分离燃尽风反切角度对炉内空气动力场影响的试验研究

通过对采用LNCFS-Ⅲ燃烧系统的600MW机组锅炉进行冷态模化试验,得到分离燃尽风率在0.32时随反切角度变化分离燃尽风区平均相对切圆直径(Dxd)SOFA、炉膛出口残余旋转动量流率矩Jout、炉膛出口水平烟道作用速度偏差E及速度不均匀性系数M2的变化规律。分离燃尽风反切角度在0°～15°范围内变化时,炉内旋转气流方向仍能保持不变;随着反切角度的增大,Jout、(Dxd)SOFA、E及M2减小,在θ=15°时最小;分离燃尽风反切角度大于15°小于20°时,炉膛上部旋转气流的旋转方向出现不稳定现象;分离燃尽风反切角度等于或大于20°之后,炉膛上部旋转气流出现稳定的反方向旋转现象。

混烧准东煤660 MW煤粉炉分离燃尽风位置优化研究

以某混烧准东煤与北塔山煤的660 MW超超临界四角切圆锅炉为研究对象,使用ANSYS FLUENT软件,模拟当准东煤与北塔山煤的混烧质量比分别为8∶2、9∶1和10∶0时,分离燃尽风喷口投用位置对炉膛出口NO_(x)浓度和煤粉燃尽率的影响,确定分离燃尽风的最佳位置。研究表明,各混烧比下,还原区高度为4 m时,炉膛出口NO_(x)浓度和煤粉燃尽率达到最佳值,NO_(x)浓度分别为227.0、240.3、260.5 mg/m^(3),煤粉燃尽率分别为98.77%、98.67%、97.75%。保持还原区高度4 m不变,改变高低位燃尽风间距,当高低位燃尽风之间的距离为2.5 m时,炉膛出口NO_(x)浓度和煤粉燃尽率达到最佳值,NO_(x)浓度分别为227.010、240.300、260.525 mg/m^(3),煤粉燃尽率分别为98.77%、98.67%、97.75%。研究结果可为类似炉型混烧或全烧准东煤提供参考。

基于ERA5海浪再分析数据的风浪涌浪分离方法

为了探究和分析海浪中的主要成分,本文基于ERA5海浪再分析数据,依据能量因子分离风、涌浪的原理,研究了风、涌浪的平均波周期与风速的分布规律。利用最小二乘拟合方法,提出了一种分离风、涌浪的方法,并将其命名为TU方法。通过将TU方法与波龄方法进行比较分析,验证TU方法的可行性和可靠性。结果显示:在本文的研究区域中,TU方法与波龄方法识别风浪的正确率为98.57%和98.55%,TU方法与波龄方法识别涌浪的正确率为78.9%和65.1%,表明根据风速与平均波周期2个参数识别涌浪,TU方法效果比波龄方法更好。对高度计等缺少风向信息情况下分离风浪与涌浪有着重要的意义。

基于激光雷达的风力机分离测风独立变桨控制策略

在基于叶片根部载荷的PID独立变桨控制的基础上,引入激光雷达并提出优化的独立变桨控制方法。利用激光雷达可重建风力机前方风场信息的特点,对风力机前方风速进行提前测量。提出并使用统一风演化模型对所测数据进行二次处理,得到更贴近实际的叶轮中心风速,进一步使用所提出的分离测风方法对叶根载荷进行提前计算,根据载荷的计算值进行独立变桨控制。该方法可用于解决由于信号延迟、变桨执行机构延迟导致的风速与桨距角不匹配问题。在保证发电功率平稳的情况下,进一步减小风力机工作时的叶根载荷及轮毂不平衡载荷。使用TurbSim软件生成风模型,并采用Matlab/Simulink及FAST进行联合仿真。仿真结果表明,在额定风况下,不平衡载荷相较于传统独立变桨方法有8.07%~11.17%的减小量,阵风风况下可将冲击载荷峰值减小32.06%。

