煤粉燃烧仿真过程);

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第六章煤粉燃烧(2017)

❖ 煤粉气流燃烧正常时，一般离燃烧器喷口0.3～0.5m处开始着火，离喷口1 ～ 2m的距离内，大部分挥发分已经析出和烧掉，但是焦炭粒的燃烧常要持续10 ～ 20m或更远的距离，有一个较长的燃尽过程。
❖ 一般煤粉锅炉燃烧室设计足够大，保证在燃烧室的一半高度处，能达到约98%的燃尽率。
❖ 锅炉的容积热负荷是保证煤粉燃尽的一个主要参数。除了容积热负荷，影响燃尽的因素主要还有燃烧温度、烟气中氧浓度的影响、燃料特性和煤粉细度的影响。
第六章煤粉燃烧
6.1 概述
由前面的学习知道，为了实现煤粉的燃烧过程，煤粉必须磨得很细，一般平均颗粒直径小于80μm，在这一细度条件下，大大增加了其单位重量的表面积，同时大大减小了煤粉颗粒和气流之间的相对速度，使得煤粉颗粒和承载它的空气－烟气流具有相同的速度和流动方向，并在其飞越炉膛的有限时间内，能够在悬浮状态下完成全部燃烧过程。煤粉火炬燃烧过程的这一基本特点，使得它与其它燃烧方式以及气体燃料及液体燃烧相比有不同的特点。
6.2 煤粉火炬燃烧的特点
影响煤粉气流着火的主要因素
(1)燃料性质的影响 •挥发分：煤粉气流的稳定着火在很大程度上取决于所析出的挥发分在其点
燃后与一次风发生反应所形成的高温燃烧产物来维持的。煤的挥发分越低，它的着火热越高。 •煤中灰分：灰分增加，燃料消耗量增加，造成着火热增加。 •水分：水分增加，用于蒸发水和过热水蒸汽的热量增加，因而增加着火热，使着火点也被推迟。其中挥发分的影响是最主要的。 (2)一次风量的影响 •一次风量增加，着火热增加，着火推迟。理论上保证挥发分完全燃烧的一次风份额和该煤种的干燥无灰基挥发分含量相当。在实践上，对不同煤种即根据挥发分含量，也同时根据煤粉输送过程等经验确定所采用的一次风份额。同时还需要满足输粉的要求。

高炉三维气固湍流和煤粉燃烧过程数值模拟

立并发展了高炉风１回旋区湍流气固两相流动和煤粉燃烧的三维数学模型。用所建模型分别对冷：７
态模型内气固两相流动和某企业７０ｍ５３高炉风１回旋区内的气固两相三维流动与煤粉燃烧进行了：７数值模拟。采用三维激光相位多普勒分析仪（Ｄ）ＰＡ对冷态模型内气固两相流场进行了测量，实验结果与冷态两相流动的模拟结果基本一致。热态模拟结果给出了气相温度和组分浓度分布，模拟结果与实验测量结果较吻合．示了风口回旋区内气固两相流动和煤粉燃烧的基本性质和特点。揭关键词：高炉风口回旋区；流；固两相流；粉燃烧；湍气煤数值模拟中图分类号：Ｆ５８Ｔ３文章编号：０５— ８０２０）２— １３— ５１０９３（０７００６０
ａｙｅ）ｍａｕｅｎｓｅｅａａｒｅｎａｅｅｅｎｔｅｃｌｌｅｓｌｎｓｄｔ．Ｔｅｌｒｅｓｒｍｅｔ．Ｇｎｒｌｇｅｍｅｔｓｄｔｅａｕａｄｒｕｔａｄｔｔａａｈｚｉｍｂｗｈｃｔｅｓｅ
ｎｍｅｉａｉｌｔｎｒｓｌｒｎａｃｒａｃｔｘｅｍｅｔａｕｅｎｓＴｅｓｕｙｒｖａｓｕｒｃｓｍｕａｉｅｕｔａｅｉｃｏｄｎｅｗｉｅｐｒｎａｍｅｓｒｍｅｔ．ｈｔｄｅｅｌｌｏｓｈｉｌ
ＮｕｅｉａｉｕａｉｎｆＴｈｅ－ｉｅｓｏａａ－ａｔｃｅｍｒｃｌＳｍｌｔｓｏｒｅｄｍｎｉｎｌＧｓｐｒｉｌｏＴｕｂｌｎｏａｄＰｕｖｒｚｄＣｏｌＣｏｂｓｉｎｉａｔＦｎｃｒｕｅｔＦｌｗｎｌｅｉｅａｍｕｔｏｎＢｌｓｕｒａｅ

