在燃烧器二次气流计算流体力学研究.doc

燃烧器二次气流计算流体力学研究阿尼尔 Purimetla ,崔杰* 机械工程系, 田纳西理工大学, 5014 箱, 库克维尔, 田纳西州 38505 , 美国 2006 年 5月 1 日收到, 2008 年 1月 1 日收到修订版, 接受 2008 年 1月 7日 2008 年 1月 17 日在线摘要在许多化石电厂运行的今天, 没有一个用足够的手段来保证适当的平衡个人之间气流锅炉水冷壁燃烧器的单位。这个匹配导致降低锅炉效率, 增加了二氧化碳的排放量。在这项研究中, 计算流体动力学(CFD) 模型, 火电机组风的盒子。该模型求解三维雷诺兹平均 n-s 方程与 k-e 湍流模型。这个结果验证了数值试验数据取自 1/8th 缩尺模型的锅炉水冷壁化石单位。模型在各种各样的质量流量、各种进口指定位置和两个开放条件下挡板的燃烧器进行。获得最优设计确定的均衡的二次气流通过燃烧器。这个研究表明, 结合实验及数值方法是有效的研究工具。关键词: 能源、流体力学、数值分析; 湍流流动、电厂、平衡 1 。导言燃煤电力公司坚持以试图改善工厂的总体性能来实现最佳燃烧。虽然有许多方式,但很少有人去优化在个别燃烧器里的燃烧。在各种因素的影响中, 燃烧风在燃烧器分布和煤粉气流流动盒中扮演一个重要的角色,且可以有不同的、很大的影响。目前还没有有效的方法来测量煤和空气流通率, 但是公用事业行业继续接受这些性能的不足。不均匀的空气和煤流率之间的分布导致一个熔炉在当地燃料的燃烧器内丰富燃料贫地区。由此产生的非均匀燃烧能使锅炉效率下降,排放增加且提高未燃燃料的水平。这些因素危害环境和核电厂营运预算。一个提供更均匀的燃烧的二次气流炉。空气加热器的污垢、方法, 以及风的框槽几何的几何形状通常造成二次气流偏见[1] 。 。意义对个别燃烧器平衡气流特性可以是一种单调乏味的事情。特别是在许多上了年纪的化石燃料电厂运行的今天, 有足够的手段来保证适当的平衡。个别燃烧器的气流之间, 特别是在单位的墙发电厂。任何偏离设计流量值在个别燃烧器将导致一些燃烧器工作在一个燃料瘦或燃油丰富的条件。所有的燃烧器平衡能带来显著的好处, 包括低排放, 降低 NO x 、过量空气, 更少的辅助电源、整体燃烧效率高。 。文献综述最近,CFD 已经被应用于电力系统得到了定性以及定量的理解。在燃烧器的过程 LaRose 和霍普金斯[2] 流场数值模拟计算模型的工作风盒。讨论了空气分布的影响, 结果从几个风盒燃烧性能分析。最初的结果表明: 燃烧器空气分布是非常重要的。一氧化碳和氮氧化物, 大多数燃烧器在该地区最敏感的操作是空气流量。巴斯克[3] 模拟湍流的气流在一个典型的锅炉空气室片段。他的研究显示循环流动的空气室可能会导致不平等空气流动的空气室退出。一个三维仿真锅炉水冷壁管大量前面是由秋炉等[4] 。敏感性有几个主要经营变量被认为在书房里。仿真表明, 超重了二次风有中度影响炉热性能。除此之外, 它的结论是次要的。空气涡流进入燃烧室具有不可忽视的影响炉性能。运用 CFD 仿真是由隋缪群[5] 的一个摘要单烧嘴顶置式炉上。他们关注的焦点研究是在灰汽化煤粉燃烧过程中。 Vuthalura 和 Vuthaluru[6] 三维燃烧模型来确定温度及热通量剖面对一个典型的效用锅炉。他们声称这些数值模型的研究或许能提高锅炉运行。在煤粉燃烧器燃烧过程进行了建模是 M 使用两个商业 CFD 编码[7] 。尽管两种编码方案有差异,但预测的速度、温度、物种集中在整体协议与实验数据吻合, 表明两码都是良好的趋势预测的解决方案。这个应用程序的设计上运用 CFD 燃煤锅炉燃烧器低水平的氮气报告[8 、 9] 。 Stopford[10] 综述近年来的一些应用 CFD 对发电和燃烧工业。例子包括设计、炉燃烧器燃煤李优化,over-fire 空气、煤气再燃烧、分层燃烧。结果表明, 被确立为 CFD 模拟的设计工具与已被广泛应用于电力行业帮助工程师减少排放, 增加热燃料效率, 延长植物一生。论文总结了几种测量和控制技术的二次向内燃机内的燃料空气混合物添加空气平衡, 改善燃烧, 并降低排放量[ 11-13] 。几个燃饶锅炉炉膛受益的单位运用“燃油喷射”的方法。现场试验结果表明: 煤和空气流量监测在平衡器控制效果和较低的公司概况和氧气水平。数值计算和实验研究在田纳西州进行科技大学在锅炉水冷壁。 18- 火炉, 设计和建造的巴布科克和威尔科克斯公司在 1950 年的。流量和压力测量是由卖方[14] 在 1/8th 缩尺模型的空气室安排锅炉水冷壁单位。流量测量获得的环形的出口 18- 炉子用叶片风速表、和静压分布进行了数静态压力标签上各燃烧器。压力分布的定量地跟随流程显现在燃烧器的平衡, 因此, 可以达到中等气流通过平衡静止压力