四角切圆炉膛三维温度分布优化控制建模研究

炉膛燃烧三维温度分布可视化技术为实现炉内燃烧三维温度分布优化控制奠定了基础。本文采用数值计算的方法建立了炉内不同高度特征截面平均温度及相应的温度中心坐标作为中间被控变量,以各层各角燃烧器燃料量及一次风、二次风量等参数为输入变量的线性模型。检验结果表明该模型能正确反映输入变量的变化对炉内温度分布的影响,为采用自适应遗传算法实施燃烧优化控制创造了条件。     

3MW_(th)富氧燃烧煤粉锅炉的数值模拟研究

以国内首台3 MW_(th)富氧燃烧煤粉锅炉为研究对象,借助CFD软件对煤粉空气燃烧和富氧燃烧工况进行数值模拟研究。通过与实验结果对比发现,模拟得到的炉膛温度分布、换热量以及出口组分与实验测量结果吻合,这表明本文使用改进的辐射特性模型以及4步化学反应机理能够很好地预测炉内温度、传热以及烟气组分分布。通过模拟研究,对比分析了空气燃烧与富氧燃烧的炉内特性。研究结果表明:富氧燃烧时,CO_2的显著增加使得燃烧器区域出现高浓度CO;富氧燃烧的整体温度分布与空气燃烧相似,但峰值温度有较大的降低;炉内辐射传热较空气燃烧略有下降。     

四角喷燃炉膛内湍流三维气相燃烧和气固两相流动的数值模拟

目前,已建立的绝大多数炉内三维数值模拟都以颗粒轨道模型为基础。颗粒相连续介质模型已成功地应用于模拟气固两相射流及煤粉燃烧室内的三维气固两相流动。本文将它应用于四角喷燃炉膛内流动的模拟,作为炉内粉煤燃烧全过程数值模拟的第一步。     

煤粉炉内颗粒辐射特性的检测与分析

在一台200 MW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.     

锅炉内煤粉燃烧的通用计算方法

1前言 四角喷燃的煤粉锅炉是目前我国大型发电锅炉最主要的炉型,为保证其动力工况的可靠性,合理地布置受热面和选择受热面材料,有效组织炉膛内的燃烧过程以提高锅炉运行的安全性,锅炉设计人员需要准确地预报锅炉炉膛内,特别是燃烧器区及炉膛出口区的烟气温度分布等参数.     

三维煤粉燃烧全双流体模型的数值模拟

1引言目前煤粉燃烧综合模型最为广泛的是以轨道模型为基础，美国杨伯翰大学的先进燃烧工程中心（CERC）自1980年起研制二维煤粉燃烧程序PCGC－2，从1990年起研制三维煤粉燃烧的PCGC－3程序[1]。与轨道模型发展的同时，美国Rabcock＆Wilcox公司Fiveland[2]等人研制了FURMO程序，用无滑移模型对560MW侧墙喷燃煤粉炉进行了三维全模拟。其特点是首次用全欧拉的处理方法计算三维煤粉燃烧过程，其不足之处是不考虑气粒两相间的速度滑移和温度滑移．总的看来，用轨道模型模拟煤粉燃烧，易于考虑颗粒反应经历，也可给出两相之间的速度及温…     

煤粉炉内弥散介质辐射传热的综合模拟

本文基于辐射传热计算的DT法和颗粒运动计算的随机轨道法,并结合单颗粒的辐射特性模型,构造了能够详细考虑颗粒燃尽、湍流弥散诸因素对炉内空间局部辐射特性及总体辐射传热影响的弥散介质辐射传热计算模型,并将其耦合到炉内过程的总体数值模型中。采用该程序,比较计算了几种颗粒辐射特性模型对某300MW锅炉炉内温度场的预报结果,结果表明：通常采用的均匀颗粒辐射特性模型会导致温度场的极大误差;由于炉内颗粒浓度的不均匀分布,炉内的温度分布呈现高度非均匀状态,在炉膛轴线上有大面积的高温烟气区存在;考虑残炭存在时,温度分布的不均匀性更显著．     