fluent tutorial file 之 prePDF 模拟煤粉燃烧

译者:wyxpuma时间有限,错漏之处在所难免.如有发现可站内 message 我: )使用非预混燃烧模型 Using the Non-Premixed Combustion Model 概要先决条件问题描述使用 prePDF 的准备工作 Step 1: Define the Preliminary Adiabatic System in prePDF Step 2: Compute and Review the Adiabatic System prePDF Look-Up Tables Step 3: Create and Compute the Non-Adiabatic prePDF System Preparation for FLUENT Calculation Step 4: Grid Step 5: Models: Continuous (Gas) Phase Step 6: Models: Discrete Phase Step 7: Materials: Continuous Phase Step 8: Materials: Discrete Phase Step 9: Boundary Conditions Step 10: Solution Step 11: Postprocessing Step 12: Energy Balances and Particle Reporting SummaryIntroduction 概要对煤粉燃烧的模拟包括对连续气相的模拟及其对煤颗粒分散相的相互作用的模拟.煤颗粒穿过气相时,会进行脱挥发分和焦炭的燃烧,从而成为进行气相反应的燃料的源.对反应的模拟可通过组分传输模型(the species transport model)或非预混燃烧模型(the non-premixed combustion model)进行模拟. 在此实例指南中, 你将使用非预混燃烧模型模拟一个简化的燃煤炉体内的化学反应. 在此实例指南中,你将学习: 使用 prePDF 预处理器为煤粉燃料(的燃烧)准备一个 PDF 表为非预混燃烧化学反应模型定义 FLUENT 的输入参数为煤颗粒定义一个离散相求解一个包含反应离散相的煤颗粒的数值模型非预混燃烧模型是采用这样一种建模方法, 即求解一个或两个守恒标量以及混合分数的的传输方程.多化学组分时,包括根和中间产物,可以采用这种方法被考译者:wyxpuma时间有限,错漏之处在所难免.如有发现可站内 message 我: )虑进来,并且他们的浓度能够通过预测出的混合分数分布计算出来.通过化学数据库,可以得出组分的正确数据.湍流和化学反应的相互作用可通过使用β或双 δ的概率密度函数 (PDF) 来模拟. 关于非预混燃烧的模型详见 the User's GuidePrerequisitesThis tutorial assumes that you are familiar with the menu structure in FLUENT, and that you have solved Tutorial 1 or its equivalent. Some steps in the setup and solution procedure will not be shown explicitly.问题描述(Problem Description )本例程考虑的煤粉燃烧系统时一个简单的二维管道,截面为 10m×1m,如图 13.1 所示.因为管道对称,图中只显示了宽度的一半.该二维管道的入口分成两股来流.靠近管道中心的高速来流速度为 50m/s,跨度为 0.125m.另一股来流速度为 15m/s,跨度为 0.375m.两股来流都是 1500K 的空气.靠近中心高速流股进入炉膛的煤颗粒,其质量流率为 0.1kg/s(煤颗粒的总流率为 0.2kg/s).管道的壁温为 1200K 的常温. 基于入口尺寸和平均入口速度的雷诺数约为 100,000. 因此,流动为湍流. 关于煤组成和粒度分布的详细信息将在 step 5(Models: Continuous (Gas) Phase)和 Step 8( Materials: Discrete Phase)中给出.Figure 13.1: 2D Furnace with Pulverized Coal Combustion译者:wyxpuma时间有限,错漏之处在所难免.如有发现可站内 message 我: )对 prePDF 的准备(Preparation for prePDF )1. 启动 prePDF.当你使用非预混燃烧模型,你要先使用前处理器—prePDF-生成一个 PDF 文件. 该 PDF 文件包含了关于各组分浓度,温度与混合分数值之间的联系的信息,并被 FLUENT 在求解过程中用来获得这些标量(组分浓度,温度等) .Step 1: 在 prePDF 中定义初步的绝热系统 (Define the Preliminary Adiabatic System in prePDF )1. 定义 prePDF 模型类别.你可以定义单一燃料流或者燃料流加上另一个流股.激活第二个流股可以让你明了两个混合分数.对于煤颗粒的燃烧,采用两个流股的方法可以让你明确地将挥发分 (第二个流股)流股同焦炭流股(燃料流)分开.在该例程中,我们将不采用两个流股的方法,而采用单一混合分数法.SetupCase...(a)译者:wyxpuma时间有限,错漏之处在所难免.如有发现可站内 message 我: )在 Heat transfer options, 保持默认设置 Adiabatic.该例程中讨论的煤粉燃烧器是一个非绝热系统, 在气相与煤颗粒相间, 以及燃烧器壁面上,都有热量传递.因此,必须在 prePDF 中考虑非绝热系统.由于非绝热系统较之绝热系统在计算时要耗费更多的时间,因此你可在启动 prePDF 时先考虑系统为绝热系统. 根据对绝热系统的 PDF/化学平衡的计算结果,你将确定大致的系统参数,这将使得在非绝热系统下的计算更具效率.而且,绝热系统的计算将提供绝热火焰温度,混合分数的化学当量以及各单独组分对化学反应系统的重要性的信息. 这种首先在绝热系统中计算的方法将被用于所有的考虑在非绝热条件下的 PDF 计算.(b) 在 Chemistry models, 保持默认设置 Equilibrium Chemistry. 对大多数基于 PDF 的数值模拟,推荐使用 Equilibrium Chemistry 选项. Stoichiometric Reaction ( 混合即完全反应 ) 选项计算量小,但不准确; Laminar Flamelets 选项能够考虑空气拉伸的非平衡现象,例如超平衡基浓度和亚平衡温度. 这对于 NOx 的预测非常重要,但在此例中不必考虑. (c) 保持默认设置 PDF models. 一般的,推荐使用β函数的 PDF 积分,因为他比δ函数的 PDF 积分方法更准确.(d) 在 Empirically Defined Streams, 选择 Fuel stream 选项. 这将允许你采用 empirical 输入选项来定义燃料流股(即根据煤的 ultimate analysis 定义) Empirical 输入选项允许你指定燃料中 H,C,N 和 O 的元素组成 (DAF) 低位发热量和比热. , 当元素分析和热值已知时, 这种指定方法是很有效的. (e) 点击 Apply ,关闭面板 2. 定义系统中的化学组分指定系统中包含哪些组分依赖于燃料类型和燃烧系统. 关于指定组分的指南在FLUENT User's Guide 中有介绍.在这里,你将假定该平衡系统中包含 13 种组分: C, C(s), CH , CO, CO , H, H ,H O, N, N , O, O , and OH.之所以包含 C, H, O, 和 N 是因为我们采用``empirical''输入方法对燃料进行定义的,因此要用到元素组分.! 当使用 empirical input 选项时,你应当将 C and C(S) 都选入系统SetupSpeciesDefine...译者:wyxpuma时间有限,错漏之处在所难免.如有发现可站内 message 我: )(a) 将 Maximum # of Species 设为 13. 使用上,下箭头来设置最大组分数目,或在数字框中直接键入数字然后摁<ENTER>. (b) 在 Defined Species 列表中选择最上面的组分(初始标志为 UNDEFINED). (c) 在 Database Species 下拉表单中,使用滚动条拖动表单,并选择 C. 此时 Defined Species 表单中的最顶部组分将显示为 C . (d) 在 Defined Species 列表中选择第二个组分 (或在 Species # 选项中将数目增大为 2). (e) 在 Database Species 下拉表单中 , 使用滚动条拖动表单 , 并选择下一个组分 ( C(S)). (f) 重复步骤 (d) 和 (e),直到 13 个组分都被定义 (g) 点击 Apply,关闭面板 Note:在其他燃烧系统中,你也许想添加其他化学组分,但你不要添加慢反应的化学组分, 例如 NOx..3. 确定燃料组分输入.本例中考虑的燃料是已知的,根据工业分析,知道含 28%的挥发分,64%的焦炭和 8%的灰分.你要根据这些信息,以及以下给出的元素分析结果,在 prePDF 中定义煤的组成.燃料流的组成(焦炭和挥发分)可计算如下:译者:wyxpuma时间有限,错漏之处在所难免.如有发现可站内 message 我: )首先将工业分析数据(干燥基)转化为可燃基(干燥无灰基).工业分析 Wt % Wt % Proximate Analysis (dry) Volatiles Char (C(s)) Ash 28 64 8 (DAF) 30.4 69.6 -煤的元素分析如下表:Element Wt % (DAF) C H O N S 89.3 5.0 3.4 1.5 0.8为简单起见,煤中的硫分可并入氮的质量分数,因此最终数据如下:Element Wt % (DAF) C H O N S 89.3 5.0 3.4 2.3 -我们可根据工业分析和元素分析的数据得出挥发分的元素组成如下: can combine Wethe proximate and ultimate analysis data to yield the following elemental composition of the volatile stream: (译者注:这里不是挥发分流股的元素组成,而是整个燃料流股的元素组成,因为该模型采用单混合分数模型,而且表中数据也显示是单流股的摩尔组成)译者:wyxpuma时间有限,错漏之处在所难免.如有发现可站内 message 我: )Element Wt % Moles Mole Fraction C H O N Total 89.3 5.0 3.4 2.3 7.44 5 0.21 0.16 12.81 0.581 0.390 0.016 0.013你将用到上表中最后一列中的数据.prePDF 将使用这些信息以及煤的热值来定义燃料中的组分. 煤的低位热值为(DAF) : LCV= 35.3 MJ/kg煤的热容和密度分别为 1000 J/kg-K 和 1 kg/m4. 输入燃料和氧化剂的组分SetupSpeciesComposition...(a) 激活氧化剂流股组分的输入框氧化剂(空气)的组成为 21%的 O2 和 79% 的 N2译者:wyxpuma时间有限,错漏之处在所难免.如有发现可站内 message 我: )i. 在 Stream 下, 选择 Oxidiser. ii. 在 Specify Composition In, 保持默认选项 Mole Fractions. iii. 在 Defined Species 选项中选择 O2 并在 Species Fraction 中输入 0.21. iv. 在 Defined Species 选项中选择 N2 并在 Species Fraction 中输入 0.79 (b) 激活燃料流股组分的输入框 Note: 因为燃料流股已经选择了 empirical 输入选项,您将被提示输入 C,H,O 和 N 的原子摩尔分数,以及燃料的热值和热容.译者:wyxpuma时间有限,错漏之处在所难免.如有发现可站内 message 我: )i. 在 Stream 下, 选择 Fuel. ii. 在 Specify Composition In 中,保持默认选项 Mole Fractions. iii. 在 Defined Species 列表中选择 C 并在 Atom Fraction 中键入 0.581. iv. 在 Defined Species 列表中选择 H 并在 Atom Fraction 中键入 0.390. v. 在 Defined Species 列表中选择 N 并在 Atom Fraction 中键入 0.016. vi. 在 Defined Species 列表中选择 O 并在 Atom Fraction 中键入 0.013. vii. 在 Lower Caloric Value 中键入 3.53e+07 J/kg 在 Specific Heat 中键入 1000 J/kg-K . viii. 点击 Apply ,关闭面板. 5. 定义固体碳的密度.译者:wyxpuma时间有限,错漏之处在所难免.如有发现可站内 message 我: )这里,假定固定碳密度为 1300 kg/m3SetupSpeciesDensity...(a) 在 Defined Species 中选择 C(S) . (b) 将 Density 设为 1300. (c) 点击 Apply ,关闭面板. Note:在计算燃料的混合密度时,prePDF 会用到这个信息.你应当定义固定焦炭的密度, 这个值可能和 FLUENT 中定义的煤的密度不一致, FLUENT 中定义的是包含灰的煤粒的显密度.6. 定义系统操作条件.在化学平衡计算中需要用到系统压力和入口流温度. 煤燃烧情况下, 燃料流股的入口温度应当是开始脱挥发分的温度.氧化剂流股的入口温度应当对应于空气入口温度.在本例程中,煤脱挥发分的温度设置为 400 K,空气入口温度为 1500K,系统压力为 1 大气压.SetupOperating Conditions...(a)在Fuel和Oxidiser中分别将温度设为400 K 和1500 K。

