PLC控制系统在煤气混合控制领域中应用介绍

西宁特殊钢股份有限公司实际生产中绝大多数的混气站中混合煤气的热值没有实现自动控制而是由人工进行配比操作,热值波动较大,导致加热炉难以实现稳定燃烧,从而影响产品质量,为此设计了PLC实用混合煤气热值控制系统,通过煤气配比方法,实现了加热炉的稳定燃烧。     

煤高温气化-高温贫氧燃烧一体化系统的研究与开发

针对国内大部分中小型工业炉窑采用传统直燃煤工艺引发的能源和环境等问题,自行开发设计了煤高温气化与高温贫氧燃烧一体化系统。介绍了该系统的工艺路线和热工特性,应用实验研究和数学模拟相结合的方法,研究了一体化系统的煤气化及燃烧特性。研究结果表明:提高空气气化剂温度,可降低空煤比,提高煤气热值、气化效率和气化强度;当空气气化剂温度从常温提高到1050℃时,煤气热值将提高33%,空煤比减小43%,气化强度提高近一倍;提高助燃空气温度,将使燃气加热炉内的火焰容积扩大,炉温分布趋于均匀,热效率显著增加,NOx生成浓度大幅度降低。该系统与常温煤气化炉和换热式轧钢加热炉系统相比,系统热效率将提高一倍以上,单位产品能耗降低50%。     

工业炉燃烧系统应用技术探讨

燃烧及其控制技术是各种火焰炉技术核心，强调高水平燃烧系统应对燃烧全过程进行控制，着重对燃烧系统点火、火焰监测、空燃比比例调节、燃烧过程各参数监控、炉温自动控制等各个方面内容进行了讨论介绍，最后用某天然气加热炉燃烧系统原理图及应用效果进行实例说明。     

宝钢环形加热炉燃烧状态的检测和分析

通过对宝钢环形加热炉烟气成份的检测,总结和分析了环形加热炉目前的燃烧状态以及燃烧过程中设定的空燃比与实测空燃比之间的偏差。在此基础上提出了改进目前燃烧状态、既能确保燃料的完全燃烧又能最大限度节约燃料的技术措施。通过这些措施的实施,可以提高管坯的加热质量和减少燃料的消耗。     

富氧条件下汽油机燃烧反应参数及动力性能研究

从燃烧化学角度,对汽油发动机的燃烧过程进行分析,利用化学平衡原理,对富氧燃烧状态下的空燃比、燃油燃烧热值及燃烧温度进行分析计算,进行不同氧气浓度空气助燃下发动机系列试验,对富氧状态下发动机的动力性能及气缸压力进行对比分析。结果表明,富氧燃烧能够提高燃油燃烧的的理论热值,提高发动机气缸压力,进而使发动机输出转矩增加。     

加热炉微机控制策略和最优燃烧控制的改进

本文在加热炉供热系统优化数学模型研究的基础上，提出了加热炉分布式微机控制系统的Q－P数学模型最优控制策略，针对混合煤气热值波动大和粉煤量检测的困难，建议最优燃烧控制中采用空气量作为供热量的基准．     

基于焚烧运行参数的垃圾热值软测量模型

在垃圾焚烧过程中,入炉垃圾热值的变化对燃烧的稳定性会产生很大的影响.针对在垃圾焚烧过程中垃圾热值难以在线测量的实际状况,采用基于小脑神经网络的垃圾热值预测模型,利用垃圾发电厂在线运行数据作为输入参数,实现垃圾热值的在线预测.研究表明,该软测量模型具有实时性好、能够预测垃圾热值整体变化趋势等优点.该模型初步应用于某垃圾发电厂,结果表明,其具有较好的实时性与准确度,在垃圾燃烧过程自动控制系统中具有较好的应用前景.     

空燃比对燃气轮机燃烧室燃烧不稳定性影响的数值研究

针对某型燃气轮机旋流燃烧室,建立了全尺寸三维燃烧室数值模型,数值研究了空燃比对其扩散和预混燃烧稳定性的影响.结果表明,扩散燃烧模式下,保持燃烧室入口燃气总流量不变,空燃比变化对燃烧室压力脉动主频及燃烧稳定性影响较小.预混燃烧模式下,保持燃烧室入口燃气总流量不变,调整空燃比,燃烧室压力脉动振幅相对稳定;但空燃比增大,燃烧室压力脉动主频减小,燃烧不稳定增长时间缩短,燃烧稳定性相对变差;而空燃比降低,燃烧室压力脉动主频增加,燃烧不稳定增长时间增加,燃烧稳定性相对增强.     

