300MWe电厂锅炉炉膛截面温度场中心的实时监测研究

炉内燃烧切圆是四角布置燃烧锅炉衡量炉内燃烧空气动力场结构是否合理的一个重要参数，该文根据以往的研究成果，在截面温度场重建的基础上，提出了截面温度场中心的概念及其计算方法，通过温度场中心在炉膛截面上的位置来反映炉内切圆的分布情况，为进行燃烧调整提供了一个直观依据，并通过引入BP神经网络技术，实现了从炉膛火焰图象到温度场中心的快速映射，克服了温度场重建耗时的不足，满足了现场运行实时监控的要求。     

基于炉膛温度场测量与热平衡分析的未燃尽碳预测模型

该文以基于火焰图像处理的温度场测量技术对炉膛火焰的温度分布进行了测量，并以此测量结果对锅炉炉膛进行了热平衡分析。在此基础上，提出了锅炉燃烧过程中未燃尽碳的在线预测模型，并将模型预测结果与炉膛三维温度场计算的结果和灰分析的结果进行了比较验证。该模型的预测结果与灰分析的结果基本相近，可以作为锅炉燃烧的在线经济性评价标准。     

一种煤粉炉内断面温度场在线监测系统

建立一种基于可见光辐射测温方法的炉膛断面温度场在线监测系统。在锅炉最上层燃烧器之上的某一断面安装4个炉膛火焰探测器,通过对火焰辐射图像的处理,计算出该断面的温度分布。系统能在1s之内完成温度场的计算、显示、数据存储等多项功能。系统经过黑体炉标定,有较高的测量精度。在两台300MW四角切圆煤粉炉上的检测结果表明,锅炉最上层燃烧器以上7m的炉膛断面温度分布呈单峰分布,在炉膛四角存在低温区,与锅炉运行特征相符合,与热电偶的检测结果相比误差小于4%。     

基于声学CT重建炉膛二维温度场的仿真研究

为了实现炉内温度场的实时在线监测，阐述了基于级数展开法的二维温度场的声学CT重建原理。提出了基于代数重建法(ART)的重建算法，利用少量声学数据，分别对炉膛火焰分布的几种典型模型，单峰模型、双峰模型以及四角切圆模型，进行了仿真重建。给出了重建温度场的三维显示图和等温线图，并与模型温度场做了比较，进行了误差分析，表明该算法基本可以提供炉膛截面任意点定量的温度信息。在模拟测量数据中加入一定的随机噪声，研究了测量数据误差对于重建精度的影响，验证了该算法的抗干扰能力。     

数字化炉膛火焰监测系统研究与应用

介绍某发电厂针对在运燃煤机组采用传统炉膛火焰检测存在自身难以解决的缺陷,研究探讨解决炉膛燃烧诊断及温度场测量实际问题。为实现炉膛优化燃烧、节能减排、提高燃烧效率、降低煤耗等目标,应用先进的燃烧温度场红外监测系统设备,基于图像校正的炉膛火焰燃烧诊断算法,改善燃烧诊断效果,加强炉膛燃烧任意区域的温度在线监控,提供炉膛直观可靠的检测手段,为运行人员掌握被监视区域的燃烧工况、火焰形状及温度场分布变化等信息提供依据。     

四角切圆锅炉炉膛温度场均衡性优化

电站锅炉炉膛温度场的均衡性与锅炉的安全、稳定运行息息相关,尤其是四角切圆燃烧锅炉,火焰中心极易发生偏斜。针对这一问题,根据四角切圆的形成方式分析影响温度场均衡性的主要因素,从燃烧调整试验中总结出二次风门开度与炉膛温度的关系。利用最小二乘支持向量机对稳定工况下的温度场均衡性建立回归预测模型,并根据试验结论确定优化方案,利用遗传算法对二次风门开度变化量进行寻优,以期减小火焰中心位置的偏斜。结果证明,最小二乘支持向量机模型精确度很高,泛化能力较强,经遗传算法优化后的温度场均衡性品质变好。     

大型锅炉炉膛断面温度场的试验研究

在大型锅炉炉膛上采用4个CCD火焰探测器检测火焰图像。通过对火焰图像的处理，实现了炉膛断面温度分布的检测，给出了不同工况条件下炉膛断面的温度分布，对结果进行了分析比较。由火焰图像重建的炉膛温度场表明，燃烧器区域之上某一个断面的温度场呈现典型的单峰分布特征，且其偏斜情况与电厂运行经验基本一致。     

