周昊[1]2004年在《大型电站锅炉氮氧化物控制和燃烧优化中若干关键性问题的研究》文中指出能源与环境是制约人类发展的重要问题，兼顾能源工业的发展和环境保护的需要，是中国这样一个产煤大国可持续发展的重要课题。煤燃烧的污染排放已成为中国最大的大气污染源。本论文围绕大型电站锅炉低NOx燃烧优化开展研究，采用试验、数值模拟和现场试验相结合的方法，理论结合实践，研究完成了一整套适合中国国情具有自主知识产权的低NOx燃烧和运行优化系统技术。 论文通过热态试验对不同煤种的生成NOx的前驱物特性进行试验研究：研究了不同煤种的NOx排放特性。编制了模拟煤中含氮组分析出、反应和NOx生成的颗粒模型，获得了不同煤种挥发氮和焦炭氮的比例，以提高后续炉内NOx生成过程模拟的准确性。对600 MW同心反切燃烧锅炉的低NOx燃烧特性进行了系统试验，并基于数值模拟方法对600 MW锅炉NOx生成过程采用了联合PDF模拟，评价了低NOx同心燃烧系统和炉内分级燃烧对炉内流动、燃烧和NOx排放的影响。 论文创新性地引入以CaS为中间固硫产物的煤粉炉内同时脱硫脱硝思想进行热态燃烧试验，验证这一思想的可行性，并获得实现炉内同时脱硫脱硝技术所需的各种燃烧参数，定量分析各参数对炉内同时脱硫脱硝技术的影响。试验结果表明在煤粉炉内采用以CaS中间固硫产物的两段脱硫方法具备可行性，但其可行性需要建立在炉内强烈空气分级基础之上，而炉内强烈空气分级带来的锅炉结渣、高温腐蚀问题需要采用作者提出的复合型多功能直流燃烧系统来解决。 作者提出了复合型多功能直流燃烧系统，在炉内有效地模拟低NOx燃烧过程。采用数值模拟方法分析了复合型多功能直流燃烧系统各种参数的影响。研究表明，尽管同心反切系统目前在大型电站锅炉上得到广泛应用，但是其燃烧模式在防结渣和降低NOx排放方面的能力是有限的。作者采用复合型多功能直流燃烧技术，有效地解决了一批燃用极低灰熔点(ST约为1 100℃)煤种的四角切圆锅炉的炉内防止结渣、高温腐蚀、低负荷稳燃问题，并能显着降低NOx排放，降低幅度达35％左右，是一种有前途的、可以替代同心反切系统的新一代燃烧技术。 论文创新性地采用分离涡模拟(Detached eddy simulation，DES)这一湍流高级模拟技术，对水平浓淡燃烧器内和浓淡燃烧器出口的湍流流动和拟序结构进行数值模拟，着重描绘涡的脱落过程，观察燃烧器内部和燃烧器出口涡的形成、卷浙江大学博士学位论文起的拟序特征，分析涡的形成对浓淡分离效果的影响。采用DES与非稳态颗粒轨道模型相结合的方法，对燃烧器内和燃烧器出口的气固两相流动进行了数值模拟，并与常规的RANS模拟进行比较。DES方法将湍流的直接模拟技术扩展到了可实现的工业实际应用中，对今后的湍流流动模拟又湍流燃烧模拟和揣流.Nox生成的准确模拟都具有重要意义。 以往针对气固两相射流的研究通常采用PDA等方法，但由于PDA等方法对颗粒浓度有所限制，难以进行高浓度的气固两相流的测量。论文首次采用基于光学波动法的激光光纤探针，对高浓度的低Nox燃烧器出口的气固两相流动的详细结构进行了试验，研究了配300 MW煤粉燃烧锅炉的燃烧器出口高浓度气固相射斌中颗粒浓度、粒度随射流发展的演变规律，分析了利用水平浓淡燃烧器和齿形燃烧器实现对低Nox燃烧有利的气固结构，并验证了基于DES方法的气固两相数值模拟的计算结果。 论文针对目前大型电站锅炉低Nox优化运行急需的入炉煤粉量在线检测问题，创新性地开发了一种基于电磁波发射、接收原理的直吹式制粉系统煤粉管道内缈浓度在线侧量就，并己在“60 Mw配直吹式制粉系统的大型电站锅炉上得到应用与考脸，使用效果优良，有效解决了低NC坛燃烧技术中急需的管内煤粉浓度测量问题。 