矿热炉仿真算例

矿热炉仿真算例全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：矿热炉是一种用于高温固相反应的设备，因其在矿石冶炼过程中起到关键作用而备受关注。

近年来，随着仿真技术的发展，矿热炉仿真已成为研究人员研究热力学和传热过程的重要工具。

本文将探讨矿热炉仿真的算例，并介绍一些应用实例。

矿热炉是一种用于冶炼金属或矿石的设备，其工作原理是通过高温加热将矿石进行熔化和反应，以提取所需金属。

矿热炉的设计和优化是冶金工程中的关键问题，而仿真技术可以帮助工程师们更好地了解热力学和传热过程，从而改善炉内的工艺条件和降低能耗。

矿热炉仿真的算例主要涉及到炉内的温度分布、热流分布、反应速率等参数。

通过建立数学模型和计算流体力学（CFD）模拟，可以模拟和预测炉内各种物理和化学过程的行为。

热传递和热辐射是矿热炉仿真中最重要的部分，因为其直接影响炉内温度和反应速率。

在矿热炉仿真中，炉内的温度分布是一个关键的参数。

通过数学模型和CFD模拟可以计算炉内各个位置的温度变化，并通过优化炉内结构和燃烧方式来提高能源利用率和生产效率。

通过改变炉内燃烧器的位置和角度，可以优化炉内热量分布，避免局部过热或过冷的现象。

矿热炉仿真还可以用于模拟炉内的化学反应过程。

通过计算反应速率和产物分布，可以优化炉内的工艺条件，提高金属提取率，并降低废气排放。

矿热炉仿真技术的应用范围不仅局限于传统矿石冶炼，还可以用于熔炼废旧金属和电子废弃物等新兴领域。

矿热炉仿真技术在冶金工程中扮演着重要角色，为工程师们提供了一种便捷而高效的工具来优化矿热炉的设计和操作。

未来随着仿真技术的不断发展，矿热炉仿真将更加普及和完善，为冶金工程带来更多的创新和发展机会。

【2000字】第二篇示例：矿热炉是一种常用于冶金、化工等工业领域的设备，通过煤炭、石油等燃料的燃烧产生的高温热能，加热矿石、矿渣等原料，进行冶炼、烧结等工艺过程。

随着工业自动化技术的发展，矿热炉仿真技术也逐渐受到重视。

矿热炉仿真是利用计算机模拟矿热炉工作过程，包括燃烧行为、气体流动、传热过程等各个方面，以实现对矿热炉性能的预测、优化和控制。

煤粉颗粒群着火和燃烧过程的数值模拟

吻合．
关键词：颗粒群燃烧；粉颗粒团；着火煤
中图分类号：Ｔ６Ｋ１文献标志码：Ａ文章编号：１０－７０２）２００．６０６８４（（０．１７０￣
ＮｕｅｉａａｙｉｆＩｎｔｏｎｍｂｓｉｎｏｍｒｃｌＡｎｌｓｓｏｇｉｉｎａｄＣｏｕｔｏｆ
（ｈｏｏＥｅｇｃｎｅａｄＥｇｅｒｇＨｒｉＩｓｔｅｏＴｃｎｌｙＨｒｉ１００，ｈｎ）ｃＳｏｌｆｎｒＳｉｃｎｉｅｎ，ａｎｎｔｕｅｈｏｇ，ａｂ５０１Ｃｉａｙｅｎｎｉｂｉｔｆｏｎ
Ａｂｔａｔｒｎｉｎｒｕｏｕｔｎｍｏｅｓｐｅｅｔｄｆｒｔｅｐｌｅｉｄｃａａｔｌｓｉｐｅｉａｃｏｄｓｒｃ：Ａｔｓｔｇｏｐｃｍｂｓｏｄｌａｅｉｗａｒｓｎｅｕｖｒｅｏｌｐｒｃｎｓｈｒｌｌｕ．Ｈｏｇｎｏｓｏｈｚｉｅｃｍｏｅｅｕｎｅｅｏｅｅｕｅｃｏｓｗｒｍｏｌｔｔｅａｃｕｔｈｅａｔｎｏｐｒｃｅ．Ｔｅｖｒａｏｆａｔｕｅｏｃｏｄａｄｈｔｒｇｎｏｓｒａｔｎｅｄｅｅｋｃｏｎｆｔｅｉｔｒｃｏｆａｔｌｓｈａｉｔｎｏｆｍｅｓｔｒｆｌｕｉｅｄｏａｏｎｉｓｉｉｌｍｏｗｓｏ￣ｎ．Ｔｅｅｅｔｏｐｒｍｅｅｓｏｌｕｇｉｏｄｃｍｕｔｎｗｒｎｌｚｄ．Ｔｅｈｍｏｅｕｎｔｎｄｌｙｗ￥ｄ－ａｂｅｈｆｃｆａａｔｒｎｃｄｉｎｔｎａｏｄｓｏｉｎｂｓｏｅａａｙｅｈｏｇｎｏｓｉｉｏｅａａｅｉｅｇｉＣ￣ｇｄ，ａｄｔｅｎｒａｅｉｅｉｃｅｓｆｃｎｅｔｔｎｏａｔｌ．Ｔｅｉｃｅｓｆｐｌｅｉｅｏｌｓｅａｄｄｒａｅｏｌｅｎｎｉｃｅｓｄｗｔｔｎｒａｅｏｏｃｎｒｉｆｐｒｃｅｈｎｒａｅｏｕｖｒｄｃａｉｅｅｓｆ＇ｈｈｈａｏｉｓｚｚｎｃａｉｎａｍｐｒｔｒｅａｏｇｎｏｓｉｉｏＴｅｄ１ｙｔａｍｂｅｔｓｔｅａｅｄｌｙｈｍｏｅｅｕｎｔｎ．ｇｅｕｇｉｈｅａｍｅｗ￥ｍｄｅ，ａｄｔｅｃｍｕｔｎｒｔａｃｅｓｄｗｔｅｉ￣ｄｎｏｈｂｓｏａｗｓｉｒａｅｈｔｉｅｎｉｈｉｃｅｓｆｘｇｎｃｎｅｔｔｎｉｌｔｎｒｓｌｅｎａｒｅｎｔｕｌｈｘｅｍｅｔｎｉｇ．ｎｒａｅｏｙｅｏｃｎｒｉ．Ｓｍｕａｏｅｕｔｗｒｉｇｅｍｅｔｗｈｐｂｉｅｅｐｎａｆｄｎｓｏａｏｉｓｅｉｓｄｌｉ