非正交贴体网格体系模拟炉内燃烧过程

开发了贴体曲线坐标系下煤粉燃烧全过程模拟程序,可在任意3-d贴体曲线坐标系下进行炉内气固流动,化学反应和辐射传热等完整的燃烧过程模拟。对某台670 t/h锅炉,采用了一种新的贴体曲线网格体系,其一族网格线从燃烧器喷口向外呈放射状展开,最外侧贴于炉膛壁面,燃烧器以上网格线扭转角度逐渐变化,至炉膛上部与壁面平行。计算结果与采用常规直角网格体系的结果相比,伪扩散误差明显减小,燃烧参数分布趋势接近实际分布。     

2955t/h超超临界塔式炉炉膛传热与燃烧的数值模拟

通过数值模拟对2955 t/h超超临界塔式炉炉膛内燃烧过程进行研究,给出了炉内流场、温度场的分布规律以及NOx排放的影响规律.结果表明,采用同心切圆燃烧方式、CCOFA风和SOFA风对燃烧区域过量空气系数的多级控制,实现了炉膛出口烟温偏差小、NOx的排放量低的要求,数值模拟与试验数据相比,两者基本吻合.     

切向燃烧炉内旋流数分布的试验研究

本文采用ＩＦＡ３００型三维热膜风速仪系统对一大型四角切向燃烧锅炉的旋流数进行了模型试验研究。测得了炉内不同位置处瞬时速度、脉动速度和湍动度分布,得到了表征炉内气流旋转强度的旋流数沿炉膛高度的分布规律,并以此提出了减少残余旋转的措施。同时发现炉内实际旋流数远远大于锅炉设计校核时所用的旋流数。本文的研究对锅炉的设计校核及防治残余旋转具有重要意义。     

视频判读系统分析

本文就光电测量提出了以CCD进行视频捕获,将获得的视频图象通过采集卡滤波、A/D转换为数字图象,存储在计算机内存中,根据具体要求选择相应的算法,由计算机对其进行分析处理.     

循环流化床锅炉火焰温度及黑度图像检测

本文在图像处理技术的基础上提出了一种改进的比色法.对于充满颗粒介质的燃烧过程,该方法可从一个彩色CCD图像中获得介质温度和黑度图像.本方法不依赖于CCD的光谱特性及其三基色代表性波长,也不依赖于图像处理系统.在一台480 t/h燃煤循环流化床锅炉上进行了试验.与热电偶测量结果相比,使用本方法测量温度是可行的,而且其与锅炉负荷的相关性也是明显的.使用本系统得到的火焰黑度可以做进一步的研究.     

On “Radiative transfer in three-dimensional rectangular enclosures containing inhomogeneous, anisotropically scattering media”

Our 1985 paper (JQSRT 1985; 33: 533-549) reported the result of the research we conducted back then to better understand heat transfer processes in large-scale combustion chambers, especially in pulverized coal-fired furnaces. It was one of the first works exploring radiative transfer in three-dimensional enclosures where absorption and scattering coefficients due to combustion particles and gases were allowed to vary within the medium. This flexibility of the mathematical model made it useful for applications to realistic furnaces and different types of high-temperature systems. This note briefly discusses the motivation behind the paper and the immediate extension of the idea to different systems.     

基于岩石重构图像的核磁共振响应模拟

能够反映孔隙介质内部真实复杂结构的CT图像经常被用于模拟研究中并能取得较好的结果. 但是,在很多情况下缺少三维CT图像或者其分辨率受限,此时,更易于获取的二维薄片图像被用于构建三维的孔隙结构图像. 假定孔隙介质各向同性,基于二维图像,使用多点统计方法可以构建岩石的三维孔隙结构. 基于数字图像,采用随机游走方法模拟得到核磁共振响应,然后由模拟得到的回波串反演得到T₂分布. 研究表明,岩石重构图像中的模拟结果与CT图像中的模拟结果有较好的一致性. 基于数字图像的核磁共振响应模拟为分析不同孔隙结构的核磁共振响应提供了便利,同时,模拟结果也为验证孔隙结构的重构效果提供了依据.     