墙式分离燃尽风对660MW切圆燃烧锅炉烟温偏差影响的数值模拟研究

为研究墙式分离燃尽风(separated over-fire air,SOFA)对切圆燃烧锅炉烟温偏差的影响效果,对1台660MW四角切圆燃烧锅炉开展了多工况炉内流动、燃烧和污染物排放数值模拟,研究了墙式SOFA风率和摆角对锅炉烟温偏差的影响。结果表明:SOFA风量增加,使得炉膛出口烟窗截面温度分布不均匀系数和炉膛出口截面烟温偏差减小,并且有利于降低NO_x排放量,但对煤粉燃尽率影响不大;SOFA喷口水平摆角增大,有利于降低锅炉烟温偏差;SOFA喷口向下摆动,有利于降低锅炉烟温偏差。

大长径比直筒型旋风分离器内部流动特性研究

为了探究大长径比直筒型旋风分离器内部的流动特性,采用雷诺应力模型(RSM)对单入口蜗壳式旋风分离器进行数值模拟,从瞬态流场和动态特性两个方面分析不同轴向位置的切向速度分布。同时,运用RMS分析了湍流脉动速度偏离时均速度的程度。结果表明,在瞬态流场中,切向速度等值线在截面上分布不对称,呈现明显的非轴对称现象;主要表现为切向速度零值的所在位置与几何中心不重合,零值偏移的一侧,切向速度较大,偏离的一侧较小。此外,切向速度的动态变化属于高速脉动状态,具有准周期性特点,通过优化结构或操作条件可以改变涡核频率,降低工业震动。在分离空间上部区域,流动不稳定性较大,湍流脉动较强,速度波动范围较大。随着轴向向下,流体能量逐渐耗散,速度脉动逐渐减小。RMS数据表明运动流体从入口段进入旋风分离器,流动不稳定性逐渐增大,达到一定程度后,不稳定性逐渐变小,直至较为平稳。

台湾海峡风涌浪分离方法研究

受狭管效应的影响,台湾海峡波浪较大且常与涌浪混合存在。涌浪对包括船舶在内的浮式结构物有着重要的影响,而风涌浪分离是研究涌浪特性的必要前提,也一直是研究的热点和困难问题。由于数据的欠缺和观测条件的限制,在风涌浪分离方法中被普遍认可的二维谱方法常常难以使用,如何选择更为精准的一维谱方法往往会成为实际研究和应用过程中必须面对的问题。利用台湾海峡内3个具有二维谱数据的测站,通过将二维谱分离结果作为参考,针对台湾海峡风浪和涌浪的特征,探讨了风涌浪分离一维谱方法在该海域的适用性问题,研究表明风速法相较其他方法精度更好,在这一基础上提出了一种将波谱积分法与风速法相结合的一维谱方法。

国华太仓电厂锅炉分离燃尽风系统作用

对太仓电厂锅炉分离燃尽风(SOFA)系统的脱硝效果、水平调整对上炉膛烟气残余旋转的纠正效果、分离燃尽风对炉膛壁面气氛、炉膛温度和锅炉效率的影响进行了试验和计算。结果表明,SOFA对降低NOx排放、部分纠正炉膛上部水平烟道烟气平衡有一定效果,但风门开度不当易引起炉膛壁面较大范围缺氧、局部高温,从而导致结渣和高温腐蚀等问题。SOFA量过大会使飞灰含碳量和固体未燃尽损失增加,锅炉效率降低,因此应慎重调整SOFA。

基于风涌浪分离理论的波浪能短期预测

近海可再生能源输出功率的预测对其控制与调度运行具有重要的意义。由于波浪的随机性很强,现有的时间序列法对波浪的短期预测不具有普适性。为此针对波浪能发电功率预测,基于波浪能原理提出了一种新的时间序列预测方法,即先将风浪与涌浪分离后再与时间序列法ARIMA结合进行波浪能的短期预测。依据具体波浪数据,对改进预测方法进行了有效性验证。结果表明:相比以往单独采用时间序列方法进行预测,该方法能够有效改善预测效果,提高预测范围和精度。

锅炉两段式低NO_x燃烧技术下分离燃尽风风道优化研究

针对低氮燃烧改造中分离燃尽风风道布置不合理导致的低负荷燃尽风风量不足问题,对二次风在风箱内的流动阻力、压力分布情况进行了理论分析,得出燃尽风风道阻力大及炉膛上部风箱压差小于炉膛下部风箱压差是低负荷时燃尽风不足的主要原因。根据分析结果,对上海锅炉厂有限公司高级复合空气分级低NOx燃烧技术的两段式分离燃尽风风道布局进行了优化。方案实施后结果表明:优化后的风道有效地解决了低负荷时燃尽风风量不足问题,可使锅炉在全负荷段实现较低的NOx排放。

