On-line tracking of pulverized coal and biomass fuels through flame spectrum analysis

This paper presents a new approach to the on-line tracking of pulverized coal and biomass fuels through flame spectrum analysis.A flame detector containing four photodiodes is used to derive multiple signals covering a wide spectrum of the flame from visible,near-infrared and mid-infrared spectral bands as well as a part of far-infrared band.Different features are extracted in time and frequency domains to identify the dynamic "fingerprints" of the flame.Fuzzy logic inference techniques are employed to combine typical features together and infer the type of fuel being burnt.Four types of pulverized coal and five types of biomass are burnt on a laboratory-scale combustion test rig.Results obtained demonstrate that this approach is capable of tracking the type of fuel under steady combustion conditions.

Equation of Radiation Heat Transfer in Multiple Combustion Boiler Furnace of Fluidized Bed and Pulverized Coal Firing

The equation for radiation heat transfer in a multiple combustion boiler furnace with nuidized bed and pulverized coal firing is derived from direct calculation of radiation heat transfer.

基于炉效试验的660 MW超临界W炉烟煤掺烧经济性评估

贵州某660 MW超临界W型火焰锅炉实际燃用的煤种严重偏离设计煤种,长期存在脱硝入口烟温及锅炉排烟温度偏高的问题,电厂采用掺烧烟煤方式解决该问题。通过不同比例的烟煤掺烧试验可知,随着烟煤掺配比例增加,总体灰量减少、飞灰含碳量与排烟温度下降明显,锅炉效率随之提高。对比不掺烧烟煤,烟煤掺烧比例从8.3%增加到16.7%时,锅炉热效率分别提高0.75%和1.9%,供电煤耗分别下降2.62 g/kWh和7.11 g/kWh。按年发电量60亿kWh进行核算,每年采购54.61万t、热值为20.93 MJ/kg的烟煤进行16.7%比例掺烧,年综合收益为723.2万元,进行烟煤掺烧具有较好的经济性,并且可以有效提高锅炉运行安全性和稳定性。

辐射废锅气化炉对煤种的适应性分析

为了分析国内辐射废锅气化技术对煤种的适应性,文章针对国内6种主要的辐射废锅煤气化技术,归纳总结了气化炉的结构特征及其对煤种适应性的影响,分析结果表明:煤种适应性的主要影响因素有进料方式、气化室和辐射废锅结构,采用粉煤进料方式比水煤浆具有更广的煤种适应性,气化室采用水冷壁结构能够适应高灰熔点煤的气化,辐射废锅的结构主要影响对煤种灰分、灰熔点、黏温特性的要求,采用单层水冷壁比双层水冷壁对煤种的适应范围更广。优化辐射废锅气化炉的炉体结构和通过配煤提高原料特性,对保障辐射废锅气化技术的长周期稳定运行具有重要意义。

基于光谱分析的煤粉火焰复合判据和燃烧诊断研究

该文研究了煤粉火焰辐射光谱信号，发现在煤粉锅炉中不仅不同火焰及炉墙的黑度不同，在煤粉不同燃烧阶段还存在一些特征谱线。根据是否存在这些特征谱线，以及测得的火焰黑度和火焰的光谱辐射强度可以可靠地构造火焰是否存在的判据。在350MW 煤粉锅炉上的实测数据验证了这种复合判据的正确性。这可以给锅炉提供一种新的可靠的火检方法。作者还采用人工神经网络算法根据火焰的黑度和一定波段范围的辐射强度对煤粉火焰的燃烧状况进行诊断作了初步研究，结果表明可以对燃烧的不同状况进行诊断，将有助于优化燃烧。

W火焰锅炉结渣特性数值模拟

采用结渣模型耦合气固两相流动燃烧模型,对一台DG1025/18.2–II14型W火焰锅炉结渣特性进行了数值模拟,结合现场运行状况,对结渣位置、程度及原因进行了分析。结果表明,该锅炉的结渣位置主要是下炉膛侧墙、拱部燃烧器区域和前后墙局部区域。炉膛中心区域温度比两侧高,气流膨胀更迅速,压力更高,挤压两侧气流沿炉膛宽度方向向侧墙运动,产生偏斜,火焰冲刷侧墙,是导致W火焰锅炉侧墙结渣的根本原因。锅炉变工况运行时,切停或切换部分燃烧器,使炉内局部空气动力场偏斜,冲刷已关闭了燃烧器的拱部和前后墙区域,则是导致拱部燃烧器区域和前后墙局部区域结渣的主要原因。

600MW超临界W火焰锅炉无烟煤燃烧NO_x释放规律研究

针对600 MW超临界W火焰锅炉,对炉内劣质无烟煤燃烧和NOx释放规律进行数值模拟,研究了煤粉浓度、一次风速及前后墙配风方式对炉内NOx释放规律的影响。结果表明:提高煤粉浓度可显著降低炉膛出口NOx排放,在锅炉负荷允许范围内,与常规浓度相比,NOx排放量可降低42%;合理选择前后拱一次风速可有效控制炉内NOx生成,存在最佳一次风速;炉膛前后墙配风方式对炉内火焰对称性影响较大,而对NOx生成量影响不大。

