忠;王均增;王军;;国产首台超临界锅炉的技术特点和性能[A];第八届锅炉专业委员会第二次学术交流会议论文集[C];2005年

6 岳峻峰;秦鹏;徐星;张恩先;黄磊;;600MW超临界旋流燃烧锅炉NO_x排放特性试验研究[A];第六届电力工业节能减排学术研讨会论文集[C];2011年

7 崔星源;刘鹏;牛涛;王新光;董永胜;;等离子点火技术在LNASB旋流燃烧器上的应用[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集（一）[C];2007年

8 刘应文;张继云;;神华煤在对冲布置旋流喷燃器锅炉的燃烧调整[A];全国火电600MWe级机组能效对标及竞赛第十四届年会论文集[C];2010年

9 隋金雪;杨莉;华臻;张鑫;;改进的BP网络在火焰燃烧状态识别中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

10 黄丽坤;李争起;王广智;;燃尽风对旋流燃烧锅炉空气动力场影响的数值模拟研究[A];第八届锅炉专业委员会第二次学术交流会议论文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前4条

1 赵凯;东锅高开高走[N];自贡日报;2007年

2 实习生 张圳　记者 欧阳敏;自主攻关摆脱国外技术控制[N];自贡日报;2011年

3 本报记者 郭涛;迅达:科技创新引领企业腾飞[N];中国高新技术产业导报;2011年

4 王永坚;迅达集团引领燃气灶具新潮流[N];中国知识产权报;2006年

相关博士学位论文 前4条

1 靖剑平;燃用烟煤中心给粉旋流燃烧器流动及燃烧特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

2 李国能;燃烧诱发热声不稳定特性及控制研究[D];浙江大学;2009年

3 张济民;湍流有旋流冷态流场及扩散火焰的大涡模拟[D];中国科学技术大学;2013年

4 黄志军;煤粉富氧燃烧特性与污染物排放特性的中试研究及数值模拟[D];华中科技大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 王浩然;一种新型旋流燃烧器燃烧室内流动及燃烧数值模拟[D];哈尔滨理工大学;2019年

2 孙琳;高温生物质气旋流燃烧特性的数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

3 刘涛;航空发动机旋流燃烧器性能数值模拟[D];天津大学;2018年

4 李年祺;天然气旋流燃烧器富氧燃烧的数值模拟研究[D];西安石油大学;2018年

5 贾金钊;浓缩率对中心给粉旋流燃烧器燃烧性能影响试验研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

6 杨连杰;35t/h锅炉中心给粉旋流燃烧器单相流动特性的试验研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

7 王俊杰;330MW锅炉旋流燃烧器冷态实验研究[D];华北电力大学（北京）;2007年

8 梁健;直供氧式旋流燃烧器设计与试验研究[D];华中科技大学;2013年

9 周强;旋流煤粉燃烧器的燃烧优化[D];重庆大学;2008年

10 饶映明;高热旋流燃烧器的实验研究及数值模拟[D];重庆大学;2013年

本文编号：2685042