等离子体对含硼两相流扩散燃烧特性的影响

为排除来流空气对含硼燃气的掺混效应, 研究等离子体对含硼富燃料推进剂在补燃室二次燃烧过程的影响, 建立了含硼两相流平行进气扩散燃烧物理模型. 利用高速摄影仪拍摄了含硼燃气在补燃室二次燃烧的火焰图像, 分析了该物理模型的扩散燃烧特性和硼颗粒的二次点火距离. 采用硼颗粒的King点火模型、有限速度/涡耗散模型、颗粒轨道模型和RNG k-ε模型以及等离子体模型, 模拟了一定条件下等离子体对含硼两相流扩散燃烧过程的影响. 结果表明, 依据含硼燃气二次燃烧图像得到的硼颗粒二次点火距离, 与数值模拟结果基本一致, 保证了该物理模型和计算方法的可靠性. 含硼两相流经过等离子体区域后, 硼颗粒在运动轨迹上颗粒温度明显增加, 颗粒直径明显减小, B₂O₃的质量分数分布区域明显扩增, 70%的硼颗粒在到达补燃室2/3尺寸前燃烧效率已达到100%, 硼颗粒充分燃烧释放出更多热量导致中心流线区域温度增加近1/2, 可见等离子体可以明显强化含硼两相流的燃烧过程, 提高硼颗粒的燃烧效率.     

含铝推进剂燃烧场全息粒子图象处理系统的研究

本文主要围绕微粒场全息术的记录,再现和图象分析这三个过程,对含铝复合推进剂燃烧场的粒子分布进行了深入研究.根据全息图象再现场的三维特点,我们采用4F光学全息记录系统并结合层析分幅和特殊的图象处理技术,建立了一套独特的粒子场采集和自动图象分析体系.在实践中取得了较满意的实验结果.     

甲烷预混燃烧火焰的详细数值模拟

将六步简化甲烷燃烧反应模型与层流Ｎ－Ｓ方程相结合，数值模拟了定常与非定常的甲烷预混燃烧火焰．得到了速度、温度和包括ＣＯ和ＮＯ在内的十种组份的浓度分布；预测了进气流量脉动时的燃烧流场特性．该模型及其计算软件可较推确地模拟化学反应动力学起主导作用的甲烷预混燃烧现象，为研究燃烧过程特性，发展高效低污染燃烧技术与设备提供了有力的数值研究工具．     

图象处理技术用于发光火焰温度分布测量的研究

一、前言 火焰温度的测量是一个难题,发光火焰温度分布的测量则更加困难。现有的各种测温方法都难以直接用来测量发光火焰的温度分布,故本文提出采用图象处理法测定发光火焰,特别是煤粉火焰的温度分布。火焰图象是工业燃烧宏观、整体过程的充分反映,也是控制燃烧的直接观察对象。通过对发光火焰图象信息的分析、处理和计算可获取其温度和温度分布,进而可求得反映燃烧状态的其他特征。     

双光子激光扫描显微镜中折射率失配引起的图象变形研究

双光子激光扫描显微镜(TPLSM)在观察生理溶液中的生物样品的结构时,水浸物镜是最好的选择.但是TPLSM在进行生物样品的三维结构观察时,需要样品和物镜在Z轴方向上做相对移动,这种移动很容易引起样品在水溶液中飘动.为了防止这种样品的漂移,往往要在水物镜和样品之间加入盖波片.由于盖波片和水及样品间的折射率失配将会导致TPLSM荧光图象的变形,给观察结果带来误差.本文主要利用TPLSM的外源探测器(ex-ternal detection)观察荧光小球的TPLSM的荧光图象,比较插入盖波片前后小球荧光图象的变化情况,研究水浸物镜在插入盖波片后折射率失配引起TPLSM图象的变形程度及共焦小孔对改进图象变形的作用.结果显示盖波片的折射率失配不仅导致TPLSM荧光图象的畸变,同时还导致TPLSM图象的荧光强度和信噪比的下降.进一步的研究表明共焦小孔可以部分改进由于折射率失配引起畸变的TPLSM荧光图象的质量.