CFX软件介绍

ANSYS CFX——流体动力学分析技术的开拓者产品关键字精确的数值方法快速稳健的求解技术丰富的物理模型旋转机械流动分析的专有特征先进的网格剖分技术发展历史CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件，是英国AEA Technology 公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业实际问题而开发，诞生在工业应用背景中的CFX 一直将精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性作为其发展的基本要求，并以其在这些方面的卓越成就，引领着CFD技术的不断发展。

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CFX一直和许多工业和大型研究项目保持着广泛的合作，这种合作确保了CFX能够紧密结合工业应用的需要，同时也使得CFX可以及时加入最先进的物理模型和数值算法。

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高风温点火燃烧器中煤粉气流着火燃烧过程的数值模拟

一
定的运行条件下，煤粉气流的稳定着火只发生在一定的煤粉浓度范围内。所进行的理论模拟计算与现场试验结果具有良好的一致性。
关键词：燃烧器；煤粉；燃烧；数值计算；无油点火技术中图分类号：Ｔ６Ｋ１意文献标识码：Ａ文章编号：１０ —６９２０）４０２ —４０２１３（０６０ —０７０
（０３Ａ５９８）２０Ａ２２０
ｔｅｎｍｅｃｌｒｄｃｉｎａｅｂｅｃｉｖｄｂｓｎＸｏｗａｅＴｈａｅｃｓｓｔｅｄｓｕｓｏｎｅｅｔｆｏｌｏｃｎｒｔｎｏｕ — ｈｕｒａｅｉｔｓｖｅｎａｈｅｅｙｕｉｇＣＦｓｆｒ．ｉｐｏｈｔｅｐｐｒｏｕｅｉｃｓｉｎｏｆｃｃａｎｅｔｉｎｐｌｆｈｏｃａｏ
（．ＵｉｅｓｙｏＳｉｃｎｅｈｏｇｅｉｇｅｉ００３ｈｎ；１ｎｖｒｉｆｃｅｅａｄＴｃｎｌｙＢｉｎ，Ｂｉｎ１０８，Ｃｉａｔｎｏｊｊｇ
２ｈｎｈｕａｇＩｔｎｔｎｌｒｄｎｎｉｅｒｇｏ．Ｂｉｎ００８ｈｎ；．ＣｉＳｏｇｎｅａｉａＴａｅｄＥｇｎｅｎ，ｅｉｇ１０８，ＣｉａａｎｒｏａｉＣｊ３ｅｉｇＳｉｃｎｅｈｏｏｙＤｖｌｍｅｔｏｍｉｉｎｅｉ０１１ｈｎ）．Ｂｉｎｃｎｅｄｃｎｌｅｅｏｎｍｓｏ，Ｂｉｎ１００，ＣｉａｊｅａＴｇｐＣｓｊｇ
ｖｒｚｄｃａｎｔｎｈｅｎｍｅｉａｒｄｃｉｎｒｓｌｈｗｔｂｅｉｎｔｎｏｃａｏｅｒａｏｌｋｓｌｃｎｅｏｃａｏｅｅｉｅｏｌｇｉｏ．Ｔｕｒｌｅｉｔｕｔｓｏａｓｌｉｏｆｏｌｗｄｒｔｍｎｙｔｅａｅｉａｒｇｆｏｌｗｄｒｉｉｃｐｏｅｓａｇｉｐｓｅａｐｎａｐｃｎｅｔｔｎｉｅｔｉｐｒｔｎｃｎｉｉｎｈｅｔｅｒｔａｒｄｃｉｎｒｓｌａｅａｓｏｏｄａｒｅｎｔｘｅｍｅｔｌｎｓｏｃｎａｉｃｒａｎｏｅａｉｏｄｔ．Ｔｏｉｌｅｉｔｕｔｈｖｌｏｇｔｇｏｇｅｍｅｔｈｅｐｒｒｏｎｏｏｈｅｃｐｏｅｓａｗｉｉｎｅ．ａｏＫｅｒｓｏｕｔｒｐｌｅｚｄｃａｉｏ；ｃｍｂｓｉｎｎｍｅｃｌｏｕａｉｎｏｌｆｅｉｉｏｃｎｌｇｙｗｏｄ：ｃｍｂｓｏ；ｕｖｒｅｏｌｇｔｎｉｉｉｎｏｕｔ；ｕｒａｍｐｔｔ；ｉｒｔｎｔｈｏｏｙｏｉｃｏ —ｅｇｉｅｎ

44、煤粉是怎样燃烧的

煤粉是怎样燃烧的煤粉入窑后，燃烧过程分三个阶段。

如图1所示。

（1）干燥预热阶段：这一阶段是使煤粉中所含水分蒸发掉，一般需要0.03～0.05秒。

但在煤粉粗湿的情况下，干燥预热的时间要相应延长。

干燥预热时间的长短，决定着火焰黑火头的长短。

图1. 煤粉燃烧示意图1──干燥预热；2──挥发物分馏与燃烧；3──固定碳燃烧（2）挥发物分馏与燃烧阶段：这一阶段一般约需0.01～0.03秒。

干燥的煤粉随温度继续升高至450～500℃时，挥发物开始分馏（也叫挥发），分馏出甲烷（CH4）、乙烯（C2H2）、一氧化碳（CO）等，包围在煤粉颗粒周围，形成一层挥发物气体薄膜，与入窑空气中的氧接触，开始（氧化作用）燃烧，生成气态的CO2和H2O。

在未燃烧尽以前，炭粒被薄膜隔绝，不能与氧充分接触，无法燃烧，只能焦化。

只有空气中的氧透过薄膜时，炭才能继续燃烧，挥发物的分馏在700℃～800℃时，即可挥发完毕。

挥发物燃烧时间长短，与挥发物含量多少、气体流速大小、温度高低有关。

挥发分低，气体流速快，温度高，燃烧时间就短；否则相反。

挥发分高的煤，着火早，燃烧快，黑火头短，白火焰长；挥发分低的煤则相反。

（3）焦炭燃烧阶段：这一阶段的主要作用是焦炭的燃烧，其燃烧速度决定于白火焰的长短（一般约需0.2～0.4秒），焦炭的燃烧，不但与温度高低有关，且与空气量及空气中的氧透过挥发物气体薄膜与炭接触的速度有关。

