煤粉工业锅炉燃用中等挥发分煤种适应性研究

为扩大煤粉工业锅炉燃用中等挥发份煤种的适应性,本文利用数值模拟,分析了20t/h单体锅炉燃烧系统中燃烧器与炉膛的温度分布情况,以及炉膛卫燃带对温度的影响。模拟结果表明,对比设计煤种火焰,中等挥发分煤种火焰长度短、厚度薄、最大火焰温度低,火焰低温区域过大是中等挥发分煤燃烧不稳定的主要原因;敷设卫燃带能提升炉膛温度和煤粉燃尽率,最佳卫燃带敷设方案为炉膛顶部前6 m处敷设面积为9%卫燃带。系统改造后,锅炉燃烧稳定,运行效果达到设计要求。     

2000 t/d分解炉内无烟煤燃烧机理的数值模拟研究

为避免水泥生产焚烧无烟煤技术的工程盲目性,本文采用混合分数方法数值研究了中材建设有限公司国外-2000t/d生产线分解炉内无烟煤的燃烧机理。首先,根据分解炉的设计参数,模拟了分解炉内无烟煤的燃烧过程。其次,为研究分解炉内无烟煤的燃烧机理,模拟研究了煤粉不同喷射速度条件下的无烟煤的燃烧过程。最后得出,分解炉无烟煤的主要燃烧机制为混合-扩散速率控制,但无烟煤必须以较高的速度喷入燃烧室,将燃烧后的高温气流迅速回流到刚喷入煤粉中。     

强化悬浮式分解炉内煤粉燃烧过程模拟的研究

分解炉是新型干法水泥生产线上预分解技术的核心设备和关键技术装备之一,其性能优劣直接影响到系统能耗、环保排放以及整个系统的生产效率。将数值模拟方法应用于分解炉的复杂燃烧过程研究,以强化悬浮式分解炉为研究对象,结合气固二相流理论,对煤粉的燃烧模拟采用非预混燃烧模型,对挥发份的燃烧采用概率密度函数模型,焦碳的燃烧采用表面反应PDF模型,挥发份的析出模型选用两步竞争反应模型,燃烧的辐射传热采用P-1模型进行模拟。数值计算采用二阶迎风差分和SIMPLE算法,求解方程采用TDMA逐面迭代和低松弛因子。对分解炉内煤粉的燃烧过程进行的数值模拟揭示分解炉内煤粉的燃烧机理,为煤粉内优化燃烧提供理论依据和有利的信息。     

锅炉燃烧及NOx生成特性的数值仿真

针对煤燃烧排放NOx污染物造成污染,为了能准确地预测NOx的生成及提出更有效的控制NOx排放的措施,提出建立了煤粉锅炉的三维物理模型,并将炉膛分区域进行合理的网格划分.应用涡团耗散概念(EDC)模型耦合对化学反应机理对炉膛内煤粉的流动、燃烧及NOx的生成特性进行研究,炉内各组分的浓度分布与NOx的生成分布存在很强的对应关系,采用EDC模型耦合反应动力学机理进行仿真.结果表明方法可以很好地反映NOx的生成特性.可以较为准确地模拟NOx的生成特性,可准确预测和有效控制NOx的排放,为优化设计提供了理论基础.     

乙烯裂解炉燃烧传热的CFD模拟

为了掌握乙烯炉炉膛内的热场分布规律,本文采用CFD方法对SL-Ⅱ型工业乙烯裂解炉辐射段内所发生的燃烧、辐射传热、烟气流动等过程进行了耦合模拟,并且详细地分析了炉膛内流场及温度场的分布情况。其中,裂解炉的几何模型按照工程图纸1:1的比例建立;网格划分在专业网格生成软件ICEM11.0中完成;计算采用标准k-ε双方程模型模拟湍流,漩涡耗散/有限速率燃烧反应模型(EDM/FRC)模拟侧壁烧嘴的预混燃烧和底部烧嘴的非预混燃烧,离散传递模型(DTM)模拟炉膛辐射传热,计算过程在CFX5.0中完成。计算得到了裂解炉炉膛内流场、温度场分布的详细信息,模拟结果与工业实测数据吻合较好。模拟结果表明,在底部烧嘴的射流核心区周围形成了大范围的回流,过渡段拐角处有小范围的回流现象;炉膛长度、宽度、高度方向都存在明显的温度梯度,说明传统的炉膛传热计算方法假定温度分布均匀是不准确的;炉膛的高温区主要集中在炉高4.5 m处;炉膛上部的热量,由于侧壁烧嘴的加入而得到了很好地补充,说明侧壁烧嘴的安装位置合理。研究结果表明CFD模拟是目前为止研究裂解炉内热场分布规律最为有效的手段之一,对于未来乙烯裂解炉的设计与优化作用很大。     

