基于飞秒激光与纳秒激光协同多光子诱导荧光的火焰中氢原子瞬态检测

为了准确测量碳氢燃料燃烧过程中原位氢原子,提出了飞秒-纳秒激光协同激发的氢原子瞬态在线探测策略。以243 nm的飞秒激光经过双光子过程将基态氢原子激发到2S能级,随后这些氢原子再被656 nm的纳秒激光激发到3P能级,通过探测3P-2S的荧光发射,实现了宽当量比范围的氢原子无干扰瞬态在线测量。实验结果表明:通过飞秒-纳秒协同的方式,可以有效降低激光光解产生的氢原子对原位氢原子探测的干扰。

协同烟羽治理烟气余热利用系统的节能分析

为控制烟囱冒白烟现象的发生,某330MW机组配备有冷凝-再热烟羽治理系统,系统包含烟气冷却器、烟气加热器和烟气冷凝器,成为纯环保设备。根据投运后系统运行特点和烟羽治理效果需求,为实现节能降耗,系统进行了协同余热利用改造。改造内容包括:(1)新增板式换热器A,用于非供暖期烟气冷却器出口热媒水和低加系统凝结水换热;(2)新增板式换热器B,用于供暖期烟气冷却器出口热媒水与供暖回水换热;(3)新增板式换热器C,用于供暖期冷凝器出口循环冷却水与供暖水补水换热。板式换热器A可排挤低加系统抽汽,板式换热器B和C可减少供暖抽汽耗量。性能试验结果显示,协同烟羽治理余热利用系统在非供暖期可降低机组发电煤耗1.09g/(kW·h),供暖期可降低机组发电煤耗2.30g/(kW·h),节能效益显著。

RP-3航油火焰三维温度场和碳烟浓度场测量

RP-3航空煤油是航空发动机的常用燃料之一,火焰温度及碳烟浓度分布作为反映燃烧状态最直接的参数,是燃料优化配比的重要数据支撑。针对三维测量中,重建路径计算的准确性受相机位姿影响的问题,提出了一种将三维辐射成像法与相机立体标定技术相结合的测量方法。数值模拟结果表明,所提方法可以在提供较高的空间分辨率的同时保证测量结果的可靠性。利用标定后的六相机测量系统,对RP-3、空气预混火焰进行了实验测量,获得了其三维温度及碳烟浓度分布。测量的空间分辨率为1 mm×1 mm×1 mm,重建与热电偶测量温差的标准不确定度为0.58 K,证明了测量方法的精确性。

基于分布式贝叶斯隐马尔可夫回归的动态软测量建模方法

利用软测量技术实时预测化工过程中的关键参数对生产过程的在线监测、自动控制、实时优化具有十分重要的意义。为此,提出了一种基于隐马尔可夫模型的动态软测量建模方法。首先,针对数据规模大导致模型计算效率低和数据缺失导致数据无法充分利用的问题,提出了一种基于分布式贝叶斯隐马尔可夫回归的预测模型;其次,针对该模型进一步提出了一种能够获得精确后验分布的分布式训练方法。最后,利用蜡油加氢过程对所提方法的有效性进行了验证。

激光诱导击穿光谱技术结合Tr Ada Boost算法的煤粉颗粒流定量分析

将激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术应用于煤粉颗粒流煤质定量分析过程中,颗粒流的不稳定波动会影响激光-物质相互作用的稳定性,对定量分析結果产生负面影响。该文提出一种基于TrAdaBoost迁移学习算法的煤粉颗粒流LIBS定量分析方法,在定标建模时将煤粉压片样品的稳定光谱数据迁移至煤粉颗粒流光谱数据来修正减小颗粒流数据的波动偏差,以辅助提高颗粒流工业指标分析测量的准确性。通过研究煤粉在压片和颗粒流状态下的光谱特性,建立同时包含两者数据的回归预测模型。结果表明,采用迁移算法建立的燃煤挥发分、热值、灰分定量分析模型的决定系数分别达到0.996、0.934、0.937,与传统的使用PLSR算法的颗粒流预测模型相比,有明显的提升。可知,提出的迁移学习方法在LIBS应用于颗粒流定量分析中具有应用前景。

基于塔克分解的浓度重建方法

针对流场中存在复杂机械结构而导致得浓度难以测量的问题,提出了基于塔克分解的浓度重建算法。采用塔克分解对样本数据库进行特征提取,将其运用于浓度分布重建。为了验证算法的可行性,进行了泄漏仿真实验。仿真实验结果表明浓度重建算法可以快速重建浓度分布。最后将本方法与基于主成分分析的重建方法进行比较,实验数据表明本方法在三维浓度重建上具有更好的重建精度。

基于LIBS的燃煤电厂煤质在线检测应用场景及入炉煤试验研究

本文首先介绍了LIBS煤质分析技术在国内外燃煤电厂的应用现状,然后分析了LIBS煤质分析技术在计划与入厂、进耗存、掺配等不同场景的应用思路,并设计了入炉煤煤样分析对比试验,评估了LIBS煤质分析技术在燃煤电厂入炉煤煤质分析中各指标的数据测量范围、准确度、精密度。结果表明,LIBS煤质分析技术在大部分煤质参数的检测效果可媲美实验室检测,提高了入炉煤煤质分析效率和监测效果。