W型火焰锅炉内无烟煤掺烧优化数值模拟

对两种典型无烟煤进行了工业分析及热重试验,应用双混合分数(PDF)模型对不同无烟煤掺烧方式下直吹式制粉系统W型火焰锅炉进行了数值模拟,得到了炉内烟气温度场、氧体积分数分布场及烟气速度场.结果表明:两种无烟煤的工业分析参数基本相当,但可磨性和燃烧特性存在明显差异;在炉前掺烧方式下,炉膛温度、氧体积分数分布以及速度场均较对称,但煤粉燃尽率比分磨掺烧方式下明显偏低,炉膛出口烟气温度比分磨掺烧方式下偏高;在分磨掺烧方式下,磨煤机运行模式对燃烧经济性有较大影响;无烟煤与无烟煤也存在混煤掺烧优化的空间,分磨掺烧方式可提高燃烧经济性.

基于逆向蒙特卡罗法的煤粉炉内辐射能传递计算

针对求解煤粉炉内辐射能传递方程时遇到的大辐射源小接收体现象所带来的时间复杂度问题,提出使用三维逆向蒙特卡罗法来提高求解精度和收敛速度。通过从炉内混合介质到辐射能传感器的辐射投影强度的逆向模拟计算,求解了炉内介质的辐射特性参数,并分析了炉内介质辐射特性的变化与辐射能之间的对应关系,计算结果表明该方法能够节省计算时间并提高计算精度。辐射能传递计算的结果给出了300MW煤粉炉内辐射能信号光谱分布曲线,并显示了炉内辐射能随介质物理特性的变化关系曲线,为基于辐射能信号的锅炉燃烧诊断研究提供了理论依据。

直吹式制粉系统“W”型火焰锅炉无烟煤混煤掺烧优化试验研究

某电厂主要燃用的两种无烟煤工业分析指标基本接近,但其燃烧特性和可磨性差异较大。为优化混煤掺烧方式,提高燃烧经济性和稳定性,进行了"炉前掺混、炉内混烧"和"分磨制粉、炉内掺烧"的对比燃烧试验。试验均在300MW负荷下进行,2种无烟煤按1∶1掺配。通过试验发现:"分磨制粉、炉内掺烧"方式较"炉前掺混、炉内混烧"方式飞灰可燃物和炉渣可燃物有不同程度降低;"分磨制粉"时不同的磨煤机给煤方式燃烧效率以及炉膛温度分布有较大差别。通过试验,验证了煤质特性差异较大的无烟煤通过"分磨制粉"可提高锅炉效率、改善炉膛温度分布,试验结果具有较强的现实指导意义。

W型火焰煤粉锅炉炉内过程的综合数值模拟及流场的实验研究

本文对Ｗ型火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、换热和气固两相湍流燃烧进行了全面的数值模拟及冷态流场试验研究。文中详细预报了上安电厂Ｗ型火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、温度场分布、各气相组份浓度场分布、发热率分布。

光谱法测量煤粉火焰温度和黑度的研究

利用由ＣＣＤ线阵组成的微型光纤光谱仪研制了现场火焰光谱测量装置。通过测量３５０ＭＷ电站锅炉的煤粉火焰从 ５３３ｎｍ至１０５０ｎｍ波段的辐射光谱，发现煤粉火焰的辐射非常接近灰体辐射。根据这一特点，从维恩公式出发，利用最优化方法处理测得的火焰辐射光谱信号，得到了火焰的温度和黑度。

超临界锅炉劣质无烟煤燃烧NO_x释放特性的数值模拟

针对600 MW超临界W火焰锅炉,通过数值模拟的方法研究了煤粉浓度和燃烬风对劣质无烟煤燃烧NOx释放特性的影响。结果表明,NOx主要在煤粉燃烧前期距一次风喷口2～4 m处大量生成,选择合适的煤粉浓度,炉内NOx最大值可下降16.5%;与常规浓度相比,高浓度煤粉燃烧可有效降低炉膛出口NOx排放;燃烬风对炉内各物质含量及NOx的生成影响显著,燃烬风率由6%增加到15%,炉膛出口NOx排放量由756.0 mg/m3下降到502.9 mg/m3。

考虑辐射强度沿截面方向减弱的炉内传热公式

分析了以2个平行平面辐射换热公式作为蒸汽锅炉炉内火焰对四周水冷壁进行辐射传热计算的基本公式,该式是在炉膛截面各处温度相同、从炉膛中心到四周水冷壁平面不发生辐射强度任何减弱的前提下获得的,因此,计算偏差在所难免.假设炉膛为横截面积和高度与近似矩形立方体的炉膛横截面积和高度相同的当量圆柱体,以辐射强度沿射线行程变化的能量方程,推导出一维(横截面的径向)的辐射能在从炉膛中心向四周壁面传递时因火焰介质的吸收、自身辐射和散射作用造成的辐射强度的减弱,并在此基础上推导出考虑了辐射能沿截面方向从炉膛中心向四周壁面减弱后的炉内辐射传热公式.分析了所得公式的特点和适用性.所提出的公式和现有某些计算方法,对大型煤粉电站锅炉燃用含灰量不同的3种典型烟煤时分别进行了炉膛出口烟温的计算,并进行了比较,分析了这些方法存在的不足.

