面向燃烧优化的电站锅炉炉膛参数光谱测量与场重建

分析了锅炉炉膛参数对锅炉效率、污染物排放和锅炉寿命的影响,得到这些参数与锅炉燃烧优化运行的相互制约关系.从测量原理和系统构成方面描述了基于激光吸收光谱的炉膛参数检测新技术.以某680MW机组燃煤锅炉为例,进行了基于激光吸收光谱的炉膛参数测量与场重建实验研究.结果表明:应用此方法能够完成炉膛内部多个参数的测量和参数场重建,可以直观有效地指导锅炉燃烧的优化运行;根据测量结果调整锅炉燃烧可使火焰中心处于炉膛中部,火焰均匀地充满炉膛,温度场分布均匀.     

蒸汽喷射锅炉消烟助燃新技术

在锅炉的实际运行中,如何采用强化燃烧技术,加速煤在炉膛内的燃烧过程,以提高煤在炉膛内的燃烧效率,使炉膛内产生更多的热量,使其热量大于锅炉受热面吸收的热量和锅炉炉膛燃烧设备系统的散热损失的总和;提高和保持炉膛内煤层最佳燃烧工况和稳定燃烧的适当温度,这是增加锅炉运行出力,提高锅炉热效率,保证生产用汽和采暖供热的需要,是提高锅炉燃烧设备对煤种的适应性,扩大燃用煤种范围的需要,也是节约能源,减少黑烟污染大气、保护环境,保证锅炉安全经济运行的技术关键。     

300MW褐煤锅炉炉膛安全监控系统的设计

本文通过对哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的 3 0 0MW锅炉的炉膛安全监控系统的介绍 ,结合具体工程 ,说明了该褐煤锅炉与常规四角锅炉在燃烧系统和炉膛安全监控系统方面的差别 ,阐述了其褐煤锅炉炉膛安全监控系统软件设计方面的一些特点     

电站锅炉炉内三维温度场在线检测与分析

在1台670t/h电站锅炉上安装了1套三维温度场可视化监测系统,该系统由炉膛火焰图像探测器、视频分割器及工控机等组成。通过对炉膛火焰辐射图像的处理,采用正则化方法实现了炉膛内三维温度场(沿锅炉高度方向划分为12层横截面)的在线监测。检测结果表明,由于该锅炉掺烧高炉煤气。在沿炉膛高度方向上形成了两个燃烧高温区;炉内平均温度与机组负荷和主汽压力的相关性较好;通过对一次锅炉灭火事件的分析,表明该系统在燃烧诊断方面具有重要作用。     

燃煤锅炉CO生成特性对锅炉效率及NOx生成的影响机制

以国内某600 MW墙式切圆燃烧锅炉为研究对象,在炉膛关键区域布置了高温CO在线监测系统,通过试验与数值模拟计算,研究了炉膛CO生成特性与锅炉效率及NO_x排放的关联特性,并建立了低氮综合燃烧指数,以平衡锅炉高效燃烧与低氮排放之间的矛盾。研究结果表明,该锅炉效率随监测的炉膛CO浓度增大呈现先增大后减小的趋势,炉膛NO_x排放浓度随炉膛CO浓度的增大而逐渐降低;锅炉CO生成特性与锅炉效率及NO_x排放均表现出了显著相关性,优化炉膛CO生成特性能够使得锅炉燃烧效率与氮氧化物排放的综合性能实现优化。锅炉实际运行中,可通过监测与调控炉膛CO浓度,获得低氮综合燃烧指数最大值,以有效平衡锅炉效率与NO_x排放之间的矛盾,实现锅炉的高效、低氮运行。     

∏型布置切圆燃烧锅炉超大型化发展的一些动向及分析展望——介绍一种新的单炉膛双切圆燃烧方式

通过对国外切圆燃烧锅炉超大型化后炉型发展的分析,指出燃烧器布置由简单的四角切圆变化到无双面水冷壁型的单炉膛双切圆布置是一明显的发展趋势。阐述单炉膛双切圆燃烧锅炉解决烟温偏差的理论构想,分析其对大型化锅炉燃烧贫煤的适应性,并对单炉膛双切圆燃烧系统若干问题进行了讨论,认为600MW燃贫煤锅炉应优先考虑采用单炉膛双切圆燃烧这一方式。     

Ⅱ型布置切圆燃烧锅炉超大型化发展的一些动向及分析展望 --介绍一种新的单炉膛双切圆燃烧方式

通过对国外切圆燃烧锅炉超大型化后炉型发展的分析,指出燃烧器布置由简单的四角切圆变化到无双面水冷壁型的单炉膛双切圆布置是一明显的发展趋势.阐述单炉膛双切圆燃烧锅炉解决烟温偏差的理论构想,分析其对大型化锅炉燃烧贫煤的适应性,并对单炉膛双切圆燃烧系统若干问题进行了讨论,认为600MW燃贫煤锅炉应优先考虑采用单炉膛双切圆燃烧这一方式.     