1025t/h旋流燃烧器煤粉炉降低NO_x生成的数值模拟

针对某电厂运行中NOx排放量过高的问题,通过对NOx生成机制以及电厂实际燃用煤质的分析,采用去除部分卫燃带以及将主燃区内部分三次风移至主燃区上方的空气分级燃烧技术,对炉内进行降低NOx排放的改造。利用数值计算软件对改造前后的炉内温度水平、组分分布及NOx生成规律进行研究。计算结果表明,改造后,主燃区内氧量降低,炉内整体温度分布水平下降,缺氧燃烧造成主燃区内还原性气氛增强,有效地抑制了燃烧过程中NOx的生成。改造后的试验结果也表明,上移三次风后,炉内NOx生成量显著降低。继续增大上移三次风量的比例,NOx排放浓度持续降低,但飞灰含碳量逐渐升高。综合改造后的试验结果,上移三次风比例为70%时,炉膛出口NOx浓度较改造前降低了40%且对炉内燃烧影响较小,改造效果较好。

基于数值计算的煤粉锅炉NO_x释放规律研究

运用基于TASCFLOW软件平台的四角切圆燃烧煤粉锅炉专用数值模拟计算软件COALFIRE,对某电厂300MW四角切圆煤粉锅炉NOx排放特性进行数值模拟。讨论煤质、煤粉粒度、锅炉负荷、二次风配风方式的影响,指出炉膛沿程NOx的排放规律,为锅炉的安全经济运行提供参考。模拟结果表明:燃煤挥发分和含氮量高的煤,NOx析出浓度也比较高;较细的煤粉有利于降低NOx的生成;机组负荷下降20%,NOx下降6.74%。机组负荷下降40%,NOx下降到383mg/m3,下降了约28%;倒宝塔配风有利于降低NOx生成,三次风投运时NOx排放浓度比停运时低11%。

利用可调谐半导体激光吸收光谱技术对气体浓度的测量

运用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术可以实现燃烧生成污染物的实时动态在线测量。该文给出了利用TDLAS技术进行测量的基本原理。通过建立CO2在6359.97cm?1处的吸收谱线模型,并结合HITRAN高精度迁移分子吸收数据库相关参数,讨论了激光扫描步长、温度、压强和光谱吸收率随机误差对于气体浓度测量的影响,并且分析了最小可探测浓度随温度、压强的变化情况。结论可为实际应用及进一步研究提供参考。

高硫煤机组低低温省煤器SO_3协同脱除试验研究

低低温电除尘技术在高硫煤机组应用的安全性亟待验证。为此,在某600MW高硫煤机组锅炉上搭建了低低温省煤器试验台,进行了SO_3、烟尘协同脱除试验。结果表明:不同试验煤种条件下,烟气中SO_2向SO_3的转化率基本相同,约为1.5%;当低低温省煤器试验段出口烟温低于烟气酸露点时,SO_3协同脱除率为70.9%~91.9%,脱除效果较为显著;当烟尘浓度足够大时,SO_3脱除率随灰硫比下降而增加,当灰硫比大于150时趋于稳定;不同出口烟温对SO_3脱除率无明显的影响;试验段出口烟尘经吸收SO_3调质后,在低低温省煤器出口烟温条件下烟尘比电阻量级降至高效除尘范围1.08×10~9~5.1×10^(10)Ω·cm,这有利于提高电除尘效率。

激光诱导击穿光谱测量未燃碳的煤种适应性分析

将激光诱导击穿光谱技术(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)应用于粉煤灰未燃碳的分析。通过快速灰化法制取不同含碳量的粉煤灰样品。利用脉冲激光在大气常压环境下激发样品,探测等离子体发射信号,得到未燃碳的光谱信息。由一种煤样制得的6组灰样构建未燃碳定标曲线,分析另外2种不同煤种的灰样未燃碳含量,以验证激光诱导击穿光谱技术分析粉煤灰未燃碳的煤种适应性能力。研究结果表明,通过采用适当的数据处理方法,由一种煤样制取的粉煤灰建立定标曲线,可分析不同煤种的粉煤灰样品,并能得到良好的定量分析结果。分析信号重复测量值的相对标准偏差小于8.08%,未燃碳定量分析的相对误差小于2.27%。证明了激光诱导击穿光谱技术适用于粉煤灰未燃碳的快速测量,并具有良好的煤种适应性能力。

利用可调谐半导体激光吸收光谱技术对燃烧环境中的CO在线测量

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,选用2.3,μm附近的R(30)吸收谱线,利用波长调制技术分别对高温管式炉炉中标定的CO/N2气体和自制燃油炉燃烧烟气中CO体积分数进行测量.引入激光强度影响系数Tr(t)对实验结果进行修正,以排除激光强度变化所造成的干扰.结果表明,实验验证了R(30)谱线在1,200,K以下,随着温度的上升谱线强度上升,更有利于高温下CO测量.测量CO体积分数变化趋势与燃烧工况相符,并且与其他测量仪器所测结果一致,谱线R(30)应用于工业现场中燃烧环境下的CO测量具有一定的可行性.