稻壳空气／水蒸气气化再燃特性实验研究

为解决生物质燃料热化学转化过程中,生物质灰易结渣和气化气含量焦油高的2个难题,提出生物质低温气化后再燃的实验方案,并在自行设计的生物质气化再燃实验台上,通过改变稻壳气化介质的过量空气系数（αag）和雾化水与气化空气质量比S／A,利用高温热电偶测量了距震动炉排500mm处气化室的温度,以及炉膛内火焰锋面温度;并利用SP．3420A气相色谱仪离线分析了不同工况下,震动炉排上方1000mm处气化室的气体的体积百分含量。实验结果表明：随着αag的增大和S／A的降低,气化炉内的温度升高;而粗合成气燃烧形成的火焰锋面温度随αag和S／A的增大而降低;在αag=0．35,S／A=0．10时,气化炉内H2的体积百分含量最大CO的体积百分含量随着αag的增大而增大,但增大的趋势逐渐减小;CH4的体积百分含量随着αag的增大而增小,随S／A的增大有缓慢增大趋势。该文试验和分析结果为生物质气化再燃锅炉的设计和运行提供了依据。     

磨出口风粉混合物参数对锅炉燃烧影响的试验研究

为得到煤粉细度、送粉管道内风粉混合物速度两参数变化对锅炉燃烧的影响,在某电厂300 MW机组上进行试验研究。试验结果表明,在试验煤种下煤粉细度增大,距喷口0.4 m处煤粉气流中心温度降至536℃,飞灰含碳量升至4.1%炉渣含碳量升至6.8%,A燃烧器区域炉膛截面平均温度下降,C燃烧器区域炉膛截面平均温度无明显变化,E燃烧器区域炉膛截面平均温度升高,30.5 m处炉膛截面平均温度下降;风粉混合物速度增大,喷口0.4 m处煤粉气流中心温度下降至346℃,飞灰含碳量升至3.6%,炉渣含碳量升高不明显,A燃烧器区域炉膛截面平均温度先升高后下降,C燃烧器区域炉膛截面平均温度略有升高,E燃烧器区域炉膛截面平均温度升高,30.5 m处炉膛截面平均温度升高。两者升高均不利于煤粉着火,飞灰含碳量均升高,炉膛温度场分布变化规律不一致。     

基于火焰光能的炉膛火焰温度在线检测研究进展

炉膛火焰的温度场分布及燃烧状态对于窑炉安全经济运行具有极其重要的意义.近年来,以火焰光能为核心的火焰数字图像监测方法逐渐成为主流.本文从火焰的不同辐射光能入手,介绍了基于可见光能和红外光能两种不同的火焰温度检测方法,分析了误差来源,介绍了相关技术的最新进展,探讨了基于火焰光能的炉膛温度在线检测技术的发展方向.     

粉煤气化炉冷热态流场分布特性、喷嘴受热及渣层模型的数值模拟－－冷、热态流场分布特性（Ⅰ）

煤气化是煤化工的先导技术,粉煤气化以其高碳转化率和高冷煤气效率日益得到重视。通过物理建模,建立起粉煤气化的数学模型,运用欧拉-拉格朗日方法分析气化炉冷态流场分布特性;运用非预混方法分析气化炉热态运行条件下温度分布和煤气成分变化规律。通过对模型的数值分析,冷态条件下颗粒相和连续相之间的最大速度比约为0.828;煤粉颗粒在旋转力矩作用下螺旋上升,颗粒在炉内停留时间增大;热态条件下湍流火焰中心存在"黑区",火焰外锥面对应氧浓度梯度变化最大的表面,燃烧剧烈、温度较高。热态条件下数值模拟得到生成气成分分布和气化炉设计工况基本吻合。     

整体煤气化联合循环发电系统中气化参数对气化单元性能的影响

整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle,IGCC)发电系统中气化岛包含气化单元和净化单元,气化单元由气化炉、废热锅炉和空分分离装置组成。合成气化学能和冷煤气效率直接影响着整个IGCC电站系统效率,是衡量合成气品质和气化炉性能的关键参数。采用Thermoflex软件对200 MW级IGCC气化单元进行模拟计算。着重研究水煤浆浓度、氧碳摩尔比、气化温度、气化压力对气化单元性能的影响。计算结果表明：在较低气化温度下增加水煤浆浓度有利于冷煤气效率和合成气化学能的增加。调节氧碳摩尔比对调节气化炉温度水平具有良好的灵敏性和有效性。另外,氧碳摩尔比还能够起到分配煤中化学能的作用,即调节煤中化学能在合成气化学能和物理显热之间的分配比例。采用低温、加压方式,有利于提高合成气化学能。     

干法进料煤气化技术在中国的进展与发展趋势

煤气化技术是燃煤联合循环、煤化工、综合利用系统和零排放系统的关键技术之一。介绍中国煤气化技术的应用和发展现状，包括固定床气化(常压UGI炉和加压Lurgi炉)、流化订气化（U-gas炉和中国科学院山西煤炭化学研究所开发的常压灰熔聚流化床炉)和气流床气化(国电热工研究院提出的2段式干煤粉加压气化炉)，并对这3种床态的优缺点进行了对比。通过比较认为，2段式干煤粉加压气人炉气化和灰熔聚流化床气化优势明显。     

