基于FES技术的O_(2)/CO_(2)燃烧气氛下准东煤中不同类型碱金属盐的释放特性

O_(2)/CO_(2)燃烧技术被认为是一种清洁的燃煤发电技术,然而高碱准东煤燃烧过程中释放的大量碱金属通常是引起锅炉受热面积灰、结渣以及腐蚀的重要物质,严重危害了设备的安全稳定运行。因此,探讨O_(2)/CO_(2)燃烧气氛下准东煤中不同类型碱金属盐的释放特性对于煤炭的清洁高效利用具有重要意义。基于火焰发射光谱技术(FES),在金属丝网反应器上研究了煤粉燃烧过程中不同类型碱金属盐在O_(2)/N_(2)和O_(2)/CO_(2)两种气氛下的释放特性。结果表明:在O_(2)/N_(2)气氛下,挥发分燃烧会产生明亮的火焰;与O_(2)/N_(2)气氛相比,O_(2)/CO_(2)气氛下煤粉燃烧强度降低,火焰温度下降,着火时间延迟,挥发分和焦炭的燃烧时间延长,使得煤粉中气相Na的释放过程受到抑制。对于NaAc、Na_(2)CO_(3)和Na_(2)SO_(4)来讲,O_(2)/CO_(2)气氛延迟了其释放过程中质量浓度降低的时间,使煤粉中气相Na从开始释放就进入稳定释放阶段,气相Na质量浓度变化率波动不大;但NaCl会在释放的4 s左右质量浓度变化率变为负值,导致释放的气相Na质量浓度一直降低。同时CO_(2)气氛还会使得NaAc、NaCl等类型盐转化形成更难释放的Na_(2)CO_(3),进一步抑制气相Na的释放过程。而Na_(2)CO_(3)的质量释放率在O_(2)/CO_(2)气氛下也降低的主要原因则是CO_(2)抑制了Na_(2)CO_(3)向Na_(2)O的分解过程。Na_(2)SO_(4)则由于其本身释放就比较困难,因此其质量释放率降低的主要原因是燃料燃烧温度和强度降低导致的。

基于激光诱导击穿光谱的燃烧学实验教学探索

基于激光诱导击穿光谱技术开展了燃烧学实验教学探索,构建“激光诱导击穿光谱-层流反扩散火焰”实验教学系统,设计了具体实验操作方法与步骤,并针对激光诱导等离子体的基本参数和层流反扩散火焰的原子比分布开展了实验测量和分析。通过实验教学探索,促进了学生对燃烧学理论知识的更全面理解,提升了学生在跨学科环境中融会贯通的能力。

基于自发辐射分析的高碱煤燃烧炉内在线监测技术研究进展

准东煤等高碱煤在新疆地区储量巨大,但其富含的碱金属元素极易导致炉膛受热面沾污、结渣等问题,会影响锅炉运行的安全性,研发高碱煤高效清洁燃烧发电技术对实现“双碳”目标有重要意义。总结了基于自发辐射分析的高碱煤燃烧炉内在线监测技术的研究进展,重点介绍了发射光谱技术、自发辐射图像处理及成像技术在高碱煤燃烧监测领域的研究现状及应用情况,进而对其发展趋势和动态进行探讨。发射光谱技术通过对火焰发出的不同波长光谱辐射信号进行处理获取温度与组分,近期,已广泛用于测量工业炉膛燃烧火焰温度和气相碱金属质量浓度,并基于此对炉内结渣趋势进行定性判断。自发辐射图像处理及成像技术具备信号空间分布的解析能力,利用CCD、CMOS等面阵传感器获取炉内自发辐射图像,基于图像处理与热辐射成像原理,结合辐射反问题求解方法,可以获得燃烧场在三维空间的温度分布以及二维壁温分布,使结渣的三维可视化监测成为可能。未来需基于发射光谱技术、自发辐射图像处理及成像技术对二维或者三维的受热面结渣沾污进行监测,结合炉内燃烧温度与气相碱金属质量浓度等参数分布,建立高碱煤燃烧受热面结渣沾污的定量判断指标,最终达到对受热面结渣沾污在线预测的目标。