煤粉的颗粒大小及含炭量多少也都影响着焦炭的燃烧速度。

煤粉通过喷煤嘴喷入窑内后，经过一段距离才开始燃烧，这段距离就是黑火头。

煤粉燃烧后，产生热量，形成燃烧的焰面，温度随燃烧时间的增长而不断升高，高温的焰面不断向后面末燃烧的低温煤粉传热，使其达到着火点而燃烧，形成新的焰面。

不断地送煤，不断地燃烧，窑内就保持一个熊熊的火焰，不断地燃烧放热。

Fluent软件模拟计算煤粉燃烧的机理及其模型实现的方式

3 过程切换的方式
通过自编 UDF，掌握 Fluent 软件中过程切换的方式。在煤粉燃烧过程中， Fluent 对各个过程的切换是在 Switch Law 中进行的。比如颗粒温度达到了挥发分热解温度时，过程从 First Law 切换到 Second Law 是由 Switch Law 控制的，而不是由 First Law 中的规则 Inerting heating 或者是 Second Law 中的规则 Devolatilization，也不是自定义规则确定。而 Switch Law 中的默认规则（Default）已经根据煤粉燃烧的特点把切换条件写入其中。
2 颗粒跟踪数的计算方法
在 Fluent 中不同的煤粉颗粒射流类型（Injection Type）就有不同的计算颗粒跟踪数的方法。目前比较常用的 Injection Type 按以下几种情况划分：单个颗粒（Single）、群组（Group）和颗粒进口表面（Surface）等。通过编写自定义 UDF，掌握各个类型颗粒跟踪数的计算方法。 2.1 Single 类型
浙江电力
2010 年第 11 期
ZHEJIANG ELECTRIC POWER
31
发电技术
Fluent 软件模拟计算煤粉燃烧的机理及其模型实现的方式
丁历威，李凤瑞（浙江省电力试验研究院，杭州 310014）
摘要：为了修改煤粉燃烧的计算模型，就必须深入理解 Fluent 软件模拟计算煤粉燃烧的机理及其燃
DING Li-wei， LI Feng-rui （Zhejiang Electric Power Test and Research Institute， Hangzhou 310014， China）

煤粉颗粒团燃烧过程的数值模拟

第19卷第3期2010年9月矿冶M IN ING &M ETALLURGYVol 119,No 13S epte m ber 2010文章编号:1005-7854(2010)03-0045-04煤粉颗粒团燃烧过程的数值模拟刘向军,林超(北京科技大学热能系,北京100083)摘要:煤粉的燃烧在工程实际中很多情况下都是聚团燃烧,颗粒内部传热传质机理复杂。

本文根据多孔介质的传热传质学理论,引入对流项,建立了气流场中煤粉团燃烧的三维数学模型,并对不同孔隙率的煤粉团的燃烧过程进行了对比计算,计算结果合理,揭示了孔隙率对煤粉团着火燃烧的影响,为深入研究煤粉团燃烧特性打下基础。

关键词:煤粉颗粒团;燃烧;数值模拟中图分类号:TK16 文献标识码:ANUM ER I CAL SI M ULATION OF THE COAL CLUSTER CO M BUSTION PROCESSLIU X iang-j u n,LIN Chao(Ther m al Engineering D e part m ent ,University o f Science&Technology B eijing,Beijing 100083,Ch i n a)ABSTRACT :M ost o f the coa-l gas co m bustion process acti n g i n a dense partic l e -gas t w o -phase fl o w fiel d is coa l cluster co m bustion,w h ic h is d ifferent fr o m tha t o f a sing le coa-l partic l e co m bustion because of the co m plex inner -cluster heat and m ass transfer 1I n this paper ,a 3D m athe m atica lm ode lo f a coa l c l u ster co m bustion i n hot air fl o w ,w hich based on the heat and m ass conservation la w of porous m edia ,is established 1The governing equations i n -clude heat transfer equation and gas transfer equati o n 1The detailed heating -up and co m busti o n processes of a coa l cluster are obtained and t h e effects of the porosity are also ana l y sed 1A ll t h ese results are reasonab le and o ffer theo -retical bases for futher st u dy i n g t h e co mbusti o n pr ocess of coa-l c l u sters 1KEY W ORD S :coal cluster ;co m bustion ;nu m erical si m ulati o n 收稿日期:2010-04-28作者简介:刘向军,博士,教授,长期从事流动与燃烧过程的基础研究。

煤粉燃烧过程总结

煤粉燃烧过程总结煤炭是一种重要的化石能源，而煤粉燃烧作为热能利用的关键环节在各个工业领域得到广泛应用。

煤粉燃烧过程涉及复杂的物理化学过程，对其进行深入了解和总结，对于提高燃烧效率、降低环境污染具有重要意义。

1. 煤粉燃烧过程概述煤粉的燃烧是指将煤粉经过适当氧化剂供给和点火后，在一定温度下发生燃烧反应的过程。

煤粉燃烧过程一般包括以下几个阶段：1.1 加热和挥发在煤粉容器中加热至煤粉的挥发温度，煤粉中的挥发分逐渐蒸发。

在这个阶段，煤粉中的水分、挥发分和少量氧化物会逐渐释放出来。

1.2 燃烧当煤粉挥发分释放完毕后，氧气与煤粉中的固定碳进行反应，发生燃烧反应。

该过程主要是燃烧产物与煤粉的反应，释放出大量的热能。

1.3 燃烧尾部和灰渣在燃烧过程的尾部，煤粉中残留的灰分还未完全燃烧，会生成含碳的灰渣。

这些灰渣会随着烟气一同排出。

同时，在煤粉燃烧过程中，一部分煤粉未能完全燃烧，会以固态形式呈现。

2. 煤粉燃烧过程中的影响因素煤粉燃烧过程的效率和产物的环境影响受多种因素的影响。

下面介绍几个主要的影响因素：2.1 煤种和煤粉品质不同煤种和煤粉的品质都会对燃烧过程产生影响。

煤种的不同会导致煤粉中的固定碳、挥发分和灰分的含量不同，从而影响燃烧过程的热值和灰渣形成等特点。

2.2 煤粉粒径和分布煤粉的粒径和分布对燃烧过程的燃速和燃烧效率有较大影响。

适当的煤粉粒径可以增加煤粉与氧气的接触面积，加快煤粉的燃烧速度。

2.3 氧化剂供应和配风方式氧化剂供应和配风方式会直接影响燃烧的效率和产物的环境影响。

适当的氧化剂供应和配风方式可以提高煤粉的燃烧效率，减少煤粉中未燃尽的碳排放。

3. 煤粉燃烧过程的优化和控制为了提高煤粉燃烧过程的效率和降低环境污染，需要进行煤粉燃烧过程的优化和控制。

以下是几个常见的优化和控制方法：3.1 燃烧风量调整通过调整燃烧过程中的风量，控制燃烧区域中的氧气含量，可以改善煤粉的燃烧效率和产物的环境影响。

3.2 供氧方式改进改进供氧方式，如采用预混燃烧或分级燃烧等，可以提高煤粉的燃烧速度和燃烧效率。

炉内煤粉燃烧仿真数学模型_tp

炉内煤粉燃烧一维数学模型及其仿真张腾飞，罗锐，任挺进，杨献勇（清华大学热能工程系，北京100084）摘要：为了准确计算炉内煤粉的燃尽率，从研究煤粉粒子的燃烧机理入手，以炉膛内最复杂的燃烧器区域的煤粉燃烧过程为研究对象，通过合理简化煤粉中挥发分和焦炭的燃烧过程，建立了炉内煤粉燃烧沿高度方向上的一维宏观模型，模型中考虑到了煤粉燃烧过程中氧含量的变化，以单个煤粉颗粒燃烧的等密度模型为基础，通过多种煤粉粒径的燃烧过程反映煤粉燃烧的整体过程，推导出计算炉内煤粉燃尽率的显示公式，满足了实时仿真计算的要求。

仿真计算结果与实测数据和现有的文献相符，并对其进行了分析。

关键词：煤粉燃烧；等密度模型；宏观模型；实时仿真中图分类号：TK22; O643 文献标识码：A1前言煤粉在锅炉炉膛内发生剧烈的化学反应产生燃烧火焰，将化学能转化为热能，使烟气温度升高，同时又将一大部分热量通过辐射传热的方式传递给水冷壁。