流化床常压空气部分气化和半焦燃烧的试验研究

为进行煤的多联产方案研究,在1 MW循环流化床热电气多联产试验装置上,选取兖州煤、大同煤为试验煤种进行了部分空气气化和半焦燃烧试验。试验结果表明,空气部分气化方案得到的煤气热值较低,为3~5 MJ/m3,在气化炉中的碳转化率为40%~70%,剩余半焦被送入循环流化床反应器中燃烧,该系统的总体转化效率为90%左右。气化炉床层温度对气化炉碳转化率影响较大,随着温度升高其碳转化率明显提高,而燃烧炉燃烧效率呈下降趋势。石灰石的加入除了对焦油的裂解有一定的促进作用外,还具有脱除硫化氢作用,当[Ca]/[S]为3时,脱硫效率为90%。气化炉的给煤量、燃烧炉运行温度随气化炉鼓风温度提高而增加。     

生物质气化特性的实验研究

在小型固定气化炉和中型气化炉内对典型生物质进行气化实验,分别采用空气、氧气及水蒸气作为气化介质。实验分析了物料、气化温度、气化剂及气化剂流量等影响因素发生变化时对气化产气特性的影响。研究表明,物料含可燃质高时,产气品位也好;随着气化温度的升高,产气中可燃气含量增加;空气作气化剂时产气的热值低于氧气作气化剂时的产气热值;气化剂的流量发生变化时,气化产气成分也相应改变。     

串行流化床生物质气化制取合成气试验研究

串行流化床气化是一种崭新的气化技术,可将气化和燃烧过程分隔开,气化反应器和燃烧反应器之间依靠惰性固体载热体进行热量传递。以水蒸气为气化介质,在小型串行流化床试验装置上进行生物质气化制取合成气的试验研究,探讨气化反应器温度T、水蒸气与生物质比率S/B对气化结果的影响。试验结果表明,燃烧反应器内燃烧烟气不会串混至气化反应器,该气化技术能够稳定连续地从气化反应器获得不含N2的高品质合成气。随着气化反应器温度的提高,合成气中j(H2)/j(CO)减小,合成气产率增加,热值降低,总碳转换率先升高而后保持不变。随着S/B的增大,合成气产率和总碳转换率均先升高而后降低,S/B的最佳值为1.4。在试验阶段获得的最高合成气产率为1.87 m3/kg,合成气热值为13.20 MJ/m3,总碳转化率为91%。     

高温气化剂加压喷动流化床煤气化试验研究

在热输入0.1MW的小型加压喷动流化床试验装置上进行了高温气化剂煤气化特性的试验研究,考察了气化温度、压力、空气系数和汽煤质量比等工艺参数对高温空气/蒸汽作为气化介质的煤气化行为的影响.试验结果表明,在所研究的工艺参数中,气化温度对高温空气煤气化特性影响最为显著.压力对气化性能的影响主要体现在改善流化床气化炉床内流化质量.空气系数及汽煤比的影响从本质上看是通过改变气化反应温度来实现的,对于一个特定的流化床气化工艺,空气系数及汽煤比均存在一个适宜的操作区域.     

粉煤气化炉喷嘴受热分析和渣层模型的数值模拟

气化喷嘴高效、稳定运行是气化反应顺利进行的关键，根据热态数值模拟得到的温度场分布，建立喷嘴受热的模型，结果证明增加冷却水旋流和加大内管壁粗糙度可以起到降低喷嘴头部温度的作用。同时，根据气化炉渣层生成机理，对渣层物理建模进行有限差分运算，得到不同控制区域内固态渣层厚度和液态渣层厚度，以及变工况条件下渣层厚度变化趋势，结果显示在气化反应的燃烧区域内固态渣层厚度明显低于其他区域的渣层厚度。氧碳比增加、汽煤比减少和负荷增大都会导致渣层厚度减薄。这些结果为今后粉煤气化炉运行、设计提供了理论指导。     

整体煤气化联合循环(IGCC)发电系统性能分析

介绍不同型式的整体煤气化联合循环(IGCC)发电系统。对采用空气气化的IGCC系统进行了概念设计,并对4种采用空气气化型式的IGCC发电系统进行了计算和分析,研究结果表明(1)IGCC燃煤发电系统有较大的综合优势;(2)在相同设计参数下,IGCC系统采用温度较低的流化床气化炉或采用温度较高的气流床气化炉各有优缺点,对配置低温湿法粗煤气净化系统的IGCC系统,建议采用流化床气化炉;(3)在进行IGCC设计时,燃气轮机入口温度应尽量取高值,对应此温度存在一最佳压比值;(4)IGCC系统供电效率比常规电站高5~7个百分点。