锅炉通风及其控制

在锅炉运行中,最重要而又为人误解的概念之一是炉膛的通风。无论是燃用天然气、油或者煤,要实现正常燃烧的目的,必须维持合适的锅炉炉膛通风。通风这个术语,简单地讲是一种指标,它表示烟气(燃烧产物)排出锅炉的速度相对于燃烧空气和燃料输入锅炉速度的大小。如果烟气的排出速度高于燃料及空气的输入速度,则锅炉炉膛内的压力便低于大气压力。在这种情况下,炉膛内将出现负压通风。     

数字图像处理技术在锅炉炉膛火焰检测中的应用

在分析现有锅炉炉膛火焰检测系统的基础上，提出了利用内窥式全炉膛火焰检测和数字图像处理技术提取并存储火焰图像及其参数的方案。该系统已在国产200MW机组锅炉上进行了工业性试验，取得了满意的效果。系统能监视燃烧工况并在危险时自动报警、存储相应火焰图像，因此可以用于全炉膛灭火保护和事故分析。文中对系统软、硬件体系作了详细地说明。     

船用增压锅炉的炉膛对流传热计算

由于增压锅炉燃烧压力的提高,强化了对流传热,如果仍按常压燃烧锅炉炉膛热力计算,忽略对流传热,将直接影响增压锅炉炉膛热力计算的准确性。文中对增压锅炉与常压燃烧锅炉炉膛特性参数进行了比较,对前苏联增压锅炉的试验数据进行了分析探讨,指出了增压锅炉炉膛对流传热的影响因素。同时提出增压锅炉炉膛传热计算应将辐射与对流传热分开计算,给出了适用于增压锅炉炉膛对流传热的计算公式,并进行了实例计算分析,与前苏联增压锅炉试验的计算数据结果相近。对于完善增压锅炉的炉膛热力计算具有一定的理论和实际指导意义。     

基于频谱分析和自组织神经网络的火焰燃烧诊断研究

通过对实验室煤粉燃烧炉实验数据的采集与分析，介绍了一种基于FFT变换处理与自组织神经网络状态识别相结合的燃烧诊断方法。首先，通过光电传感器获得一系列以一定的频率、在某个均值左右上下波动的火焰强度值。然后，利用FFT程序将获得的时域信号转换成频域上的功率谱信号。因为在稳定和不稳定的燃烧状态下，转换后得到的低频分量有明显的区别，所以把每个功率谱中前30个低频分量取出，将其作为神经网络的训练输入。通过自组织训练，神经网络将得到对应于稳定和不稳定燃烧状态火焰信号的不同输出区域。经过验证，这种方法能非常有效地识别燃烧火焰状态的稳定与否，在信号采样频率的选择，神经网络算法的改进等方面作了有意义的探索。图4表3参12     

基于小波变换的气化燃烧状态诊断试验研究

提出了一种通过压力信号分析气流床气化炉火焰气化燃烧状态的有效方法,该方法运用尺度分解法分析炉膛压力时域信号。研究结果发现：在点火前冷态,没有特征频率存在;在点火和灭火状态下,压力信号有一阶跃变化,信号在0Hz处有一较大的冲击;火焰剧烈波动时,存在2Hz左右的特征频率;火焰稳定燃烧时,存在着一个40Hz左右的特征频率。这个现象表明,压力信号在一定频段内的分布与气化炉内火焰燃烧的状态密切相关,随着火焰燃烧稳定性加强,压力信号向高频方向移动。     

电站锅炉神经网络燃烧诊断系统应用研究

先进的燃烧诊断技术可以有效地提高电站锅炉运行的经济性和安全性,本文通过对炉膛火焰的图像采集,利用计算机数字图像处理技术及人工神经网络模型分析方法,开发了永安电厂5号炉的火焰图像燃烧诊断系统。该系统为运行人员提供了有意义的定量化特征参数,并对燃烧状况辩识的机理进行了富有成效的探索,为电站锅炉的燃烧诊断和优化控制提供新方法和新途径。     

Monitoring regenerative steel reheating burners using an intelligent flame diagnostic system

The present paper describes the use of an intelligent Flame Monitoring System on regenerative steel reheating burners based on direct measurement and analysis of the flame radiation signals. A series of experiments were conducted on a 500 kW furnace fitted with two burners firing in a regenerative manner. The experiments covered a wide range of burner operating conditions including variations in the burner firing-rate and excess air levels. Gas supply to one of the burners was manually reduced in order to simulate burner imbalance. The flame radiation signals were acquired using a fibre-optic based optical instrument incorporating broad ultraviolet, visible and infra-red photodiodes. The correlation between the dynamic flame signals with respect to the excess air level and nitrogen oxides emissions were made using neural network models following off-line analysis of the acquired signals using different signal processing methods, to yield a set of flame features. The present work indicates that the measurement of flame radiation characteristics, coupled with advanced data modelling techniques such as neural network, provides a promising means of monitoring and optimising burner performance.     