煤与生物质耦合燃烧的协同效应

生物质燃料是替代化石燃料的重要能源,在燃煤机组上掺烧生物质是当下生物质能利用的主要途径。由于煤和生物质耦合燃烧过程中存在协同效应,生物质燃料与煤耦合燃烧性能与二者单独燃烧的燃烧性能差异无法通过化学成分或相关性质算术平均来确定,与此同时,生物质中富含的碱金属K也会加重受热面结渣倾向。为研究煤与生物质混合燃烧过程中协同效应,选取神府烟煤与板栗壳作为试验样品,通过混合、研磨与压制,制备成圆饼形颗粒并在Hencken平焰燃烧器上进行燃烧试验。利用高速摄像机结合图像处理技术计算着火延迟时间,利用光谱仪结合自发辐射理论测量燃烧过程中火焰温度、气相K浓度。探讨耦合燃烧着火特性、燃烧特性与气相碱金属释放特性协同效应及其原因。最后,结合灰分分析结果计算各工况结渣指数,获得燃烧气相碱金属释放量与结渣指数相关性关系。结果表明:煤与生物质耦合燃烧着火延迟时间低于理论值,证明耦合燃烧着火存在协同效应,表现为促进着火。受纤维素热解与碱金属元素催化共同影响,生物质质量分数为50%时,着火延迟时间与理论值之差达到最大1.91 s,协同效应最大;耦合燃烧释放的碱金属低于理论值,说明耦合燃烧气相碱金属释放协同效应表现为抑制气相碱金属释放,由挥发分-焦炭相互作用与无机反应共同控制,无机反应中Si、Al元素与K反应占主导;随气相K释放量增大,碱酸比与硅比数值增大,结渣倾向升高,结渣指数与气相K释放量间相关性系数均大于95%,说明气相K释放量与结渣指数高度相关,可见在线监测获得的气相K释放浓度具有判别结渣特性潜力。

基于深度学习的烟气温度和CO_(2)浓度在线检测

基于低分辨率红外发射光谱采集技术,耦合深度学习计算方法,提出了一种烟气温度和CO_(2)浓度在线检测方法。利用气体光谱辐射模型计算训练数据,基于多层感知器(MLP)神经网络反演火焰烟气温度和CO_(2)浓度的分布,结果表明,MLP神经网络模型对温度、CO_(2)和H_(2)O体积分数的反演误差均低于1%,预测精度均大于94.5%,具有良好的泛化能力和预测能力。建立了一套基于深度学习与发射光谱耦合的烟气温度和CO_(2)浓度在线检测装置,并对乙烯扩散火焰和C_(2)H_(4)/NH_(3)部分预混火焰展开了研究。乙烯扩散火焰烟气温度和CO_(2)体积分数的测量结果与模拟火焰结果相一致,验证了基于深度学习与发射光谱耦合的在线检测法的可行性。改变部分预混火焰的掺氨比例,分析火焰中轴上方不同高度处气体的温度和CO_(2)浓度变化,结果表明,同一高度处的烟气温度会随着掺入氨气的增加而增大,而CO_(2)体积分数会呈先增大后急剧减少的趋势。所提出的方法可以较灵敏的检测温度和CO_(2)浓度的变化,用于多种火焰的燃烧诊断研究,在燃煤电厂碳排放在线检测上也有一定的应用前景。

一种煤粉燃烧火焰辐射成像新模型

本文在辐射成像基本模型的基础上给出了一种新的成像模型,该模型将燃烧对象的温度分布直接同检测到的火焰温度图像相关联。新模型中从火焰图像转化而来的温度图像不因CCD摄像机镜头尺寸、光圈大小、快门速度等成像参数的改变而发生变化。同时,通过对一个具体的二维对象的计算分析,可以看出新模型中的系数矩阵同样基本不随成像参数的变化而变化,显示了新辐射成像模型在反映对象温度分布方面的客观性。

