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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]。

1.1。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NOx、过量空气,更少的辅助电源、整体燃烧效率高。

1.2。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2.5M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