富氧燃烧对热风炉操作的影响及评价

分析了高炉煤气富氧燃烧的基本特性,讨论了采用高炉煤气为燃料的热风炉,其富氧混合操作、空燃比设定、废气和拱顶温度的变化及运行效果,对采用富氧燃烧技术热风炉的操作和使用有一定的指导意义.     

工业加热炉最佳燃烧状况自动寻优控制系统的研究

工业加热炉的自动控制主要是控制炉内燃烧工况达到最佳，即在温度及工艺条件满足要求的前提下，燃料和空气量保持最佳配比。本文在一套燃油装置上建立了微机自动控制系统，采用自动寻优的控制方法，实现了燃烧过程的最佳空燃比即最佳燃烧工况的控制。该方法具有系统简洁、运行可靠、实用性强等优点，具有很好的通用性，它亦可用来作为检验燃烧系统性能优劣的一种方法，应用前景广泛。     

高效燃用生物质颗粒蒸汽锅炉的研究与设计

介绍了生物质颗粒燃料的燃烧特性,针对燃用生物质颗粒燃料的蒸汽锅炉结构设计的要求,提出了增大锅炉炉膛结构,改善一二次进风的配比,采用二次进风热能回收和PLC自动控制等方面的改进措施。     

基于信息融合技术的风煤比优化控制研究

火电厂燃烧控制系统大延迟,大时间常数的特性,传统协调控制很难快速准确的实现主蒸汽压力的稳定。采用辐射能与热量信号进行信息融合,并设计风煤比优化算法搜索最佳风煤比,可以实现快速响应燃烧率的变化。实验表明,信息融合算法提高了动态响应的快速性,在线调节风煤比优化算法使稳态过程烟气含氧量平均下降了1.09%,燃料比优化前燃烧更充分,给煤量减少了3%～5%,燃烧经济性提高。     

天然气锅炉NOx及CO排放控制试验研究

为了响应政府业及民用天然气锅炉达到超低氮排放,要求绝大多数天然气锅炉采用低氮燃烧器+烟气再循环系统的技术路线,实施后普遍出现NO_x、CO含量偏高、炉膛振动较大等问题。借助116 MW天然气锅炉进行试验研究,研究了燃烧器燃料配比、燃烧火焰长度、助燃空气氧含量三个因素对NO_x及CO的影响,并对投入烟气再循环前后炉膛振动情况进行了检测。试验表明:燃烧器燃料内外配比对NO_x、CO生成影响较大,两者呈现相反趋势变化;燃烧火焰长度对NO_x生成影响较大,对CO含量影响较小;助燃空气氧含量对NO_x、CO生成以及锅炉振动影响较大。三种影响因素相比,助燃空气氧含量影响更为突出。     

家用轿车发动机实现汽油缸内直喷的计算研究

汽油缸内直喷（GDI）已成为新一代汽油机提高经济性、降低排放的重要手段。作者以一台家用轿车三缸发动机为对象,对缸内直喷的空气流动、混合过程和燃烧情况进行三维模拟计算分析。结果表明,采用该燃烧室设计方案并与适当的喷雾、气流运动相配合,在当量空比时,使用汽油缸内直喷能获得与均质预混燃烧相近的效果。同时,调整喷油定时,能够在缸内形成工质的非均匀分布,在总空燃比为30时仍能实现衡薄燃烧。     

Validation of measured data on F/A ratio and turbine inlet temperature with optimal estimation to enhance the reliability on a full-scale gas turbine combustion test for IGCC

This study is aimed at verifying the reliability and reproducibility of combustion tests, including ignition, load change and fuel changeover, conducted at a well-resourced full-scale gas turbine syngas combustion test facility. The 10 MWth, single-can, syngas-fired combustion test facility was equipped with analytical equipment to measure air and fuel flow rates to the combustor, the metal/gas temperature in the combustor, and exhaust gas composition and temperature distribution at the combustor's outlet.To confirm the test facility's reliability, the repeatability of the fuel changeover test from natural gas to syngas was evaluated. Reliability was also verified by cross-validating the theoretical and measured values for fuel/air (F/A) ratio and Turbine Inlet Temperature (TIT). In this study, the deviation between the averaged F/A ratio based on O₂ and CO emission data and the F/A ratio based on the mass flow rate was under 2% at most, when the F/A ratio exceeded 20%. And, the calculated TIT for syngas, taking thermal dissociation and heat loss into consideration, correlates well with the experimental result which is the corrected TIT value based on heat balance at the temperature sensor tip.     