二论文独创开发了，整套基于计算智能的锅炉低NC瓜燃烧优化运行系统，利用人对申经网络对哪M取和3”0 Mw燃煤锅炉的低·NOx排放特性、飞灰含碳量特性与锅炉翩煤冬锅炉运行参数之间的函数关系进行学习建模。在锅炉燃烧特性建模完成的基础上，利用遗传算法和模拟退火方法等全局寻优算法对锅炉的最佳燃烧工况进行寻优，获得了不同煤种的各燃烧参数的最佳设定值，可以直接指导运行人员运行或输入集散控制系统(DCs)参与闭环控制。系统可实现低Nox高效徽烧的在线控制于对提高锅炉燃烧优化控制水平，降低NOx排放和提高锅炉效率具有重要意义。关键词:锅炉;氮氧化物;数值模拟;结渣;气固两相流;燃烧优化
张寅[2]2003年在《煤粉浓度测量方法的试验研究》文中指出当今世界，国内外众多大中型火力发电厂里所使用的锅炉，大部分是煤粉锅炉。而在煤粉锅炉中，锅炉送粉管道内的煤粉浓度，则是一项非常重要的参数，它将直接影响到喷射进炉膛中的煤粉浓度，从而影响锅炉的燃烧状况。特别是现代化的大型锅炉，普遍采用了多层四角直流喷射技术，若各层、各角喷射的煤粉浓度差异较大、分布不均匀，且不能加以控制，很容易引起锅炉水冷壁局部超温、结渣、高温腐蚀等现象，从而形成安全隐患。为此，我们必须对送粉管内的煤粉浓度进行准确的在线测量与调控。但由于煤粉气流是煤粉和空气的气-固两相流，要对煤粉浓度进行在线准确测量，显得很不容易。因而，找到一种准确、可靠的在线测量方法，是很有必要的，这对提高锅炉燃烧稳定性、经济性及可靠性都有着很重要的意义。而国内外在煤粉浓度测量方法这一方面，都做了很多的试验研究，也提出了很多测量方案。比如感应电势法、微波法、电容法、超声法、激光法等等。而这些方法也各有其优点、缺点和适用条件，都不可能做到尽善尽美。而本文则主要是对电容法测量煤粉浓度的原理、优缺点等进行了阐述，并且根据其基本原理搭建了一个实验台。然后，在这个实验台上，对影响电容法测量煤粉浓度的几个主要因素，进行了一些试验研究和数据分析，并得出了结论：风速基本上对试验结果不会产生影响；不同煤粉浓度时，可对应得到一个电压信号，从而便可实现煤粉浓度和电压信号之间的标定；煤粉中水分含量越高，对电压信号的影响越大，但可通过校正系数来修正测量结果；煤粉细粒度越小，其相同煤粉浓度对应的电压信号越大，且也可利用校正系数来修正测量结果。
潘晓辉[3]2004年在《电站电容式煤粉浓度测量系统的研制与开发》文中提出大型电站锅炉采用中间储仓式制粉系统时，有时通过测量煤粉温度、一次风温与气粉混合物温度间接计算煤粉浓度。由于管道内煤粉分布很不均匀，同时煤粉被加热时存在较大的滞后，往往给测量带来较大的误差。直吹式制粉系统目前还没有煤粉浓度测量装置。因此使得保持各燃烧器喷煤粉量的均匀变得相当困难。各燃烧器配风均匀性和煤粉浓度分布均匀性等都直接影响锅炉燃烧稳定性与经济性。特别是四角布置直流燃烧器切圆燃烧锅炉，各喷燃器出口煤粉浓度偏差较大时，会导致火焰中心偏斜，炉膛热负荷分布不均，使得过热器热偏差增大及水循环故障，严重时甚至造成炉内结渣，影响锅炉安全运行。因此，控制各燃烧器煤粉浓度保持一致，对电站锅炉十分重要。如何调节各燃烧器之间的煤粉均匀性，首先需要能在线准确测量煤粉浓度的设备，才能指导煤粉调节机构的操作。直吹式制粉系统煤粉浓度测量装置更是人们致力研究的课题。 而国内外在煤粉浓度测量方法这一方面，都做了很多的试验研究，也提出了很多测量方案。