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综合使用 CFD 和现场数据对燃油/燃气锅炉进行准确的热分析
Fuel ( IF 6.7 ) Pub Date : 2022-12-10 , DOI: 10.1016/j.fuel.2022.126931
Gianluca Rossiello , Muhammad Ali Uzair , Seyed Behzad Ahmadpanah , Massimo Rogora , Alessandro Saponaro , Marco Torresi

在本研究中,我们开发了一个完整的计算流体动力学 (CFD) 建模程序,适用于精确模拟交替供给气态和液态燃料的工业锅炉。该模型是通过现场测试的数据开发和验证的。

考虑了两种不同的锅炉:用于模型定义的炼油厂的 6 燃烧器蒸汽发生器和用于验证的 32 燃烧器热电厂锅炉,由火炬气/天然气或重油 (HFO) 供给. 来自性能测试的选定可靠实验数据用于 CFD 模拟的设置以及计算用作验证标准的烟道出口气体温度 (FEGT)。6 燃烧器锅炉的火炬气测试使我们能够准确地确定大约 0.60 的膜壁发射率适合作为辐射的边界条件。通过敏感性分析,确定了壁发射率与结垢热阻对炉内整体传热的相关性。对于使用气体燃料和 HFO 交替运行的锅炉,值为 2.8 kW/(m2 ·K) 已被发现是合适的。基于 Khan 和 Greeves 的模型,对 6 燃烧器锅炉进行的 HFO 测试为开发额外的烟灰模型提供了数据,这对于正确捕获油火焰发射率至关重要。这允许匹配火焰区中 1%–3% 的平均烟灰质量分数,该范围通过文献中的火焰测量发现,并在本研究中通过来自 HFO 的整个炉子的总热交换数据得到证实锅炉测试。最后,考虑对 32 燃烧器锅炉进行验证:使用相同的程序和参数,在 100% 负载天然气和 107% 负载 HFO 性能测试中,实验结果与 CFD 结果非常吻合。

该研究展示了如何使用现场数据来验证 CFD 模拟,并确认使用具有物理意义的参数和模型免于重复调整:不需要改变气体和液体燃料操作之间的发射率和结垢热阻,甚至是简单的可以使用烟灰模型,只需确保油火焰中的颗粒浓度在物理上一致。





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更新日期:2022-12-10
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