炉膛内断面温度场与辐射参数同时重建实验研究

在电站燃煤锅炉中,可以通过检测边界辐射信息重建炉内的温度场,炉内介质辐射参数则根据MIE理论分析得到。该文提出用CCD拍摄炉内火焰辐射图像,通过黑体炉标定得到火焰辐射强度图像和辐射温度图像,用正则化方法从辐射温度图像中重建介质温度场,介质辐射参数从辐射强度图像中更新,两者交替迭代,直到收敛。在1台300MW机组燃煤锅炉上开展了实验研究,给出了4种负荷工况下炉内介质辐射参数与断面温度场的重建结果。

电站锅炉炉内三维温度场在线检测与分析

在 1台 6 70t/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。

燃煤锅炉中火焰黑度的在线检测与分析

在大型电站燃煤锅炉中,辐射是最主要的换热方式,研究煤粉燃烧火焰的黑度(辐射率)对炉内的辐射传热计算有着非常重要的作用。该文提出用彩色摄像机的RGB函数测量火焰黑度。当用彩色CCD摄像机摄取煤粉炉内火焰辐射图像时,实际上获得的是红、绿、蓝三基色波长下的单色辐射图像。基于Wien辐射定律和辐射图像处理技术可以从3幅单色辐射图像中检测到燃粉锅炉中火焰的黑度。该检测方法用黑体炉进行标定。在3种负荷工况下,对两台燃煤锅炉的检测结果表明:沿炉膛高度方向,燃烧器区域的火焰黑度最大,炉膛上部的火焰黑度较小;灰份含量较高的煤,其燃烧火焰黑度较大;当负荷变大时,火焰黑度也随之增加。

炉膛中二维温度场与辐射参数的同时重建

辐射逆问题研究受到了广泛的关注。以炉膛为研究对象,开展了二维温度场与辐射参数同时重建的研究。用CCD接收边界辐射强度图像和辐射温度图像,提出用正则化方法从辐射温度图像中重建介质温度场,从辐射强度图像中更新辐射参数,两者交替迭代,直到收敛。模拟计算表明,在测量数据中加入标准方差为0.02,0.05的正态分布的误差后,仍可以较好地重建出介质温度场与辐射参数。

煤粉炉内颗粒辐射特性的检测与分析

在一台200MW机组煤粉炉上开展了炉内颗粒介质辐射特性的检测与分析。采用火焰图像处理技术及辐射传递逆求解方法检测了炉内三个横截面的颗粒介质的吸收系数和散射系数,同时采用水冷枪抽气取样装置对炉内燃烧介质中的颗粒物进行了采样。实验结果表明,炉膛中燃烧器区域的颗粒辐射特性相对较大,炉膛出口处的颗粒辐射特性最小;其的辐射特性与颗粒含碳量成正比;颗粒表面较为光滑的飞灰,其辐射特性相对较小,而表面凹凸不平的焦炭颗粒,其辐射特性相对较大.

DSP嵌入式炉膛火焰图像检测处理系统

基于火焰图像检测处理技术的锅炉燃烧监控系统对实时性、稳定性有较高要求,设计的DSP嵌入式火焰图像检测处理系统采用同步FIFO作为视频数据缓冲方案,通过PCI总线完成与主机系统的通信任务,大大提高了火焰图像检测处理速度,图像检测处理过程不占用主机资源,提高了锅炉燃烧监控系统的实时性和稳定性。

光学厚度对大型炉膛三维温度场重建的影响分析

由于工业炉膛的大尺寸以及炉内介质的消光作用,从火焰图像中重建炉膛内三维温度场时,光学厚度是一个重要的影响因素。文中通过建立的辐射成像模型,根据CCD摄像机得到的火焰温度图像,用Tikhonov正则化方法重建炉膛三维温度分布。针对一台10m×10m×20m的大型炉膛,给出了不同的光学厚度下三维温度场的重建误差,并考虑测量误差、介质辐射参数分布、壁面辐射对炉内温度场重建的影响。结果表明:当光学厚度在1～15范围之内,炉内三维温度场的重建结果较好。

