In Kohlefeuerstätten dominiert der Wärmeübergangsprozess hauptsächlich durch Strahlung, und mit zunehmender Ofengröße wird der Strahlungsbeitrag der Kohlepulverpartikel signifikanter. Es ist bemerkenswert, dass der Ausbrandgrad der Partikel einen wichtigen Einfluss auf deren Strahlungseigenschaften hat, aber die meisten vorhandenen numerischen Studien diesen Effekt oft ignorieren und die Emissions- und Streuungskoeffizienten der Partikel als konstant annehmen. Daher wurde eine Studie an einem 600 MW überkritischen Gegenstromkessel durchgeführt, in der mittels Computational Fluid Dynamics (CFD) der Einfluss von drei Strahlungseigenschaftsmodellen auf die Vorhersage des Strahlungswärmeübergangs verglichen wurde, nämlich das Konstantmodell (konstante Emissions- und Streuungskoeffizienten), das lineare Modell (Strahlungseigenschaften variieren linear mit dem Ausbrandgrad der Partikel) und das planksche Mittelwertmodell (basierend auf dem Planckschen Mittelwert der Emissions- und Streuungskoeffizienten). Die Ergebnisse zeigen, dass das Vernachlässigen der Partikelstrahlung im Vergleich zur Berücksichtigung sowohl der Gas- als auch Partikelstrahlung die Spitzentemperatur im Brennraum um etwa 300 K überschätzt. Unter Berücksichtigung der Partikelstrahlung unterschätzt das Konstantmodell im Vergleich zum plankschen Mittelwertmodell die Wandwärmeübertragung im Spiral-Wandbereich des Brennerbereichs um etwa 9 % und die Spitzenwerte der mittleren Wandwärmestromdichte um etwa 12,5 %, während das lineare Modell diesen Spitzenwert überschätzt. Diese Erkenntnisse können als Referenz für die angemessene Auswahl von Strahlungseigenschaftsmodellen in der numerischen Simulation der Kohlepulververbrennung dienen.

Kohlepulververbrennung; numerische Verbrennungssimulation; Strahlungswärmeübertragung; Strahlungseigenschaften der Partikel