基于小波和Elman神经网络的气液两相流流型识别方法

传统的流型识别方法仅可作为一种定性的流型识别方法。为了克服传统流型方法的不足,采用小波分析和El-man神经网络技术来实现气液两相流流型的智能识别,测量了水平管内气液两相流的压差波动信号,应用小波分析对流型的动态压差波动信号进行分析、提取特征,然后将小波能量作为Elman神经网络的输入,从而实现对流型的智能识别。实验结果证明,该方法能够很准确地识别出4种流型,并且具有很好的识别效果,从而为流型的在线识别提供了一种定量的流型识别方法。     

基于相空间重构的锅炉炉膛火焰信号分析

采用混沌和分形理论对实测锅炉炉膛火焰信号进行了定性分析和定量计算,通过相空间重构得到了稳定燃烧和不稳定燃烧两种工况下燃烧火焰时间序列的相平面图和关联维。分析计算结果表明:在稳定燃烧状态下,火焰信号的二维相平面图比较宽,关联维在6.5855～6.8415之间;在非稳定燃烧状态下,火焰信号的二维相平面图比较窄,关联维在5.8843～6.0907之间。两种工况下,火焰时间序列的相平面图和关联维有明显的差异,稳定燃烧时的关联维总比不稳定燃烧时的关联维大得多,因此,采用关联维作为火焰燃烧状态识别的特征参数。文中所提出的燃烧诊断方法为发展新型光学式火焰检测器提供了一种行之有效的解决方案。     

煤焦颗粒燃烧模拟在W型火焰锅炉炉膛设计热力计算中的应用

分析了炉膛设计热力计算中引入煤焦颗粒燃烧模拟的可能性和必要性,探讨了采用早期的锅炉机组热力计算标准进行新型的W型火焰锅炉炉膛热力计算的可行性及经验系数的取值问题,分析、比较了煤焦颗粒在实验室和炉膛内燃烧环境的差异,并引入氧量分布不均系数、区段充满度系数来考虑炉膛内颗粒表面氧浓度、停留时间等方面与实验环境的差异.在此基础上,建立了适合于炉膛分区段热力计算的煤焦燃烧模型,并最终将煤焦非均相反应的实验室数据应用于炉膛分区段热力计算,克服了目前炉膛设计热力计算仅考虑传热所带来的不足.在一台W型火焰锅炉上的应用表明,颗粒燃烧和炉膛传热相耦合的分区段热力计算模型能够揭示过量空气量、煤粉细度、煤种、负荷等因素对燃尽和传热的影响,适合工程应用.     

Electrostatic probe measurement in an industrial furnace for high-temperature air conditions

Electrostatic probe measurements are reported that identify flame location, displacement speeds of reaction region, and other flame properties within an industrial furnace that is operated with high-temperature preheated air. The electrostatic probe has advantages over other methods when a furnace is operated with high-temperature air. The probe consisted of a fine detection wire and a supporting tube that played a role of the reference electrode. The reaction regions were found to be widely dispersed and weakened as they moved downstream. However, the ion-current signals still included many sharp peaks, perhaps associated with the thin reaction thickness, contrary to the flame structure expected from the high-temperature air combustion. It was also possible to estimate the displacement speeds of reaction region by using the cross-correlation method between two ion current records detected by parallel detection components. The results demonstrate that the electrostatic probe is useful to detect the structure and state of the reaction mode in industrial furnaces even in the presence of high-temperature air combustion.     

Characterisation of an oxy-coal flame through digital imaging

This paper presents investigations into the impact of oxy-fuel combustion on flame characteristics through the application of digital imaging and image processing techniques. The characteristic parameters of the flame are derived from flame images that are captured using a vision-based flame monitoring system. Experiments were carried out on a 0.5 MW_th coal combustion test facility. Different flue gas recycle ratios and furnace oxygen levels were created for two different coals. The characteristics of the flame and the correlation between the measured flame parameters and corresponding combustion conditions are described and discussed. The results show that the flame temperature decreases with the recycle ratio for both test coals, suggesting that the flame temperature is effectively controlled by the flue gas recycle ratio. The presence of high levels of CO₂ at high flue gas recycle ratios may result in delayed combustion and thus has a detrimental effect on the flame stability.     

零碳燃料对燃气锅炉燃烧过程调控作用

利用小型化模拟炉膛开展了零碳燃料氢气对燃气锅炉燃烧过程调控作用实验研究,研究了掺氢比对炉膛内部预混火焰宏观形态、炉膛温度均匀性、炉膛污染物排放规律的影响,并总结了CO及NO_x的排放规律。实验结果表明：随着预混当量比增加,纯甲烷火焰长度逐渐缩短;对于20%掺氢火焰,随着预混程度的提高,火焰长度降低明显;不同火焰条件下,炉膛温度只由燃烧功率控制;改变燃烧条件时,处于壁面附近位置的温度变化较为平稳,而靠近火焰处温度变化较大;天然气中掺入氢气,燃烧时可以有效降低未燃CO排放;在相同预混程度下,全局当量比减小导致未燃空气增加,热量被稀释,火焰温度降低,热力型NO_x的生成降低;随着掺氢比的增加,燃烧时火焰温度升高,导致热力型NO_x排放增加。