四角切圆锅炉煤粉燃烧数值模拟研究：效率与改造关键

"该研究主要关注四角切圆锅炉煤粉燃烧的数值模拟，使用了多种高级模型来理解和优化这种类型的锅炉性能。研究人员常胜良、黄军和式文斐来自内蒙古科技大学能源与环境学院，并在内蒙古自治区高效洁净燃烧重点实验室进行工作。他们的研究于2012年发表在《内蒙古科技大学学报》上，旨在提高锅炉的运行效率并为改造提供依据。" 本文详细探讨了四角切圆锅炉的燃烧过程，这是一种广泛应用于大型电厂的燃煤技术。为了深入理解其复杂的气固两相流动、燃烧和辐射传热现象，研究团队采用了多种先进的计算流体动力学(CFD)模型。首先，他们使用了Realizable k-ε湍流模型来描述气体流动的湍流特性，这是一种改进的k-ε模型，能够更好地捕捉复杂流动中的湍流行为。 其次，研究中应用了随机颗粒轨道模型来模拟煤粉颗粒在炉内的运动路径，这有助于理解颗粒与气体之间的相互作用以及颗粒的燃烧过程。此外，EBU预混湍流燃烧模型被用来模拟煤粉的预混燃烧，这是一种考虑了燃料与氧气混合的模型，适用于预测火焰的形成和传播。 挥发分析出模型是基于两步竞争反应的，用于模拟煤的挥发分释放和燃烧，这一过程对于理解煤的化学反应机制至关重要。扩散/动力碳颗粒燃烧模型则关注碳颗粒的燃烧过程，考虑了扩散和动力学效应，以精确预测颗粒的燃烧速率。 最后，P-1辐射模型被用来处理炉内的辐射传热，这是一种简化的一维辐射模型，能够有效地计算高温环境下多组分气体和固体表面之间的辐射交换。 通过这些模型的组合应用，研究人员能够得到与实验数据吻合良好的空气动力场、颗粒轨迹和温度分布。数值模拟的结果显示，炉内流动、燃烧和热传递的模拟结果与实际运行情况高度一致，这为优化锅炉设计、提高能效和减少环境污染提供了宝贵的理论支持和决策依据。 这项研究展示了数值模拟在解决复杂工程问题上的强大能力，特别是在四角切圆锅炉这样的关键能源设备中。通过深入理解燃烧过程，可以有针对性地改进锅炉设计，实现更高效、更环保的煤炭利用。