基于二维海浪谱的风涌浪分离方法研究

海浪通常以风浪和涌浪混合的形式存在。二者的成长、消衰、传播和破坏机制各不相同,实现风涌浪分离对海洋研究和工程应用具有重要意义。基于斯里兰卡汉班托塔海域的实测数据,讨论了传统波龄法中波龄阈值的选取问题,并对汉班托塔海域的海浪特征进行分析,最后利用波龄法对新提出的不依赖风速风向信息的超射法进行了研究。结果表明,波龄阈值取1.7时最为合理。汉班托塔海域为外海涌浪主导。超射法对外海涌浪的识别结果与波龄法一致,而对高频位置的风浪和局地涌浪给出了不同的结果,这主要是由海浪物理特性的改变慢于风速风向的变化引起。

基于多层感知器的风涌浪分离方法

风涌浪分离是研究风浪、涌浪各自特性的基础,但受限于海浪谱数据的匮乏,基于海浪谱的风涌浪分离方法难以普及应用,有效的解决办法是采用波浪观测中容易获取的基本波要素进行风涌浪分离。现有方法无法利用基本波要素全面计算出风浪、涌浪的比例及其特征参数,为此本文将机器学习引入到风涌浪分离中,以多层感知器模型为基础,提出了一种利用基本波要素、风要素准确计算出风涌浪参数的方法。该方法需要每个测站提供至少466笔、建议766笔及以上的实测波浪数据作为训练样本,适用于台湾海峡3个测站,在计算精度上显著优于基于海浪频谱的传统风涌浪分离方法,可为本海域缺乏海浪谱的测站提供替代性的风涌浪计算方案,有助于扩大实测风涌浪资料的来源,进而加强风涌浪分布特性以及预警预报研究。

XJ不变时SOFA风反切角度对炉内空气动力场影响的试验研究

通过对采用LNCFS-Ⅲ燃烧系统的600 MW锅炉机组进行了冷态模化试验研究,得到在XJ不变时,随反切角度变化分离燃尽风区平均相对切圆直径（Dxd）SOFA、炉膛出口残余旋转动量流率矩Jout、炉膛出口水平烟道速度偏差E及速度不均匀性系数M2的变化规律。分离燃尽风反切角度θ在5°~10°范围内时,气流逆时针旋转;当θ在10°~15°时,气流不稳定;当θ为15°~20°时,气流为顺时针方向旋转。试验结果对新建机组的设计和在役机组的运行具有参考价值。

有限区域风速场求解流函数和速度势场的有效方案

流函数和速度势是表示风场的一种变量,在数值天气预报模式和分析、同化方案中经常使用,通常可以用风速分量场求解Poisson方程得到。对于有限区域系统,往往采用差分方法,但由于存在边界问题,用计算所得到的流函数和速度势场重建风速场,在边界附近经常出现明显的偏差。基于差分方法、利用有限区域风速场求解流函数和速度势场的基本方法和特点的分析,在Arakawa A网格分布的有限区域,设计了一种用差分方法求解流函数和速度势场的有效方案。在该有效方案中,通过将有限区域向外扩展二圈,风速场线性外推,改进计算边界风速值和边界定解条件的效果;尽可能使用协调、一致的差分格式,提高求解精度;最后利用一种增量订正迭代方法,迭代2～3次就可以获得令人满意的结果。实例试验的对比、检验显示,用该方案计算求得的流函数和速度势场重建风速场,具有非常高的精度。

燃烧器对冲布置330MW煤粉炉配风数值研究

针对燃烧器对冲布置的330MW煤粉锅炉炉膛内的低氮燃烧问题,建立了三维物理计算模型,采用数值模拟的方法,研究其在180 MW负荷条件下,主燃区风量配比和燃尽层风量占比对NO_x生成的影响规律.模拟结果显示:当主燃区A,D层风量配比α_A/α_D和M,N层燃尽层风量占比β增大时,NO_x的生成趋势线不是线性单调变化的,而是具有最优工况.在本文所给出的计算条件下的最优工况参数是:M,N层燃尽层风量占比为24%,主燃区A,D层风量配比为0.78/0.8.此工况对比之前工况NO_x生成量降低了约20%.