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%。

工业炉内火焰图像在线检测系统及其试验

要实现工业炉内三维温度场的可视化,必须采集炉内的辐射图像。用两只火焰图像探测器和相应的计算机图像采集处理系统,在武钢热轧带钢厂3#加热炉中进行了火焰图像在线检测的试验研究。首先介绍了系统的硬件特别是探头的冷却系统配置情况;随后进行烧嘴调试试验,检验了系统的运行情况,特别是检验了探头摄取的图像质量,良好的图像质量为下一步图像处理和三维温度场可视化提供了有效的保证。

基于自发辐射分析的被动式燃烧诊断技术研究进展

被动式燃烧诊断技术是利用火焰自发射辐射信息进行燃烧诊断的一项技术,具有非接触、对环境要求不高、系统紧凑、易于实施等特点,在燃烧场在线测量及诊断中具有独特优势。首先,分析了各类燃烧诊断技术的优势及局限;其次,结合华中科技大学煤燃烧国家重点实验室开展的被动式燃烧测量诊断研究工作,从火焰发射光谱、火焰图像处理、热辐射成像技术三个方面介绍了自发辐射燃烧诊断技术的基本原理及研究现状,利用这三种技术,可实现燃烧状态定性分析以及燃烧流场中温度、组分体积分数等燃烧关键信息的定量计算;最后,指出了自发辐射燃烧诊断技术的发展趋势,即:获得更丰富的检测信号、更高的检测分辨率和精度以及更多的检测结果。

炉膛火焰数字图像处理系统研究和应用

本文着眼于目前在电站锅炉火检系统中应用最为广泛的炉膛火焰数字图像处理系统,分析了其硬件系统的构成,通过对其典型部件的研究,提出在炉膛火焰监测中,硬件设备的选择依据以及硬件系统实施的注意事项。对于炉膛火焰的数字图像处理的精确性、稳定性、可靠性有着重要的意义。

一种新型炉膛火焰温度图像检测仪

设计了一种新型的便携式炉膛火焰温度图像检测装置,系统由便携式炉膛火焰探测器及基于DSP的数字电路组成,通过对火焰辐射图像的处理直接给出火焰温度图像的检测结果。温度检测方法是采用基于彩色火焰图像r、g、b三基色的综合测温法,该方法通过黑体炉的标定具有较高的测量精度。在一台300MW电站锅炉上的仿真实验表明,炉膛内的燃烧温度与负荷的变化相同,检测结果与比色高温计检测结果相比,误差在5%之内。

Survivin与胃肠道肿瘤

IAP家族是继Bcl-2家族后发现的又一类凋亡调控蛋白.目前发现人类有8个IAP成员:NIAP,clAP1,clAP2,XIAP,TsXIAP,MLIAP,Apollon和Survivin.Survivin是由耶鲁入学的Altieri等[1]利用效应细胞蛋白酶受体-1(effector cell protease receptor-1,EPR-1)的cDNA在人类基因组库中筛选克隆而发现.自1997年发现以来,Survivin的抗凋亡特性及其在肿瘤发生发展中的作用倍受关注,现就Survivin基因及其与胃肠道肿瘤的关系作一综述.

炉膛火焰数字图像处理系统研究和应用

本文着眼于目前在电站锅炉火检系统中应用最为广泛的炉膛火焰数字图像处理系统 ,分析了其硬件系统的构成 ,通过对其典型部件的研究 ,提出在炉膛火焰监测中 ,硬件设备的选择依据以及硬件系统实施的注意事项。对于炉膛火焰的数字图像处理的精确性、稳定性、可靠性有着重要的意义。