比如感应电势法、微波法、电容法、超声法、激光法等等。而这些方法也各有其优点、缺点和适用条件，都不可能做到尽善尽美。 而本文则主要是对电容法测量煤粉浓度的原理、优缺点等进行了阐述，并且根据其基本原理搭建了一个实验台。然后，在这个实验台上，对影响电容法测量煤粉浓度的几个主要因素，进行了一些试验研究和数据分析，并得出了结论：风速基本上对试验结果不会产生影响；不同煤粉浓度时，可对应得到一个电压信号，从而便可实现煤粉浓度和电压信号之间的标定；煤粉中水分含量越高，对电压信号的影响越大，中速磨出口的煤粉水分通常在1～3％左右，少量水分使输出信号增大，反而能使相对煤粉浓度测量的灵敏度提高；煤粉细度对测量结果也有影响。
范明秀[4]2006年在《电厂锅炉煤粉浓度测量方法研究》文中认为随着电厂锅炉技术的进步，控制各送粉管道内的煤粉浓度和输粉速度对锅炉的安全与经济运行越来越重要。寻找一种能准确、可靠地在线测量煤粉浓度的方法，对提高锅炉的经济性、燃烧稳定性及安全性有很大的意义。 本文通过数值模拟和试验两种方法，对靶式流量计用于气固两相流中固相浓度测量进行了研究。在数值计算中以FLUENT软件为工具，用离散相模型来模拟两相流流过靶式流量计冲击靶件的流动状况，利用SIMPLE算法对流场中的压力和速度进行解算。文中通过计算流体的压力、速度分布比较了七种靶件在不同浓度下的两相流管道中的受力情况，从七种靶件中选择出对煤粉浓度变化反应灵敏的叁种，然后比较了风速变化对这叁种靶件受力的影响，提出了球形靶靶式流量计在两相流浓度测量中具有的对煤粉浓度变化反应灵敏，对风速变化敏感度底的优点。 试验研究中搭建了煤粉空气两相流试验台，对圆片靶和球形靶两种靶件的受力进行了测量。试验数据表明在同一风速下，加入煤粉以后，靶件受力有了明显的增大，并且变化趋势与数值计算的趋势相同，验证了用靶式流量计方法测量稀疏相煤粉空气两相流浓度的可行性。试验同时表明，圆片靶在两相流通道中的受力比较大，流速变化时受力的变化范围也较大；球形靶在两相流通道中的受力比较小，受力受流速变化的影响也较小；但当风速不变仅煤粉浓度变化时，球形靶件的受力变化范围比圆片形靶受力变化大。将两组试验数据拟和得到的空气单相流关系式的斜率与两相流关系式的斜率进行比较，球形靶试验数据拟和公式的斜率较大，说明球形靶确实比圆片靶对两相流粒子浓度的反应灵敏度高。 所以，本文认为靶式流量计方法可以应用于煤粉空气两相流中煤粉浓度的测量，并且在应用靶式流量计对稀疏相气固两相流浓度测量时，应优先采用球形靶件。
杜平[5]2005年在《电容法测量管道煤粉浓度的试验研究》文中认为当今世界,国内外众多大中型火力发电厂里所使用的锅炉,大部分是煤粉锅炉。而在煤粉锅炉中,锅炉送粉管道内的煤粉浓度,则是一项非常重要的参数,它将直接影响到喷射进炉膛中的煤粉浓度,从而影响锅炉的燃烧状况。特别是现代化的大型锅炉,普遍采用了多层四角直流喷射技术,若各层、各角喷射的煤粉浓度差异较大、分布不均匀,且不能加以控制,很容易引起锅炉水冷壁局部超温、结渣、高温腐蚀等现象,从而形成安全隐患。为此,我们必须对送粉管内的煤粉浓度进行准确的在线测量与调控。但由于煤粉气流是煤粉和空气的气-固两相流,要对煤粉浓度进行在线准确测量,显得很不容易。因而,找到一种准确、可靠的在线测量方法,是很有必要的,这对提高锅炉燃烧稳定性、经济性及可靠性都有着很重要的意义。 而国内外在煤粉浓度测量方法这一方面,都做了很多的试验研究,也提出了很多测量方案。比如感应电势法、微波法、电容法、超声法、激光法等等。