煤粉炉内辐射图象处理和燃烧过程数值模拟相结合初探

1引言大型电站锅炉炉膛内的燃烧过程是发生在相对较大空间内的、不断脉动的、具有强烈三维特征的复杂物理和化学过程。因为实际炉膛尺寸太大,以至于还没有建立适用的可视化技术手段[1],只能对其缩小了的模型在实验室进行研究[2.3]。作者在炉膛煤粉燃烧二维温度分布检测研究[4]的基础上,提出了以多幅辐射图像处理为基础的三维温度分布检测方法[5]。本文将建立较为严密的辐射图象信息同炉内燃烧过程的关系式,并借助燃烧过程数值模拟技术来估计炉内燃烧介质辐射特性参数非均匀分布,改进以辐射图象处理为基础的炉内三维燃烧温度分布检测方…     

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．     

煤粉颗粒的后向散射特性研究

利用Mie理论研究了单分散煤粉颗粒对光波的散射特性,给出了单次散射相函数、消光效率因子、散射效率因子、不对称因子和单次散射反照率随粒子尺寸的变化关系;当煤粉浓度较大时,需要考虑颗粒系的多次散射特性,根据辐射传输理论,利用蒙特卡洛方法研究了煤粉颗粒的多次散射特性,并给出了其后向散射随观测角度、粒子半径和光学厚度的变化关系,计算结果对煤粉颗粒反演具有一定指导意义。     

煤粉燃烧颗粒粒子云辐射特性的研究

分析了在560nm的测量波长处煤粉炉中炭粒和飞灰粒子云的辐射特性。利用Mie理论,分别计算了燃烧器出口和炉膛的上部颗粒粒子云的辐射特性,发现在燃烧器出口区,炭粒对颗粒总体辐射减弱系数的影响较大,占90%以上;而在炉膛的上部,飞灰的影响较大。从数值计算结果中可以看出,飞灰粒子云的散射率高达91.6%,其对辐射的散射作用比吸收更强,而炭粒子的散射率仅为50%。     

基于分子运动对流换热和热辐射下煤粉颗粒群粒子的加热分析

本文建立了在烟气对流加热和辐射状态下的煤粉颗粒群加热模型,通过数值模拟,模拟研究了不同锅炉炉膛尺寸下不同煤粉粒子粒径的煤粉群粒子加热时间以及粒子温升的关系,对对流换热和辐射换热在着火热源中所占比重进行了分析,模型很好的模拟了粒子的升温,能够较好的反映出煤粉粒子加热升温机理,为煤粉射流微元加热及着火提供了计算方法。     

煤粉燃烧火焰辐射光谱实验研究

针对煤粉燃烧辐射光谱问题,利用光纤光谱仪对煤粉平面火焰炉实验装置煤粉燃烧火焰辐射光谱进行了测量,详细分析了煤粉辐射光谱特征,并基于普朗克辐射传热定律,通过对光谱仪波长响应特性的标定,得到火焰绝对辐射强度随波长的分布情况,进而利用最小二乘法获得火焰温度与辐射率参数,由此提出基于煤粉燃烧火焰辐射光谱测量的火焰参数测量方法。利用该方法对不同燃烧条件下煤粉燃烧参数进行测量,开展了不同燃烧参数下煤粉火焰辐射光谱实验研究,研究结果表明：煤粉燃烧火焰辐射在200～1 100 nm波段具有较强且连续的光谱特征,基于普朗克辐射定律与最小二乘法可实现煤粉燃烧火焰温度与辐射率的测量;煤粉燃烧火焰辐射光谱在590,766,769和779 nm附近可见明显的Na和K等碱金属痕量元素原子光谱发射谱线,并且这些原子谱线的出现与火焰温度有关;随着煤粉浓度的提高,虽然燃烧温度变化不大,但由于火焰辐射率的增加,造成辐射光谱强度的大幅提升。这对锅炉煤粉燃烧优化具有重要参考价值。     

炉内两相流动和煤粉燃烧的双流体-轨道模型

本文首次用双流体一轨道（连续介质－轨道ＣＴ）模型对大尺寸四角喷燃炉内气粒两相流动及煤粉燃烧进行了模拟。该模型基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化的方程,对各子模型用ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型,ＥＢＵ－Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ湍流燃烧模型,煤粉颗粒的水分蒸发,热解挥发和焦炭燃烧的扩散－动力模型,ＤＯ（离散坐标）辐射模型。采用了将坐标扭转一定角度的方法减小入口射流和网格斜交造成的伪扩散。编制了ＬＥＡＧＡＰ－ＦＵＲＮＡＣＥ－３程序,分别对冷态模型炉内两相流动和大尺寸炉内三维两相流动和煤粉燃烧进行了模拟,并与颗粒轨道（ＳＴ）模型的模拟结果进行了对照。采用ＰＤＰＡ对冷态模型炉内气粒两相流场进行了测量。冷态两相流动的模拟与实验结果的对比表明ＣＴ模型的模拟结果和实验符合较好,ＳＴ模型所得颗粒浓度分布和实验山入较大。热态模拟的结果给出了两相速度,气相温度,组分浓度和壁面热流分布。模拟结果定性合理。模拟结果显示在出口处由于气流旋转,有一局部高温区存在。     

混合模拟方法分析三维封闭腔内辐射换热

１引言工程上对炉内三维辐射换热的计算已越来越重视,较为精确的计算方法是Ｈｏｔｔｅｌ的区域法［１,２］和ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法［３］,但两者都有一定的局限性而得不到广泛应用,原因如下：对区域法,由于计算区域间直接辐射交换面积时需求解多重积分,在计算时...     