天然气柔和燃烧锅炉结构参数影响模拟研究

在天然气锅炉中引入柔和燃烧技术将大大降低NOx排放,高速未燃气卷吸高温烟气回流并与之快速掺混再燃烧是柔和燃烧的重要特征,因此,开展天然气锅炉关键结构参数优化设计以组织流场形成柔和燃烧所需的高温低氧反应气氛非常必要。基于天然气锅炉的工况特征,设计了热负荷15kW的模型燃烧室,采用数值模拟手段详细研究了燃烧室高度、喷嘴孔径、喷嘴相对位置及烟气出口尺寸对燃烧室流场、组分场及关键参数——烟气回流比的影响规律,并最终确定了燃烧室结构优选方案,对天然气锅炉柔和燃烧机设计提供理论基础数据。     

Experimental study on combustion characteristics of compost using New‐type combustor

The aim of the present study is to develop the biomass furnace combustor, which can effectively use the compost as a fuel. Here, the compost that is made from pig's waste and has the calorific value of 2000 kcal/kg is employed here. Emphasis is placed on the optimum conditions of fuel and air flow rates and moisture content of the compost and the corresponding combustion gas components and combustion gas temperature in the combustor. It is found from the study that (i) except 40% of the compost's moisture content, the self‐combustion of compost as the fuel takes place, (ii) the combustion gas concentrations are affected by gas temperature, and (iii) the optimum value of the air‐to‐fuel ratio is obtained based on the gas temperature and the concentration of combustion gases. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

零排放天然气化学链置换燃烧仿真研究

以天然气为燃料,金属氧化物为载氧体,实现化学链置换燃烧(Chemical Looping Combustion-CLC)。“燃烧”气相产物H2O(汽)+CO2,冷凝水后,可分离出CO2。结合燃气蒸汽联合循环技术,实现能量的梯级利用,构成新型化学链置换燃烧联合循环,高效发电同时分离CO2。建立了化学链置换燃烧空气反应器(AR)和燃料反应器(FR)的质量平衡和能量平衡数学模型,对燃烧特性进行仿真计算。研究结果表明:载氧体氧化比率和还原比率增大,FR的出力及所需载氧体的最小量增加,使AR空气量减小;加大循环倍率或升高AR出口预设温度均使FR出口温度升高,AR空气量将更减少。这部分计算可为化学链置换燃烧技术的实验研究和系统概念设计提供基础数据。     

Experimental investigation of the primary combustion zone during staged combustion of wood-chips in a commercial small-scale boiler

In this work the primary combustion zone of a modified, commercial, small-scale boiler was investigated during staged combustion of wood-chips. Experimental research on thermal conversion of biomass in fixed beds is necessary to supply reliable data for gas phase combustion model validation and optimization. Furthermore, scruting of pollutant emission formation and combustion efficiency enhancement can be conducted. Two different fuel moistures were used while the primary combustion zone of a small-scale boiler was investigated as a function of the primary air ratio. The combustible products leaving the fuel layer were analyzed under continuous operation by an extractive method. This approach is new in the field of small-scale biomass combustion research and considers the strong coupling between the products leaving the fuel bed and the heat fluxes emitted by the flame of the secondary combustion zone. Additionally, fine particulate matter emissions were quantified to study the effect of varying primary air ratio and different fuel moisture on particulate formation. Results show that the primary air ratio and the fuel moisture have a significant influence on the primary combustion products composition, on the fuel bed behavior and on fine particulate matter emissions. At low primary air ratios, tars constitute a significant part of the heating value of primary combustion products. The smallest amount of particulate emissions was found at low primary air ratio and low fuel moisture. Experimental data was validated with an elemental balance, which showed perfect accordance.     

空气分级切向燃烧锅炉炉膛配风优化模型

为实现空气分级低NOx燃烧锅炉主燃烧区过剩空气系数的在线监控,提高该类燃烧系统的运行水平,以二次风挡板作为一次元件,利用二次风箱到炉膛出口的压降模型对二次风喷嘴的空气流量进行测量;在此基础上,根据锅炉冷热态试验数据,综合考虑颗粒燃烬、NOx排放量以及风机输送电耗等因素,建立空气分级低NOx燃烧锅炉炉内风粉分布的优化模型,在给定燃料喷嘴运行方式和炉膛出口过剩空气系数的条件下,对二次风挡板开度进行优化。一台300 MW锅炉的应用表明,炉膛配风优化后,烟气NOx排放和颗粒燃尽度得到良好协调,且在保证NOx排放量为255 mg/m~3的情况下,优化后风箱-炉膛差压降低191 Pa,减少了风机电耗。