而这些方法也各有其优点、缺点和适用条件,都不可能做到尽善尽美。 而本文则主要是对电容法测量煤粉浓度的原理、优缺点等进行了阐述,并且根据其基本原理搭建了一个实验台。然后,在这个实验台上,对影响电容法测量煤粉浓度的几个主要因素,进行了一些试验研究和数据分析,并得出了结论:风速基本上对试验结果不会产生影响;不同煤粉浓度时,可对应得到一个电压信号,从而便可实现煤粉浓度和电压信号之间的标定;煤粉中水分含量越高,对电压信号的影响越大,但可通过校正系数来修正测量结果;煤粉细粒度越小,其相同煤粉浓度对应的电压信号越大,且也可利用校正系数来修正测量结果。
李建中[6]2006年在《煤粉分配器的试验及基于支持向量机的灰熔点预测》文中认为锅炉燃烧系统是锅炉系统中最重要的部分，燃烧状态的好坏，直接影响电厂的经济效益。煤质煤灰熔点对锅炉结渣特性与热效率都有很大影响，很多国家都制定了以灰熔点来评判锅炉结渣特性的标准，国内有些电厂把灰熔点作为衡量煤质的重要指标。合理配比混煤的方法可以改变煤的灰熔点特性，对于保证锅炉的安全、经济运行具有重要意义。为了提高估算煤灰熔点的精度，采用支持向量机结合遗传算法对求解灰熔点问题进行了建模。将灰成分作为输入量，煤灰软化温度(ST)作为输出量，用试验数据对模型进行了校验，结果表明，支持向量机模型预测的最大相对误差和平均相对误差分别为：7.4％和0.678％，较精确的实现了对软化温度的预测。 煤粉分配器在运行中对空气和煤粉分配进行调节，实现了风粉分配由不可控制到有效控制，有效调整炉膛出口温度，避免或减轻炉内结渣，使锅炉在低负荷燃烧条件下的稳定燃烧能力大大加强。本文介绍了两相流的相关理论与知识，就气固多相流浓度测量技术进行了理论综述，并对现有的气固多相流浓度测量设备做了介绍。本文对本次试验中采用的光学波动法测量设备作了详细的介绍。本文运用fluent这个成熟的商业CFD软件，对入口段长度为1D，分叉管与弯管平行按装的工况进行气粉分配的数值模拟，并对模拟计算的结果进行了分析和评价。本文在大型两相流试验台架上进行了弯管出口管上的浓度分布试验及分又管内的的浓度分布试验，并对试验结果进行了分析与评价，指出当入口段小于5D时入口段长度对弯管与分叉管的平行按装的气粉分配的均匀性有很大的影响，但当分叉管与弯管垂直按装时，却能获得良好的分配效果。 最后，本文对本次研究进行了工作总结，得出了本次研究的结论，研究过程中可能存在的问题，并对今后工作的研究工作提出了要求。
朱芳波[7]2007年在《电站锅炉煤粉浓度的微波测量方法研究》文中进行了进一步梳理本文围绕电站锅炉煤粉浓度的微波测量技术。介绍了微波测量方法的基本原理，通过实验比较，研究了微波测量煤粉浓度的最佳测量频率，选择了合适的微波元器件，构建了微波测量系统。并依据相似性原理，参照电站锅炉现场的一次风速、输煤管管径，搭建了实验台本体。对煤粉浓度的微波测量方法进行了实验研究，分析了天线布置方式、实验台振动、管壁粘煤粉以及煤粉粒径、煤质、风速等因素对煤粉浓度测量的影响。实验结果表明，微波测量法只受煤质的影响，而且主要受煤质中的固定碳含量影响，与粒径、风速的变化关系不大。探究了微波衰减与煤粉浓度之间是一种单调分段函数关系，验证了微波测量方法的可行性。
杨兴森, 王家新, 郝卫东[8]2004年在《乏气送粉锅炉一次风煤粉浓度测量方法的试验研究》文中进行了进一步梳理电站锅炉运行中一次风煤粉浓度的测量十分困难 ,尤其是乏气送粉锅炉一次风煤粉浓度的测量目前还没有可行的方法。在试验台上进行乏气送粉煤粉浓度测量的试验研究 ,得出温度不变且气流速度一定时 ,煤粉与空气混合前后的静压差与煤粉浓度线性相关。试验结果为乏气送粉煤粉浓度的测量提供了新的思路和方法