基于两种波浪数据的施工船舶可作业预报对比

通过对基于全球海浪预报数据和全球海浪再分析数据的施工船舶可作业预报对比,探讨基于全球海浪预报数据的施工船舶可作业预报的可靠性。针对我国未来海上风电场规划,对2种波浪数据的波浪要素以及采用两种波浪数据的起重船大直径单桩可作业性进行对比,选择具有代表性的17个波浪数据点,在船舶可作业性计算中采用基于时-频域联合计算的方法。结果表明,两种波浪数据中对海上风电施工船舶作业影响较大的波高和波周期的均值和方差误差均较小,总体在10%以内。采用两种波浪数据的可作业性的预报误差不超过15%,大部分可控制在5%以内。表明,海浪预报数据进行施工船舶可作业性的预报依然具有较高的可靠性,可以作为海上风电场整体施工难度评价的依据。

空气垂直分级低氮燃烧调整试验研究

通过试验定量分析了300MW垂直分级燃烧锅炉NOx排放控制中燃料氮的转化,分离燃尽风的布置、燃尽风比例、炉膛过量空气系数、NOx脱除率等参数的关联变化量和变化趋势,给出了垂直分级低氮燃烧中控制量优化调整策略。

基于CO测量控制的大容量锅炉高温防腐及经济运行试验研究

CO浓度是一项能够反映锅炉安全经济运行水平的重要指标,通过优化锅炉燃烧配风方式、改变锅炉总氧量等手段,可以影响炉膛或尾部烟道CO浓度及分布。依托大容量锅炉开展了现场试验,探究了不同SOFA风配风方案对炉膛CO浓度及分布的影响,开展了锅炉总风量对尾部烟道CO浓度及锅炉经济性影响的定量研究,得到结论如下:在600 MW工况下,SOFA风门保持55%/100%/55%/75%开度,炉膛CO浓度为70000~90000 ppm,四层SOFA风门开度控制在10%~30%时,炉膛侧CO浓度可控制在30000 ppm以下;在630 MW和620 MW稳定负荷工况下,总风量分别增大80 t/h和50 t/h,锅炉尾部烟道CO浓度分别从1000 ppm和4000 ppm降至450 ppm和350 ppm,两种工况下综合收益分别提升493.0元/小时和2234.8元/小时;提出了CO-O2协同控制逻辑及投运策略,CO控制器输出值叠加到氧量设定值,CO对氧量设定值的控制限值为±0.5%,CO浓度设定值跟随实际负荷变化。

四角切圆煤粉锅炉SOFA改造降低NO_x排放的数值模拟研究

对一台220t/h四角切圆煤粉锅炉采用空气分级燃烧技术改造前后的锅炉燃烧工况进行了数值模拟。结果表明,与改造前相比,改造后炉膛实际切圆直径变小,在分离燃尽风(SOFA)下方的区域氧量较低,煤粉不完全燃烧产生较多的一氧化碳,形成还原性气氛。同时,温度也较低,有效地抑制了NOx的生成,NOx排放量由改造前的618mL/m3降为228mL/m3。炉内煤粉颗粒的运动有一定的随机性,总体上煤粉颗粒喷入高度越低,在炉内停留时间越长。

涌浪基本理论研究综述

涌浪作为影响严重的海洋灾害之一,因其发生时对在行船舶、石油平台等海洋结构物以及近岸建筑物的破坏性,发生机制的复杂性等原因,一直备受全世界相关领域研究人员的关注。本文首先介绍了涌浪的危害性,然后从研究对象不同角度、研究方法的发展及得出的主要结论等方面阐述了到目前为止国内外学者对涌浪的认知程度。最后,总结前人对涌浪的研究多集中在外观特性的归纳、内部结构的理论推导及整体特征的数值模拟等方面,提出对特定海域涌浪的生成机理及运动特性等方面研究的不足,以期能够为以后的涌浪研究工作提供一些思路。