大容量超临界和超超临界压力锅炉炉膛传热公式

分析了以两个平行平面辐射换热公式作为蒸汽锅炉炉内火焰对四周水冷壁进行辐射传热计算方法仍是基本公式,推导出一维(横截面的径向)的辐射能在从炉膛中心向四周壁面传递时因火焰介质的吸收、自身辐射和散射作用造成的辐射强度的减弱,并在此基础上得出考虑了辐射能沿截面方向从炉膛中心向四周壁面减弱后的炉内辐射传热公式。以该公式和现有某些计算方法,对超临界和超超临界的大型煤粉电站锅炉在燃用含灰量不同的3种典型烟煤时分别进行了炉膛出口烟温的计算,和有关方法进行了比较,分析了这些方法存在的不足。

高温氧气发生器在W火焰锅炉中的点火特性

针对燃用无烟煤的W火焰锅炉在冷态启动过程中要消耗大量燃油的问题,提出了一种高温氧气直接点火技术:用少量燃油将氧气加热至高温状态,然后用高温氧气直接点燃无烟煤煤粉气流.利用热态点火实验和数值计算方法证明了该技术的可行性和有效性.结果表明:利用高温氧气发生器可将氧气安全可靠地加热至最高可达1 450℃的高温状态;在纯氧氛围的作用下,燃油具有瞬间燃尽的特点;高温氧气发生器出口处的温度场和氧气质量分数呈现均匀分布;当高温氧气发生器的点火热功率为700kW时,无烟煤煤粉气流的火焰温度达到1 250℃,火焰长度超过8m.

若干煤粉燃烧的设计思想分析

我国电站锅炉现阶段在燃料品质、燃烧经济性和环境保护等方面面临着新挑战,而煤粉燃烧器是解决这些问题的关键设备。根据煤粉气流的着火过程和稳燃机理,阐述了燃烧器设计中组织好煤粉颗粒多级浓缩和逐级着火的重要性,是新型燃烧器设计原则的重要内容。对我国所使用的若干稳燃能力强的直流和旋流煤粉燃烧器的结构及其工作原理进行剖析,说明了这些燃烧器煤粉气流组织过程中的设计思想和特点,论证了上述观点的正确性,同时例举了组织多级浓缩和逐级着火的具体措施,并对一些可能的改进进行了讨论。期望对现有燃烧器设计思想的总结和分析有利于新型燃烧器的研发。

采用发射光谱法检测煤粉锅炉火焰的技术研究

利用以 CCD阵列作为光电接收元件的微型光纤光谱仪 ,在燃煤锅炉现场测量火焰从 53 3 nm至1 0 50 nm波段的发射光谱。通过对不同工况的大量实测数据曲线进行分析处理 ,得到了视场中火焰平均温度和黑度 ,并发现 :1煤粉火焰辐射基本上可以作为灰体辐射处理 ;2煤粉燃烧器负荷增大时 ,火焰黑度相应增大 ,火焰温度波动减小 ;3炉膛内背景火焰燃烧稳定 ,黑度远大于燃烧器出口火焰黑度 ,火焰温度波动明显降低 ;4未着火煤粉的温度较低 ,波动很小 ,黑度也很小。火焰发射光谱的这些特征为进行火焰监测和诊断提供了可靠的判据。

基于表面温度计算与控制的卫燃带设计方法及应用

提出了基于卫燃带向火侧表面温度计算及控制的卫燃带设计准则，并根据炉内火焰与水冷壁管及卫燃带间的集总参数换热模型及卫燃带向火面至水冷壁管内工质各个环节的传热模型，建立了将卫燃带向火侧的表面温度与锅炉负荷、卫燃带材料导热系数、卫燃带敷设厚度与面积关联起来的代数模型，并运用该模型对一台燃用松藻无烟煤的400t／h四角切圆燃烧定压运行煤粉炉的卫燃带进行了设计传热计算．结果表明：锅炉负荷对卫燃带的表面温度影响最大，且近似呈线性关系；卫燃带厚度对表面温度的影响显现出对数函数的特性；卫燃带表面温度随材料导热系数的下降快速升高并随面积的增加而增加；对于导热系数为12w／（m·k），厚度为60mm的卫燃带，其计算的敷设面积为50～100m^2，与国内外400t／h同类型煤粉炉卫燃带的实际应用情况吻合良好．

四角切圆燃烧过程稳定性动态分析模拟研究—Ⅱ、结果及分析

本文应用控制理论中的稳定性分析理论，在所建立的动态模型的基础上，考察了在不同条件下锅炉稳定燃烧的能力，认为决定锅炉低负荷运行能力的主要因素是，燃烧过程对风煤配比失调的敏感性；采用钝体及其改进型燃烧器后，稳定燃烧过程能够克服的最大燃料扰动量增大，即锅炉低负荷运行能力得到了提高。最后对提高煤粉气流的着火能力以及锅炉燃烧的稳定性进行了分析。