炉内管阵列中声源辐射特性数值研究

炉内换热器结构类似于声子晶体,基于声子晶体理论,采用数值计算与软件模拟得到管阵列中声源不同方向的声传播特性,并将两种方法所得结果进行对比分析,研究声源在管阵列中不同位置处的辐射特性.结果表明：声指向性特性与声源通过管排数量,声源频率是否处在声波禁带有关.     

双球聚集粒子辐射特性分析

基于广义Mie理论求解方法(GMM),考虑单元粒子之间的相互作用,计算了不同尺度参数不同间距的双球聚集粒子的衰减因子、散射因子等辐射特性参数,同时分析了双球聚集粒子与不考虑相互作用计算所得的辐射特性差异,分析结果表明:考虑相互作用与不考虑相互作用计算所得的双球聚集粒子的辐射特性存在着一定的差别,这种差别随粒子间距、尺度参数的变化而变化,最大偏差达30%左右.     

大型电站锅炉炉内三维燃烧温度场可视化实验研究

本文利用 8只火焰图像探测器和相应的计算机图像采集处理系统,在一台 200 MW 四角切圆燃煤锅炉上进行了炉膛三维温度场可视化实验研究。现场实验结果表明,炉膛上部温度分布较低,并且呈典型的单峰形状;燃烧器区域的温度分布较高,能够反应四角切圆燃烧特性。用水冷枪抽气热电偶对温度场可视化结果进行了检验,相对误差在5％之内。三维温度场可视化结果刷新一次的时间不超过5秒,满足在线监测的要求。     

多孔炭粒的等效光学常数及辐射特性

基于等效光学常数的概念，分别采用MaxwellGarnet,Bruggeman理论分析了空隙率对炭粒等效光学常数的影响，并进而采用Bruggeman理论考察了内部孔隙均匀分布的球形炭颗粒的辐射特性，结果表明：大炭粒的吸收效率（发射率）因孔的存在而有显著的增强，小炭粒则反之。计算结果与物理分析相吻合。     

电站锅炉燃用奥里油试验研究

本分析了奥里油的油品特性,对开发的奥里油喷嘴进行了冷态雾化试验研究,然后在电站锅炉进行了奥里油的燃烧试验。试验结果表明,只要燃烧器和喷嘴设计合理,奥里油可以达到较高的燃烧水平,锅炉的燃烧效率较高、但锅炉的积灰比较严重,排烟中ＳＯ２的含量较高。     

燃煤锅炉粉煤灰中痕量元素赋存形态研究

本文运用改进的Tessier法对某燃煤电厂静电除尘器收集的三个电场的粉煤灰进行分级提取(SEE)实验研究.SEE实验将粉煤灰中的重金属分为五个存在形态进行分级提取:水溶态(pH=7),酸溶态(pH=5),氧化物结合态,难还原态及残渣态.试验结果表明,残渣态在ESP除尘器所收集的飞灰中含量占据绝大部分;在容易迁移的离子可交换态和酸溶态中,所研究的痕量重金属元素均呈现出FA1相似文献   

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.     

四角切圆燃煤锅炉燃烧嗓音和炉墙振动频谱特性的试验研究

本文介绍了对国产300吨／时锅炉燃烧噪音和炉内气压波动的测试情况，在测试中用磁带记录仪记录燃烧噪音和炉内压力波动信号，然后进行了频谱分析。结果表明，燃烧噪音的大小和炉墙振动的大小都随着负荷增加而增加，这表明了燃烧动力学是引起炉墙结构振动的主要原因之一。     

电站锅炉系统性能仿真模型的建立

1引言根据热力学第二定律，燃料中的化学拥将近一半损失在锅炉的燃烧与传热过程中。因此，优化锅炉性能对降低整个火电机组的煤耗率具有明显效果。完整的锅炉系统由磨煤机、送风机、一次风机、弓讯机、炉膛、汽包、过热器、再热器、省煤器、空气预热器等单元组成，这些单元之间的联结错综复杂。本文建立了锅炉系统中通用单元的性能模型，并在此基础上，对锅炉系统的结构特点进行了分析，利用过程系统工程中的序贯模块法建立了整个锅炉系统的性能模型。对单元的划分、回路的切断及断裂流股的收敛与迭代策略提出了自己的观点。最后根据生产厂…     

功率器件热性能的测试与分析

本文利用红外热像仪测温系统,系统地对三种典型的航天用功率器件进行了测试和分析。研究结果对功率器件可靠性分析具有重要的作用。同时对功率器件进行了数值模拟,在定性方面可为器件的热设计提供改进方向和合理方案。     

多孔介质预混燃烧中辐射属性影响的敏感性分析

建立了惰性多孔介质中预混合燃烧的数学模型,采用辐射传递的有限体积法求解固相能量方程中的辐射源项,研究多孔介质热辐射在燃烧系统中的作用,考察辐射属性(吸收系数和散射反照率)对轴向温度场和辐射热流量影响的敏感性。研究表明,辐射属性参数波动对预测结果影响明显,固体热辐射在多孔介质预混燃烧中的影响不可忽略。