降低锅炉炉渣含碳量问题的研究

针对某电厂锅炉由于燃用煤质下降而导致其在实际运行过程中出现燃烧不稳定及炉渣含碳量过高等问题,通过对实际燃用煤种以及炉内燃烧情况进行分析,提出改造燃烧器系统以提高炉内稳燃能力、降低炉渣含碳量,并对改造前后炉膛内的燃烧情况进行了数值模拟.结果表明:改造后的炉膛内,下两层一次风的集中布置,使得主燃区内温度升高,有效保证了煤粉初期的着火和燃烧;下两层二次风的集中布置,提高了二次风对一次风煤粉气流的撑托作用,使下一次风内煤粉颗粒掉入冷灰斗内数量减少,下二次风的推迟送入也保证了煤粉后期的稳定燃烧;炉内燃烧稳定性提高,炉渣含碳量降低.

在线测量模拟烟气中苊和三氯苯的试验研究

为了获得一种可用于在线获得燃烧烟气中二噁英浓度的方法,采用飞行时间质谱仪对模拟烟气中的多环芳烃-苊和二噁英前驱物-三氯苯进行了在线测量试验。研究结果显示,飞行时间质谱仪对烟气中苊的测量具有良好的响应性能,在线检测信号强度与离线分析结果具有较好的相关性;将烟气中苊的离线测量结果和在线测量结果进行了拟和,初步实现了苊在线测量的质量标定。应用上述方法对二噁英前驱物-三氯苯的在线测量结果表明,飞行时间质谱仪对烟气中三氯酚进行测量时的响应性能很好,干扰也较少.试验结果说明,实际烟气中苊、三氯苯等有机物的在线检测完全有可能实现,这对研究二噁英类痕量有机污染物的在线检测方法提供了参考.

一种改进烟气含氧量软测量建模方法与仿真

针对锅炉尾部烟气含氧量对提高锅炉燃烧效率的重要性,通过机理分析方法建立氧量软测量模型,并对该模型进行以下改进:使用历史数据拟合算法对炉膛总风量进行修正;使用幅值限制滤波器对热量信号中的汽包压力进行滤波以改善氧量软测量过程的动态响应;通过数据挖掘方法确定单位热量所消耗的标准状态下的最佳过量空气系数.利用某电厂历史数据进行仿真,根据方差、相关系数和最大偏差指标,证明了改进氧量软测量模型的有效性.

旋流燃烧锅炉的NO_x排放数值模拟研究

某台300MW机组旋流燃煤锅炉通过增大燃尽风量的方法降低了炉内NOx的生成量。利用计算流体力学(CFD)软件对改进前后炉内的实际燃烧情况、燃烧产物的组分浓度分布以及NOx的生成规律进行数值模拟研究。结果表明,改进后主燃区内氧量减小,温度降低,CO浓度增大,使得炉内热力型NOx和燃料型NOx的生成量减少,有效抑制了NOx的生成,降低了锅炉的总体NOx排放量。

电站锅炉输粉管道煤粉浓度动量法测量技术研究

从理论上阐述了乏气及直吹式送粉锅炉煤粉浓度的动量法测量原理。依据动量定理 ,视气固两相流体为整体 ,将测量煤粉浓度时涉及的流体内部复杂运动转化为研究流体与外界的相互作用。现场试验证明 ,该方法对煤粉浓度的测量精度能满足工程要求 ,对煤粉量的变化反应快速灵敏 ,具有一定的可行性与实用性 。

三相同步发电机相复励励磁系统的高频电磁干扰

相复励励磁系统是现代同步发电机的核心组成部分。该文根据端口等效原理和差、共模电路,得到斩波器的差、共模干扰源的计算方法,然后基于整流桥的连续导通模式给出其差、共模干扰源的计算公式,从而建立了三相同步发电机相复励励磁系统的干扰源模型。推导了三相变压器的差、共模模型,给出了电机绕组的高频模型,得到了干扰耦合通道的参数提取方法。在此基础上,提出了三相同步发电机相复励励磁系统的高频差模与共模模型,得到了系统总电磁干扰的计算方法。针对某型相复励三相同步发电机进行了实验,证明了理论分析方法的正确性。

基于多传感器融合技术的飞灰含碳量测量

飞灰含碳量是衡量火力发电厂锅炉燃烧经济性的一项重要指标,目前广泛采用微波飞灰测碳仪进行在线监测。但在实际应用中灰种变化对仪器的测量精度有严重影响,该文针对火电厂飞灰含碳量的测量受灰种影响较大这一技术问题,分析了影响微波飞灰含碳量测量精度的因素,采用微波技术、电容技术,结合飞灰比电阻特性构造了多传感器融合的测量系统,利用BP神经网络对多传感器信息进行有效融合。试验结果表明,该方法可以在一定程度上降低灰种变化对飞灰含碳量测量结果的影响,并可提高对同一灰种的测量精度。