单相热工对象的一种解析——数值仿真方法

该文针对热力系统中常见的单相分布参数热工对象,建立了分布参数数学模型；在指定的控制微元内,通过对模型的假设和简化以及对系数T,X的常数化,并对该模型进行双拉普拉斯变换,获得了模型的解析解；并以此为基础,构造了单相分布参数热工对象的一种解析一数值混合仿真方法。利用此方法,既可以进行单相分布参数换热系统的动态过程分析,又能够完成此类对象的静态热力特性校核。与其他分布参数模型的处理方法相比较,该文的仿真方法不仅具有较高的运算精度,而且在较大的时间步长下也有非常好的数值稳定性。通过调节步长可以提高计算速度,以满足不同仿真目的的需要。

330MW亚临界锅炉冷态启动及优化燃烧调整

介绍了锅炉无油冷态启动的实现过程,分析了等离子点火系统及MPS190中速磨煤机制粉系统在冷态和热态试运过程中出现的问题及处理办法。通过带负荷后的燃烧调整,锅炉在试运期间实现了高效、安全、稳定运行。在整个启动调试期间,实现了无油冷热态启动、吹管、甩负荷、低负荷稳燃和滑停等关键环节,节省了大量燃油,具有良好的经济和社会效益。

330MW直接空冷机组无辅助汽源的启动方式

介绍了基建机组或孤岛运行机组在无辅助汽源情况下的快速恢复方法。以常规恢复方法为基准进行了对比分析,采用该方法不仅可减少事故时间,而且可提高机组的经济性。机组在冬季运行工况下,采用该方法对避免空冷系统的结冰可起到重要的作用。

超临界直流锅炉冷态空气动力场研究

针对四角切圆锅炉水平烟道上普遍存在烟温偏差的情况,在河北国华定洲发电厂新建锅炉开展了冷态空气动力场试验,重点研究炉膛出口烟气流速分布情况。试验证明,通过调整分离燃尽风(SOFA)喷嘴的角度,能有效改变炉膛出口气流的分布,保证左、右烟气流速均匀,可满足锅炉正常运行的要求。

2150t/h超临界直流锅炉稳压吹管工艺优化

介绍某电厂吹管参数的选择及吹管范围,分析吹管前相关系统和吹管关键环节的优化方法,通过优化后吹管过程的实施情况,认为吹管工艺优化效果显著,可提高吹管质量。

动态分离器在HP1003/Dyn制粉系统上的应用

某发电公司新建机组采用了HP1003/Dyn制粉系统,并配备了动态分离器以优化制粉系统的运行方式。为了掌握动态分离器在该类型制粉系统上的特性及对锅炉燃烧特性的影响,进行了动态分离器特性试验。试验结果表明,动态分离器对调节煤粉细度特性很有效,但对改善煤粉细度均匀性方面特性不显著。给出了制粉系统运行方式的意见,以提高机组的经济性。

多种生物质与煤掺混燃烧灰熔融特性研究

选取贫煤、秸秆、污泥和中药渣为研究对象,通过灰熔融性的测定实验,确定各实验原料及其掺混样品的软化温度,并对其结渣特性进行研究。结果表明:贫煤的软化温度高于1500℃,生物质的软化温度由高到低依次为药渣、污泥、秸秆。煤属于中度偏轻微结渣,3种生物质均属于严重结渣。秸秆和煤掺混后,在小于30%的掺混比例下,对混合灰的结渣特性影响较小,属于中度结渣;污泥、药渣和煤掺混,随着掺混比例的增大,结渣倾向加重。掺混秸秆混合物的灰融特性最好,其次为污泥,掺混药渣的灰融特性最差。

干式除渣系统在330MW机组中的应用

介绍国电怀安热电有限公司新建330 MW机组干式除渣系统的应用情况,分析干式除渣系统的应用效果,同时指出干式除渣系统在应用过程中存在的问题,并提出了具体的改造措施。

660MW超临界锅炉水冷壁爆管原因分析及防范措施

针对某660 MW超临界锅炉在试运过程中出现的水冷壁连续2次爆管现象,分析爆管的原因,并从机组设计、安装、基建调试方面提出防范措施,为同类型机组爆管问题的解决与防范提供参考。

少油点火系统在600MW机组对冲旋流燃烧器上的应用

针对目前燃油紧张的形势,介绍新型少油点火系统在大型对冲旋流燃烧器上的应用,并详细介绍它的结构、运行操作调试过程中碰到的问题及解决措施,并对其带来的经济效益进行简要分析。