为了计算炉膛内的辐射传热量，首先必须弄清楚煤粉在炉膛内的化学反应释热量，这就需要建立煤粉燃烧过程的数学模型，比较精确地估算出煤粉的燃尽率。

同时煤粉的燃尽率也是反映锅炉运行状况的一个经济指标，运行中可以通过改变空气燃料比来改变煤粉燃烧状况。

文献[1]给出了单个煤粉粒子运动的动量微分方程，传热的能量微分方程，以及煤的裂解方程和焦炭的燃烧方程，此种方法从煤燃烧的微观机理入手，考虑的因素过多，往往难于保证电站仿真计算中实时性的要求。

文献[2]也是从单个煤粉粒子的微观状况入手，对于煤的裂解给出了双挥发反应的模型，煤粒子燃烧过程中认为是等密度变直径的，或者是等直径变密度的，还给出了粒子的运动方程，同文献[1]一样难于满足实时计算的需要。

文献[3]研究了工业锅炉煤粉燃烧过程的微观模型，通过煤粉燃烧模型的求解来预测锅炉内碳的未燃尽量。

文献[4]采用了多组不同原始尺寸的煤粉粒子的燃烧状况来反映炉膛内整个煤粉的燃烧过程。

本文以上述文献为基础，将煤粉燃烧过程适当地简化，考虑了煤粉燃烧过程中的氧含量变化，以单一粒径煤粉粒子燃烧的等密度模型为基础，推导出炉膛内某一区域煤粉燃烧的一维集总参数模型，该模型与传热模型相结合可以实现在无人工干预的条件下根据锅炉的运行参数自收稿日期：基金项目：美国TRAX公司研究项目-Fossil Boiler Heat Transfer Formulation（RP0302-01）作者简介：张腾飞（1978-），男（汉），江西赣州人，硕士研究生。

FLUENT非预混燃烧模型

《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENT HELP 算例精选中文版（二）算例 13引言使用非预混燃烧模型煤粉燃烧的模拟包括气相连续流场的建模和它与煤粒非连续相的作用的建模。

穿过气体的煤粒会挥发燃烧并成为与气相反应的燃料源。

反应可以用组份输运模型（the species transport）或模型（the non-premixed combustion）模拟，在本指南中你将用非预混燃烧模型模拟简单煤粉燃烧炉中的化学反应。

在本指南中你将学会： 1.怎样用 prePDF 预处理程序为煤粉燃料准备 PDF 表格。

2.怎样为非预混燃烧化学模型定义输入条件。

3.怎样定义煤粒的非连续相。

4.怎样解决包含非连续相煤粒的反应的模拟。

非预混燃烧模型用这样的一种建模方法：用一个或二个守恒量，即混合分数求解输运方程。

多种化学组份，包括基团和中间产物组份可能被包含在对问题的定义当中，而且它们的浓度将来至于混合分数分布的预测。

组份的特性参数是通过化学数据库获得。

湍流化学反应是用 Beta 或者双 delta 概率密度函数来模拟的。

关于非预混燃烧模拟方法的更多细节请参看使用手册。

前提条件本指南是建立在你已经熟悉 FLUENT 的菜单结构并且已经做完指南 1 的基础上的。

因此在建立过程中的一些步骤和解决过程将被省略。

问题描述本指南中用的煤燃烧系统为一简单的 10m*1m 的二维管道，如图 13.1 所示。

因为是对称的，所以只模拟宽度方向上的一半区域。

2D 管道的进口分为两股流动。

管道中心附近的高速流速度为 50m/s，宽度为 0.125m。

另一股流的速度为 15m/s，宽度为 0.375m.两股流都为 1500K 的空气。

煤粒在高速流的附近以 0.1kg/s—151 —《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENT HELP 算例精选中文版（二）（炉膛中的总流量为 0.2kg/s）的质量流量进入炉膛。

煤粉工业锅炉燃烧数值模拟简介

煤粉工业锅炉的燃烧数值模拟
通过对新型高效煤粉工业锅炉燃烧器和煤粉工业锅炉炉膛进行数值模拟，对炉膛内气固两相流动、温度场分布、各气相组份浓度场分布、发热率分布、煤粉颗粒的燃尽情况、污染物生成量等进行预测，并考察各输入量的变化对炉内燃烧的影响；通过将数值模拟的结果与实际运行数据进行验证，对存在的问题进行分析，并对优化运行提出建议。
CFD数值模拟概述
CFD是计算流体力学的简写(Computational Fluid Dynamics)，其基本的定义是通过计算机进行数值计算和图像显示，分析包含流体流动、热传导、化学反应等现象的系统。近年来，CFD有了很大的发展，所有涉及到流体流动、热交换、分子运输等现象的问题，
几乎都可以通过计算流体力学的方法进行分析和模拟。CFD不仅作为一个研究工具，而且还作为设计工具在水利工程、土木工程、环境工程、食品工程、海洋结构工程、工业制造等领域发挥作用。
C. 验证及优化：根据数值模拟计算的结果，对燃烧器结构以及锅炉受热面布置提出优化建议。
数值模拟的主要研究内容
A.冷态单向流数值模拟：模仿冷态试验过程，对燃烧器进行相似模化，考察燃烧器内部的流场分布情况和燃烧器外部回流区的形成情况；
B.热以及调节各输入量（如风速、风温、送粉量、挡板开度等）对着火特性的影响；