基于BP神经网络锅炉炉膛火焰可视化监测方法研究

为了可视化监测炉膛火焰燃烧状况,提出一种基于级联前向BP神经网络模型的锅炉炉膛火焰可视化监测方法。通过比较选取级联前向BP神经网络作为炉膛温度预测模型,利用图像处理技术得到炉膛火焰辐射能图像对应二维温度场,并采用正则化方法重建炉膛火焰三维温度场。仿真结果表明,根据二维温度场可得火焰等温线走向和分布,根据三维温度场易得火焰中心分布及全炉最高温度点信息,实现锅炉运行控制和异常温度报警,满足燃烧诊断要求并实现炉膛火焰可视化监测。     

基于多尺度颜色小波纹理特征的火焰图像分割

火焰图像分割质量对基于数字成像的燃烧监测十分重要。受炉膛背景及燃烧工况的影响,难以同时满足火焰图像分割速度和准确度（即火焰图像分割结果与真实火焰接近程度）的需求。提出一种基于多尺度颜色特征和小波纹理特征（MCWT）的无监督火焰图像分割方法,用于提高火焰图像分割的质量和速度。结合火焰图像颜色特征及小波纹理特征构建特征矩阵,对特征矩阵进行压缩并初步检测压缩尺度火焰区域。根据压缩尺度火焰边缘确定原始尺度火焰边缘区域并构建火焰边缘区域特征矩阵,进一步分割得到准确火焰图像分割结果。采用该方法对某工业煤燃烧实验炉内不同燃烧工况下的火焰图像进行分割,并与传统分割方法对比。实验结果表明与其他传统分割方法相比,提出方法能够更准确且快速地实现不同燃烧工况下火焰图像的分割,并且其对于含有高斯噪声和椒盐噪声的火焰图像都具有更好的分割效果。     

基于Web的火焰图象处理和燃烧诊断系统的设计与实现

为了实现电站锅炉炉膛火焰的可视化和对炉膛燃烧状况进行在线智能诊断 ,以便为电站运行人员提供有效的运行指导信息 ,研制开发了一套基于 Web的火焰图象处理和燃烧诊断系统 ,并提出了一种采用 Java技术、基于 Web应用的浏览器 /服务器 (B/ S) 3层结构模型 ,同时分析了 B/ S 3层结构的优点 ,并将此结构应用于电站锅炉火焰图象处理和燃烧诊断系统中 .该系统首先通过光学镜头组、CCD摄像机、图象采集卡得到火焰图象 ,同时利用获得的炉内辐射信息来对炉内火焰燃烧状态和 NOX排放量进行在线监控和分析 ;然后根据比色测温原理计算投影温度场 ;最后利用代数重建算法 ART(Algebraic Reconstruction Techniques)来进行燃烧温度场的重建 ,并生成了各种分析曲线图表 .该基于 Web的火焰图象处理和燃烧诊断系统已经在 30 0 MW电站煤粉锅炉上得到初步应用 ,实践证明 ,该系统能够有效地提高电厂运行的经济性和安全性 .     

600MW燃煤锅炉一维数值仿真

应用小室模型对600MW燃煤锅炉炉内流动、燃烧、传热及污染物排放进行了一维数值仿真研究,得出了炉内温度和各个不同组分沿炉膛高度的分布.不同负荷下的仿真计算表明该模型能够反映不同负荷下炉膛内的热流密度分布的不同,从而弥补了零维模型和三维模拟的不足.仿真结果表明,炉内温度分布的高温区和低温区与各气体成份的分布存在很强的对应关系,同时表明采用小室模型可以对炉内复杂的物理化学过程进行有效的模拟,该模型可为锅炉设计、改造和运行提供理论指导.     

基于RBF神经网络的煤粉着火判别

对煤粉火焰图像特征进行了分析,提取了反映燃烧状态的特征参数,在此基础上提出采用径向基函数神经网络的火焰图像煤粉着火判别方法.由于神经网络具有自学习特性,故判别方法所需调整的参数少.判别方法不仅能够着火/灭火判别,而且还可对火焰图像传感器进行故障判别.应用表明判别方法使用方便,判别正确率高,具有实际应用价值.