切圆炉流场对燃烧器供风依变特性研究

基于有限元方法探究切圆锅炉供风条件改变对炉内流场的影响。模拟采用结构化与非结构化网格结合的策略,最大程度减小了伪扩散效应,并通过模型炉实验验证数值方法的可靠性。研究对比分析正常供风工况与部分燃烧器故障供风条件引起燃烧器区域以及上层区域流场变化的特征。结果表明:燃烧器发生流速减小故障会使流场切圆外扩,发生流速增大异常会使切圆内缩;局部燃烧器流速异常引起的流场不均匀会沿切圆的旋转方向向上旋进,并逐渐趋于平衡。通过研究,在一定程度上有效揭示了炉内切圆流场对燃烧器进风的动态依变规律,可为相关炉内空气动力场研究及监控与调整提供参考。

600MW超临界锅炉调试要点分析

针对600MW超临界锅炉的特点,对锅炉冷态通风及动力场、冷热态冲洗、吹管、干态/湿态转变、启动系统、给水和蒸汽温度、主保护等调试工作中应重点注意的问题进行分析,为同类型机组的设计、设备选型、调试提供参考。

巴威首台国产350MW超临界锅炉技术特点分析

简要介绍了北京巴布科克.威尔科克斯有限公司首台国产350MW超临界锅炉的主要结构和系统布置。重点阐述了锅炉本体内螺纹管螺旋管圈式水冷壁;燃烧系统浓缩型(EI-DRB)低NOx双调风旋流燃烧器以及改进型的无循环泵内置式启动系统的技术特点。对发展同容量超临界锅炉提供一定的借鉴。

多种生物质与煤掺混燃烧特性研究

采用热重分析法研究了煤和污泥、秸秆、药渣3种生物质掺烧时的燃烧特性。结果表明:煤在燃烧过程中仅有1个明显的失重峰,为挥发分和焦炭同时燃烧形成;而污泥、秸秆和药渣均有3个明显的失重峰,其中第1个峰是水分析出引起,第2个峰为挥发分的析出与燃烧阶段,第3个峰为固定碳的燃烧阶段;秸秆挥发分和固定碳燃烧对应的失重峰相邻较近,而污泥和药渣对应的2个失重峰相距较远,因此秸秆的挥发分和固定碳在燃烧过程中的相互作用更强一些,而污泥和药渣的挥发分和固定碳的相互作用较弱;煤与各生物质掺烧时,秸秆的掺混改善了煤的着火性能和综合燃烧特性,而污泥燃烧特性较差,掺混比例超过20%不利于混合物的着火与燃烧,药渣的掺混使混合物的燃烧和着火性能降低。

热辐射成像法测量大型炉膛内三维温度场的算法新进展

大型炉膛内三维燃烧场与炉内燃烧过程的安全性、经济性和污染物排放水平密切相关。相对于其他大型炉膛内三维温度场可视化监测技术(声学层析成像法和吸收光谱层析成像法),热辐射成像法具有系统紧凑、易于实施等特点,且时间分辨率和空间分辨率较高,具有较大的应用潜力。介绍了大型炉膛内热辐射成像原理;分析了辐射传递反问题的不适定性;综述了辐射传递反问题求解方法研究进展。构建大型炉膛内热辐射成像模型即利用热辐射成像矩阵,将炉膛边界传感器接收的辐射能量分布与炉内温度场、介质和壁面辐射特性联系起来;计算热辐射成像矩阵的关键在于获得介质和壁面单元散射或反射份额的分布,目前通常使用DRESOR法、逆向蒙特卡洛法等进行求解。通过热辐射成像矩阵的条件数判定可知,热辐射传递反问题是不适定性的,导致解的不唯一性甚至不存在性,以及微小测量误差会引起温度场重建的不稳定。目前求解该类不适定问题,主要有优化方法和正则化方法2类。优化方法可分为传统优化方法和智能优化方法。传统优化方法基于梯度计算,通过反复迭代计算减小目标函数,常见有最小二乘法、共轭梯度法等;但该类方法对初值依赖大,需要对目标函数求导数且无法获得全局最优解。智能优化方法基于概率搜索,由相应算法设定随机解,并在求解空间中寻找最优解,特点是无须已知优化问题的精确数学模型,也无需求解目标函数的梯度。可根据对象数量,分为基于生物群体模拟和基于生物个体模拟。前者包括微粒群算法、遗传算法等,需要构建目标函数且搜寻最优解的耗时较长;后者包括人工神经网络、支持向量机等,无需获知预测问题的数学映射关系,经过训练即可获得最接近实际输出值的结果,但训练数据集的质量是影响预测精度关键因素之一。另外一类常见的处理不适定问题的方法是正则化方法,利用与原不适定问题毗邻的一系列适定问题的解近似代替原问题的解,包括吉洪诺夫正则化、截断奇异值分解等。该方法已用于多种燃煤机组锅炉内的三维温度场重建,具有较高的重建精度和效率。尽管热辐射成像法重建炉内三维温度场时需要考虑光学厚度等影响因素,但在一定适用范围内,能够较好地再现炉内真实温度场的分布特征。并且从三维空间考虑辐射传递方程,本质就是一种三维检测技术。随着成像技术的发展(光场相机、多/高光谱成像仪等),也为热辐射成像法用于大型炉膛内三维温度场重建指明了新的发展方向。