煤炭的燃烧过程

一、煤碳的燃烧进程之五兆芳芳创作煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不竭吸收热量后，温度持续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧.挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳.此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以下降不完全燃烧热损失，提高效率.良好燃烧必须具备三个条件：1、温度.温度越高，化学反响速度快，燃烧就愈快.层燃炉温度通常在1100~1300℃.2、空气.空气冲刷碳概略的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快.3、时间.要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间.碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳遇到氧后又持续燃烧形成二氧化碳.也就是说，碳粒燃烧时，灰壳外包抄着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才干与碳接触.因此，加大送风，增加空气冲刷碳粒的速度，就容易把外包层的气体带走；同时增强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，放慢燃烧速度.如果氧气不充足，搅动不敷，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未介入燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出.对于大块煤，必须有较长的燃烧时间，停留时间太短，燃烧不完全.因此，实际运行中，一般采纳供给充足的氧气，采取炉拱和二次风来增强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜太小等措施包管煤充分燃烧.二、链条炉排的燃烧特点链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热.煤的上面先着火，然后逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层区域，如图共分五个区.燃料在新燃烧区1中预热枯燥，在炉排上占有相当长的区域.在区域2中燃料释放出挥发分，并着火燃烧.燃烧进行得很剧烈，来自炉排下部空气中的氧气在氧化区3中迅速耗尽，燃烧产品CO2和水蒸气上升到复原区4后，立即被只热的焦碳所复原.最后在链条炉排尾部形成灰渣区5.在燃烧准备区1和燃烬区5都不需要良多空气，而在燃烧区2、3必须包管有足够的空气，不然则会出现空气在中部缺乏，而在炉膛前后多余的现象.为改良以上燃烧状况，经常采取以下三个措施：公道安插炉拱；采纳分段送风；增加二次风.三、链条炉排对煤种的要求链条炉排对煤种有一定的选择性，以挥发分15%以上，灰熔点高于1250℃以上的弱黏结、粒度适中，热值在18800~21000kJ/kg以上的烟煤最为适宜.煤中含有灰分应控制在10%~30%.粉煤（0~6mm）应不超出50%~55%，0~3mm的煤粉不超出30%，块煤尺寸不超出40mm.煤中含水量推荐值为：煤中小于3mm的煤粉含量为20~40%时，含水量控制在5~7.5%，煤中小于3mm的煤粉含量为80%，含水量控制在12.5%，煤中小于3mm的煤粉含量为~100%，含水量控制在20%.目前煤质存在的问题有：1、煤炭灰份较多，2、煤炭颗粒不均，3、煤炭中含有大量的杂质，4、煤炭的发烧值较低，5、燃烧时不容易引燃着火，6、煤炭中水分含量不定.7、煤炭欠好烧，炉渣含碳量高.四、煤质对汽锅稳定燃烧的影响1.煤的发烧量是反应煤质黑白的一个重要指标，当煤的发烧量低到一定数值时，不但会影响燃烧不稳定不完全，并且会导致汽锅熄火，使汽锅出口温度很难达标，影响正常供热.2.挥发分在较低温度下能够析出和燃烧，随着燃烧放热，焦碳粒的温度迅速提高，为其着火和燃烧提供了极端有利的条件，另外挥发分的析出又增加了焦碳内部空隙和外部反响面积，有利于提高焦碳的燃烧速度.因此，挥发分含量越大，煤中难燃的固定碳成分越少，煤粉越容易燃烬，挥发阐发出的空隙多，增大反响概略积，使燃烧反响放慢.挥发份含量下降时，煤粉气流着火温度显著升高，着炽热随之增大，着火困难，达到着火所需的时间变长，燃烧稳定性下降，火焰中心上移，炉膛辐射受热面吸收的热量削减，对流受热面吸收的热量增加，尾部排烟温度升高，排烟损失增大.3.煤的灰份在燃烧进程中不单不会收回热量，并且还要吸收热量.灰分含量越大，发烧量越低，容易导致着火困难和着火延迟，同时炉膛温度下降，煤的燃烬程度下降，造成的飞灰可燃物高.灰分含量增大，碳粒可能被灰层包裹，碳粒概略燃烧速度下降，火焰传播速度减小，造成燃烧不良.另外飞灰浓度增高，使汽锅受热面特别是省煤器、空气预热器等处的磨损加重，除尘量增加，汽锅飞灰和炉渣物理热损失增大，下降了汽锅的热效率.有关资料显示，平均灰份从13%上升到18%，汽锅的强迫停运率将从1.3%上升到7.54%.4.煤的颗粒度对汽锅的燃烧有很大影响.颗粒度过大时，煤块在汽锅内燃烧时停留时间太短，煤炭中的焦碳没有完全燃烬，炉渣中的含碳量增大，增加了汽锅炉渣的物理热损失；颗粒度太小时，细煤粉在炉排上燃烧时通风欠好，碳与氧不克不及很好地接触产生化学反响，易形成黑带，同时细煤粉也易被空气吹起，很快随着烟气被带走，增加了汽锅烟气中的飞灰热损失，（在层燃烧汽锅中，尽量不要燃用煤粉（~3mm）含量超出30%的煤种）.因此要按照煤炭颗粒度公道调整给风量.5.煤的含水量在一定的含量限度内与挥发分对燃煤的着火特性影响一致，少量水分对着火有利，从燃烧动力学角度看，在低温火焰水蒸气对燃烧具有催化作用，可以加快煤粉焦碳的燃烧，可以提高火焰黑度，增强燃烧室炉壁的辐射换热.另外，水蒸气分化时产生的氢份子和氢氧根可以提高火焰的热传导率.但水分含量过大时，着炽热也随之增大，同时由于一部分燃烧热用来加热水分并使其汽化，下降了炉内烟气温度，从而使煤粉气流吸卷的烟气温度以及火焰对煤粉的辐射热都下降，这对着火倒霉.6.煤中杂质不但会吸收煤燃烧生产的热量，阻碍煤与氧充分接触，影响煤的燃烧，下降汽锅热效率，增大汽锅运行时的除渣除灰量，并且对汽锅的平安运行带来很大危害.五、煤质对汽锅及其帮助设备运行的影响当进入炉膛的煤质与汽锅设计煤质和校核煤质要求相差较大时，会对汽锅燃烧和帮助设备带来如下不良影响：1.煤质较差时，汽锅点火和运行调节困难，难以燃烧，容易灭火，严重影响了汽锅出口温度达标.2.炉膛容易结焦，对流管制、省煤器、空气预热器等受热面处磨损严重，且容易积灰，汽锅送风阻力增大，影响汽锅热效率.3.煤块较大时容易卡住分层给煤器和炉排，影响了煤炭的稳定燃烧和汽锅的平安平稳运行.4.煤质欠好时，汽锅耗煤量相对增加，炉渣的含碳量也增大，输煤、除渣系统运行负荷大大增加，输煤机、除渣机、抓渣行吊等设备毛病增多，煤炭拉运和炉渣拉运成本加大.5.灰分大的煤燃烧后，不但影响了除尘器的除尘效果，并且增加了除灰、排灰系统的运行负荷，容易出现运行毛病，对任务情况和外部环保都造成了不良影响.6.煤质含硫量大时，容易引起水冷壁低温腐化，汽锅尾部烟道、省煤器、空气预热器等处的低温腐化，造成汽锅爆管，影响汽锅平安运行.六、建议采纳的应对措施针对目前煤炭供给的紧张形势和煤质变更引起的汽锅燃烧困难，积极试验和摸索，制定相应的可操纵性强的应对措施，努力调整好汽锅的燃烧运行任务，包管汽锅出口温度达标和削减汽锅及帮助设备的运行毛病，以包管整个供热任务的平安、平稳、经济运行.建议采纳如下应对措施：1.增强司炉工的技巧操纵水平，使司炉人员实时掌握入炉煤的煤质阐发情况，特别是煤的发烧量、挥发分、灰分、颗粒度大小等，以便针对不合煤质的进行相应的燃烧调整.2.增强各煤种的混烧、掺烧和配煤技巧任务.通过不竭进行燃烧调整试验，探索出不合煤种燃烧时，汽锅的煤层厚度、炉排速度、鼓引风量、各风室的配风等运行参数，并在此根本上试验摸索不合煤种的混烧、掺烧和配煤技巧，以提高各类煤质，特别是劣质煤的利用率，下降供热运行成本.3.增强对汽锅的燃烧调节任务.包管煤与空气量要相配适合，并且要充分混杂接触，炉膛应尽量保持低温，以利于燃烧，调整汽锅负荷按规则操纵，监督炉膛负压、排烟温度、氧气、二氧化碳等含量，使汽锅运行参数保持到最佳数值.对由于煤炭颗粒度不均匀、炉排不服整等原因引起的燃烧不完全、燃烧不均，对炉排上的火口或黑带进行人工拨火.4.增强对输煤任务的办理.对不合的煤种尽量采纳按类辨别堆放，按照需要，在不合时期燃用不合的煤种，或按不合的比例搭配使用.输煤时输煤工与当班司炉工实时沟通，对含水量较低或含粉煤较多的煤种可采纳适量加水搅拌的方法，输煤时将杂质分拣出来，把大颗粒的煤破坏等.5.增强汽锅燃烧设备和帮助设备的巡检及维修任务.实时排除汽锅及帮助设备（特别是汽锅本体密封、炉排、分层给煤器、省煤器、空气预热器、除渣除尘等设备）出现的毛病.6.增强对汽锅送风和炉膛温度的控制，保持较高的炉膛温度，有利于煤的着火和燃烬，炉膛温度越低，越倒霉于燃烧.7.增强对煤的保管任务.采纳切实有效的措施，避免储煤风化和自燃，下降煤质质量，增加燃烧难度.8.8增强对进煤质量的严格控制和办理，开辟煤质较好、较为稳定的煤源市场，实时准确地掌握进煤的产业阐发数据，提供给各供热车间，以便运行办理人员选择较为适应本单位汽锅的煤种，进行相应的运行调节.9.采取比较成熟的先进的技巧和设备改动燃烧状况.如分层给煤技巧，煤炭助燃剂，振动碎煤机等.七结论随着煤炭供给的日趋紧张，煤质随时都会产生很大的变更，摸索研究不合煤种，最大限度下降煤质变更对汽锅运行燃烧带来的倒霉影响，实现供热汽锅的优化运行。