靖剑平[9]2010年在《燃用烟煤中心给粉旋流燃烧器流动及燃烧特性研究》文中研究表明随着环境问题的日益严峻,采用旋流煤粉燃烧技术的锅炉机组,降低NO_x排放量、提高煤种适应性、防止锅炉结渣及保证锅炉机组的安全稳定运行越来越重要。鉴于此,本文对燃用烟煤的中心给粉旋流煤粉燃烧器和日本石川岛播磨(IHI)公司生产的双旋流煤粉燃烧器进行了研究。通过实验室单相试验、示踪试验、两相试验和数值模拟方法对中心给粉旋流煤粉燃烧器和IHI双旋流燃烧器进行了研究,揭示了两种燃烧器的机理,并分别通过工业试验对两种燃烧器的燃烧特性和NO_x排放性能进行了研究。利用IFA300恒温热线热膜流速计对中心给粉燃烧器和IHI双旋流煤粉燃烧器出口气流的流动特性进行了试验研究,研究了不同结构和运行参数下两种燃烧器出口气流的流动特性和湍流强度分布。分别利用热质比拟和可视化研究的方法对中心给粉旋流煤粉燃烧器一、二次风混合特性进行了研究,得到了不同结构及参数下中心给粉燃烧器的一、二次风的混合特性及一次风边界的分形维数同湍流强度的对应关系。利用叁维激光相位多普勒测速仪(PDA)研究了不同二次风风量、外二次风叶片角度和内、外二次风风量比例下中心给粉旋流燃烧器的气、固两相流动特性。中心给粉燃烧器在燃烧器中心区域存在较高的颗粒体积流量和颗粒相对数密度,同时具有较大的粒径。利用叁维PDA研究了外二次风叶片角度对IHI双旋流燃烧器气、固两相流动特性的影响规律。IHI双旋流燃烧器具有较小的环形回流区,并且在二次风流动区域和边壁区域存在两个颗粒体积流量峰值和颗粒相对数密度峰值,同时燃烧器中心区域的粒径较小。参照PDA试验条件和试验参数,利用Realizable k-ε模型和拉格朗日颗粒随机轨道模型对中心给粉旋流煤粉燃烧器出口区域气、固流动特性进行了数值模拟,并将模拟结果与试验数据进行了对比,表明模拟与试验结果吻合较好。对一台下层8只采用中心给粉旋流煤粉燃烧器燃用烟煤的1025t/h锅炉上进行了冷、热态试验。测量了燃烧器区域的烟气温度、烟气成分及碳燃尽率。采用巴威强化点火双调风燃烧器时,煤的燃烧效率为96.73% ,NO_x排放量为843.55mg/m~3(O2=6%),锅炉最低不投油稳定运行负荷为180MWe,而采用中心给粉燃烧器后,煤的燃烧效率为97.09%,NO_x排放量为727.67mg/m~3(O2=6%),锅炉最低不投油稳定运行负荷为110MWe。在一台采用IHI双旋流煤粉燃烧器燃用烟煤的670t/h锅炉上进行了热态试验。分别测量了不同锅炉负荷、燃尽风挡板开度及外二次风叶片角度下燃烧器区域的烟气温度、烟气成分和碳燃尽率,同时还对整个炉膛温度分布、热流密度分布、NO_x排放量及锅炉效率进行了测量。
杜黎龙[10]2002年在《射流和管内气固多相流测量研究》文中提出气固多相流的动的存在范围十分广泛，在电站锅炉系统中，准确地给出流体的流动特性，具有重要的意义。它关系到系统投入运转后的安全性、可靠性，经济性。阐述了光学波动法测量气固多相流颗粒浓度的原理，并在实验条件下，利用此原理对多相射流的浓度分布进行了测量研究，对单弯头、组合弯头对多相流浓度分布的影响进行了分析；对前置空间组合弯头及内置楔形体的直流燃烧器出口不同截面气固两相流颗粒浓度分布作了测量研究，得出各截面浓度分布规律，扩散和衰减规律；对燃烧器出口射流和侧边风混合特性做了详细的研究，讨论了各截面浓度分布规律及两相流的混合特性，并对两种不同的燃烧器的阻力特性进行了研究，分析了弯头，内置楔形体及扭转板对燃烧器阻力特性的影响。