基于深度学习与热辐射成像耦合的炉内温度场在线测量

利用热辐射成像模型计算训练数据,基于多层感知器(MLP)神经网络重建炉膛温度场,以某300MW锅炉为例进行在线测量实验,并通过机组调峰分析了燃料量和风量对温度的影响。结果表明:MLP神经网络对不同温度场重建结果的最大相对误差小于2%,添加噪声后最大相对误差也小于4%,其具有较好的泛化能力、预测能力和抗噪能力;炉内温度的升高趋势明显快于负荷,且风量对机组负荷的影响更大;所提出的耦合深度学习与热辐射成像的炉内温度场在线测量系统在提升煤电机组的灵活调峰能力方面具有较好的应用潜力。

纳米陶瓷涂层对燃用准东煤锅炉受热面结焦特性影响研究及工程应用

为解决电厂锅炉在燃用准东煤过程中受热面结焦问题,提出在受热面易结焦部位喷涂纳米陶瓷涂层的方案。基于图像分析方法,对煤灰熔滴与试样钢片的接触角与喷涂前后煤灰熔渣试样的元素成分进行测定,分析了纳米陶瓷涂层对试样钢片表面结焦的影响机理,并在某660 MW燃煤发电机组3号锅炉上进行喷涂工程应用,重点对喷涂前后炉膛结焦、锅炉效率、炉膛温度、吹灰器投运、NO_(x)排放等进行了对比分析。结果表明:纳米陶瓷材料涂层对煤灰熔滴的黏附能力存在削弱作用,且能够有效防护钢基体表面,具备良好的防结焦性能;喷涂纳米陶瓷涂层后,锅炉各项性能指标明显提升,水冷壁管壁温度最高由670℃降低为526℃,炉膛温度降低30~60℃,炉膛排烟温度降低9.5℃,锅炉效率提升约0.63%;吹灰器投运时长下降58.2%,NO_(x)排放量降低13.7%。纳米陶瓷涂层能够较好地解决炉膛受热面结焦问题,可为燃用准东煤锅炉结焦防治工程提供依据。

汽轮发电机组全高位布置对机组热经济性的影响分析

对于世界首台全高位布置汽轮发电机组,其主、辅机系统应用了诸多与常规布置机组不同的设计方案,包括主、再热系统,抽汽回热系统,排汽系统等。就新设计方案对机组热经济性造成的影响进行了逐一分析。结果表明,采用的新设计方案大多有利于机组热经济性的提高,全高位布置汽轮发电机组的热经济性总体上优于同参数的常规布置机组。

碳氢扩散火焰实验研究:燃烧气氛对火焰光谱与温度的影响

辐射是各种燃烧过程中热传递的主要方式。在不同的火焰中,辐射光谱分布十分复杂。在这项工作中,利用光谱仪测量了可见光(200~900nm),近红外(900~1700nm)和中红外(2500~5000nm)波段火焰的光谱强度,分析了空气和富氧气氛下扩散火焰的光谱特征。并基于光谱分析,定量得到了火焰中碳烟以及气体发射的辐射力,计算了火焰的温度分布。结果表明,空气燃烧中的火焰温度低于富氧燃烧中的火焰温度。在空气气氛下,火焰中的碳烟和气体均对中的热辐射起着重要作用。而在富氧气氛下,气体对于火焰热辐射更为重要。在可见光和近红外波段,由于在空气气氛下火焰中碳烟的大量形成,光谱曲线显示出了良好连续性。而富氧气氛下火焰的辐射光谱降低。在中红外波段,空气气氛下火焰的气体辐射明显弱于富氧气氛下火焰的气体辐射。

基于可见光高温热成像的燃烧测温装置研制

针对高温炉膛燃烧温度分布检测很难采用热电偶和辐射高温计测量,以及用红外热像仪测量时结果偏差大、易受环境影响等问题,以彩色CMOS作为可见光传感器,研制了一套基于可见光高温热成像测温原理的燃烧测温装置。对装置进行了高温黑体炉的热辐射标定,经过标定后的燃烧测温装置误差小于1%;可以实时测量高温炉膛火焰的温度分布。在实验室标准燃烧器和工业窑炉内进行了燃烧火焰温度测量,并与红外热像仪、热电偶等测温结果进行了对比,实验表明,红外热像仪在测量未知发射率的目标时测温结果与热电偶测温结果偏差较大;而经过热辐射标定的该燃烧测温装置无论是否已知测量目标的发射率,其现场测温结果与热电偶测温结果相差都不大,且对于发射率已知的测量目标,该燃烧测温装置测量结果能够达到与红外热像仪相同的精度。