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煤粉燃烧仿真过程
1.导入网格，使用压力基（pressure-based）和稳态计算（steady）；
2.选择KE湍流模型；
3.激活能量方程；
4.激活组分输运模型，Mixture Material（燃料）项下选择coal-hv-volatiles-air，勾选Reactions项下
的Volumetric以激活反应，Turbulence-Chemistry-Interaction项下选择涡耗散模型Eddy-Dissipation；
5.激活辐射模型Radiation，并选择P1辐射模型；
6.设置离散相参数，在Discrete Phase项下，设置最大追踪步数为4000，指定长度尺寸为0.0025；
7.使用Define→Injections设置入射流，设置入射流入口为V-1，入射流类型Particle Type为
Combusting燃烧组份，入射流材料Material为coal-hv高挥发性煤，粒径分布Diameter Distribution 为均匀分布uniform，挥发份Devolatilizing Species为高挥发性煤hv_vol；在Point Properties项下设置进口特性，温度Temperature设定为343K，Z方向速度Z-velocity设定为23.11，质量流量Total Flow Rate（kg/s）设置为0.00018264，直径Diameter为1e-6；在Turbulent Dispersion项下激活随机轨道模型Discrete Random Walk Model，轨道数Number of Tries设置为10，尺度长度Time Scale Constant设置为0.15；如果有多股粒径不同的质量流，也可以使用同样的方法设置其它的几股质量流；
8.修改混合物的物性：在FLUNET材料面板上导出CO，并将CO导入到混合物组分中；
9.在反应面板Reactions内修改化学反应；
这里有两步化学反应：
第一步是挥发性煤hv_vol与氧气o2反应生成一氧化碳co、二氧化碳co2、水h2o和氮气n2，当量比Stoich Coefficient分别如下图所示；
第二步是一氧化碳co与氧气o2反应生成二氧化碳co2；
到这些反应设置完成，点击Chang/Create后可能会弹出警告，提示反应1当量质量不守恒，这里不用管它，直接进行其它的设置。

10.将材料导热系数设定为线性分布polynomial，并如下图设定两个系数；
11.将材料粘性设定为线性分布polynomial，并如下图设定两个系数；
12.吸收系数Absorption Coefficient(1/m)使用wsggm-domain-based模型，散射系数Scattering
Coefficient(1/m)设为0.5；
13.双击coal-hv设置燃烧组份，密度为1000，比热为1100，潜热为0，挥发份的挥发温度为343K；
挥发份的质量分数为55%；扩散率为3e-5；燃尽焦炭当量比为2.67，焦炭中可燃物的质量分数设定为36.7，燃尽的反应热3.29e+07；被固体吸收的热量设定为0；燃烧模型选择动力和扩散限制的kinetics/diffusion-limited，参数见本步的最后一张图；
注：这里实际的汽化温度为773K，此处将汽化温度设定为343K，是为了使挥发份在低温时就能够挥发，有利于燃烧的进行，相当于一个点火过程；反应进行之后，还是需要将此处的343K改为实际挥发温度773K；
14.将所有物性（仅气体）的比热都调成分段线性，然后关闭材料面板；
15.导入UDF，并且在导入时勾选Display Assembly Listing和Use Contributed CPP，此处UDF设置的
是边界壁面上的温度；
16.设定边界条件：
（1）进口V-1，速度23.11m/s，湍流强度10%，水力直径0.013m，温度343K；氧气0.2315；辐射率为1；离散相逃逸escape；
（2）进口V-2，照如下设置；
（3）压力出口p-1：出口表压为零，回流湍流强度10%，水力直径1m；回流温度1000K；回流氧气质量分数为0.2315；
（4）设定壁面边界条件
壁面w-1：温度设定为343K，内部辐射率Internal Emissivity设定为0.6；
壁面w-2：温度设定为573K，内部辐射率Internal Emissivity设定为0.6；
壁面w-3：温度设定为873K，内部辐射率Internal Emissivity设定为0.6；
壁面w-4：温度设定为1273K，内部辐射率Internal Emissivity设定为0.5；
壁面w-5：温度设定为UDF控制的，内部辐射率Internal Emissivity设定为0.5；
壁面w-6：温度设定为UDF控制的，内部辐射率Internal Emissivity设定为0.5；
壁面w-7：温度设定为UDF控制的，内部辐射率Internal Emissivity设定为0.5；
壁面w-8：温度设定为1323K，内部辐射率Internal Emissivity设定为0.5；
壁面w-9：温度设定为1073K，内部辐射率Internal Emissivity设定为0.5；
由于本例使用的是1/4模型，周期边界条件使用旋转周期；
17.先取消反应流的勾选，并关闭辐射模型，以求解冷态流场（不计算燃烧场）；
18.使用Solution Initialization对计算域进行初始化，从所有区域开始计算，并使用Run Caculation开
始计算，假设迭代1000步；
19.为了使计算更容易收敛，可以调整松驰因子；
20.激活离散相与连续相的交互、体积反应和辐射模型，计算热态流场；
21.使用Adapt→Region，在Region Adaption对话框中对网格进行修补，进行局部修补的目的是为了
指定一个小区域，对流场进行高温点火；
22.使用Patch命令进行局部修补，指定该区域温度为2000K；
23.继续计算之前可再次调整松驰因子；
24.先进行一步迭代，使点火过程发生；
25.继续调整松驰因子，然后继续迭代；
26.如迭代300步，得到反应流的收敛解；
27.查看收敛结果；
28.将收敛格式由一阶迎风First Order Upwind调整为二阶迎风Second Order Upwind，然后继续迭代
以得到高阶的收敛解；
29.假设继续计算500步；
30.计算完之后，这时反应已经开始进行，可以将煤粉的挥发温度调整到正常值773K；
31.继续计算5000步，得到最终结果；
32.查看计算结果，如质量流量等等；
33.如果结果图中出现未显示出实际大小的情况，如下图，可以使用Display→Colormap命令，调整
显示精度（保留的小数位数）来使它显示出来；
34.也可以打开污染物模型，计算污染物：可以计算热力学污染物Thermal NOx、快速型污染物Prompt
NOx、燃料型污染物Fuel NOx，氧和OH的模型选择静平衡模型partial-equlibrium；
燃料Fuel Species设置为挥发份hv_vol，燃料碳数目Fuel Carbon Number设置为2.8，当量比Equivalence Ratio设置为0.685；
打开燃料污染物模型，燃料类型Fuel Type设置为固体Solid，氮N的中间组分为hcn/nh3/no三种，挥发份中氮的质量分数Volatile N Mass Fraction为0.0398，焦碳中氮的质量分数Char N Mass Fraction 为0.0596；中间组分质量分分数Partition Fractions中hcn为0.9，nh3为0.1；
在湍流交互Turbulence Interacion Mode中选择温度的交互，PDF点数PDF Points为20；
35.接下来计算污染物的时候，仅需激活污染物的方程即可；
36.计算污染物的时候，欠松驰因子应该是1e-6；
37.然后迭代，假设迭代100步；
38.查看污染物结果；。