测试表明侧边风能有效地使靠近侧边风附近的煤粉浓度降低，有利于防结渣。利用光学波动法测量管内气固多相流浓度分布的研究为考察气固多相流管内的扩散和混合、流动规律，提供了一种有效的手段。多相流在管内的流动过程中，浓度场的分布受到诸多因素的影响。颗粒重力的作用，在水平管段颗粒会向管底方向沉积，但在气流速度达到一定数值的情况下，形成均匀流。在垂直管段多相流的浓度分布，并不是简单的因为管壁附近空气和管壁摩擦而速度降低颗粒的运动速度较慢，颗粒和管壁面的摩擦作用及气流湍流脉动在边界层上的逐渐消失而形成了管中心浓度低，四周浓度高的情况，而是浓度不断发生扩散和混合的变化之中。管内多相流浓度场分布在不同的Z／D数值下其分布是不同的，但其变化有一定的规律性，整个流动过程中，多相流的浓度场分布是一个扩散的过程。管内多相流在流动过程中出现旋转推进，并非完全均匀混合，而是在某一部分出现高浓度，某一部分浓度较低，这样高低浓度流在推进过程中扭合、渗透。气流速度的衰减，也会影响多相流浓度场分布。弯头的存在对多相流产生离心力的作用，而出现高低浓度的不均匀分，同时也改变了弯头后的多相流的流速。在风速不变的情况下，随着给粉量的增加，多相流的浓度分布趋向缓和，给粉量的增加也造成颗粒与气流的跟随性变差。光学波动法测量多相流浓度的方法对工程应用有重要的指导意义。在电站锅炉中高、低浓度场随着磨煤机给粉量的增加而趋向缓和。煤粉管内两相流的速度分布呈现抛物线状，但随着颗粒浓度的增加，速度逐渐减小，速度的变化也趋向平缓。煤粉管道内煤粉浓度增加，造成与气流的跟随性变差，两相流的速度减小；反之，浓度减小，速度增加。浙J_j尸川吹卜华位论文摘要 最后利用小波分析这一数学工具，对管内多相流的浓度信号分布进行了初步探索，为研究气固多相流浓度分布提供了新的途径。通过对气固多相流的浓度测量研究，能准确分析气相、固相运动特性。以小波分析为载体对浓度信号进行细节卜的描述，并且可以利用重构的办法，构造出极为接近的信号，随着分解层数的增加，构造信号与原始信号之间的误差越小。由于试验系统的原因，气固多相流浓度信号不一可避免的存在高频噪声和低频扰动，采用小波分解和重构可以使这方面的问题得到抑制。可以利用小波分析分层的方法，很容易的选择有用的频段进行分析，这对噪声的消除有利。
参考文献：
[1]. 大型电站锅炉氮氧化物控制和燃烧优化中若干关键性问题的研究[D]. 周昊. 浙江大学. 2004
[2]. 煤粉浓度测量方法的试验研究[D]. 张寅. 哈尔滨理工大学. 2003
[3]. 电站电容式煤粉浓度测量系统的研制与开发[D]. 潘晓辉. 浙江大学. 2004
[4]. 电厂锅炉煤粉浓度测量方法研究[D]. 范明秀. 山东大学. 2006
[5]. 电容法测量管道煤粉浓度的试验研究[D]. 杜平. 华北电力大学（河北）. 2005
[6]. 煤粉分配器的试验及基于支持向量机的灰熔点预测[D]. 李建中. 浙江大学. 2006
[7]. 电站锅炉煤粉浓度的微波测量方法研究[D]. 朱芳波. 南京理工大学. 2007
[8]. 乏气送粉锅炉一次风煤粉浓度测量方法的试验研究[J]. 杨兴森, 王家新, 郝卫东. 热力发电. 2004
[9]. 燃用烟煤中心给粉旋流燃烧器流动及燃烧特性研究[D]. 靖剑平. 哈尔滨工业大学. 2010
[10]. 射流和管内气固多相流测量研究[D]. 杜黎龙. 浙江大学. 2002