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燃煤电站锅炉及工业窑炉三维燃烧温度分布监测研究进展
被引量：
12
1
作者
周怀春
李框宇
+1 位作者
安元
娄春
《洁净煤技术》
CAS
北大核心
2022年第10期1-14,共14页
在碳中和背景下,燃煤发电机组深度调峰及灵活性运行对炉内三维燃烧状况实时监控提出了迫切要求。总结了燃煤电站锅炉及工业窑炉三维燃烧温度分布监测研究进展。在燃烧火焰辐射成像模型方面,重点介绍了以蒙特卡洛方法为基础建立的方向辐...
在碳中和背景下,燃煤发电机组深度调峰及灵活性运行对炉内三维燃烧状况实时监控提出了迫切要求。总结了燃煤电站锅炉及工业窑炉三维燃烧温度分布监测研究进展。在燃烧火焰辐射成像模型方面,重点介绍了以蒙特卡洛方法为基础建立的方向辐射强度计算的DRESOR法以及近期对DRESOR法的优化,为提高燃烧介质温度的反演精度、同时反演燃烧介质的辐射特性参数分布奠定了基础。三维温度场和辐射参数同时反演问题求解的基本方法为采用Tikhonov正则化方法从多种单色辐射强度图像中重建炉内温度分布,再用最优化方法更新颗粒介质辐射特性,迭代求解。近期,反演重建算法有了新进展,新算法分3个阶段:(1)假设炉内吸收系数、散射系数和炉壁反射率分布均匀,优化求解得到最佳辐射参数及炉内温度分布;(2)在第1阶段基础上,将炉内吸收系数、散射系数设置为空间坐标的二阶多项式拟合分布,壁面仍为均匀反射率,进一步优化迭代计算;(3)在第2阶段计算收敛的基础上,进一步假设炉壁反射率为壁面坐标的二阶多项式分布,再优化迭代计算。依据反演算法最新进展获得了燃烧温度重建误差1%以内的重建结果,并实现了基于辐射参数的炉内煤粉浓度相对分布的重建。炉内三维温度场可视化监测系统在200、300、600 MW燃煤电站锅炉燃烧监控中得到了工业应用,并进一步扩展应用到轧钢厂步进式加热炉、石油化工厂管式加热炉、单火嘴燃烧炉、化工厂裂解炉等燃油或燃气工业窑炉中,应用前景良好。未来需采用机器学习和人工智能理论进一步提升耦合重建问题的求解效率,与炉内工况及热力系统三维实时、动态建模相结合,实现炉内三维工况分布参数(炉内气氛、颗粒物、污染物、炉内热负荷、炉壁热负荷分布等)实时监测及诊断和锅炉水冷壁内水动力、热力系统分布参数建模预测,构建多时间尺度大数据驱动的燃煤发电机组数字孪生系统,为开发智能锅炉/工业窑炉优化控制系统做出贡献。
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关键词
三维温度场
燃煤电站锅炉
工业窑炉
成像模型
反演算法
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职称材料
基于横向剪切干涉系统的液膜厚度分布检测
被引量：
1
2
作者
盛稳
余波
+1 位作者
郭晗
周怀春
《化工进展》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期743-751,共9页
测量液体薄膜的厚度在众多科学和工程领域中都具有重要的应用价值。本文基于横向剪切干涉技术,通过条纹追踪算法对相机拍摄得到的液膜干涉图像进行处理,研究了三角形与矩形竖直自由平面液膜的厚度分布及时间演变。实验结果表明,三角形...
测量液体薄膜的厚度在众多科学和工程领域中都具有重要的应用价值。本文基于横向剪切干涉技术,通过条纹追踪算法对相机拍摄得到的液膜干涉图像进行处理,研究了三角形与矩形竖直自由平面液膜的厚度分布及时间演变。实验结果表明,三角形液膜厚度范围为0.98~9.37μm,矩形液膜厚度范围为0.1~13μm。受重力影响,液膜厚度从顶部到底部逐渐增大,而在水平方向上液膜厚度分布均匀。随着时间的推移,重力排液导致液膜整体厚度逐步减小,顶部最薄弱处厚度率先到达最小值0.08μm后液膜整体破裂。进一步对矩形液膜进行分析,整个排液过程中液膜最大体积为2.66mm^(3),最大体积流量为0.28mm^(3)/s。此外,通过干涉条纹的分布变化可实现液膜表面流场可视化,为液膜微观表面流场研究提供了新的研究方法。
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关键词
横向剪切干涉
液膜厚度
排液
两相流
光学测量
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职称材料
能量回收型脱湿工艺探讨
3
作者
刘峰
余波
吴家欣
《冶金能源》
2022年第4期3-6,18,共5页
目前常用的脱湿技术为冷凝降温技术,通过冷水机组制得冷冻水,送入脱湿器实现湿空气的降温脱湿。该技术不能有效利用脱湿的冷凝水冷量,且脱湿后的湿空气携带液态水会对后续生产设备和管道造成影响。文章提出一种能量回收型脱湿工艺,通过...
目前常用的脱湿技术为冷凝降温技术,通过冷水机组制得冷冻水,送入脱湿器实现湿空气的降温脱湿。该技术不能有效利用脱湿的冷凝水冷量,且脱湿后的湿空气携带液态水会对后续生产设备和管道造成影响。文章提出一种能量回收型脱湿工艺,通过冷凝水冷量回收和脱湿后湿空气再热,提高入炉空气干度和温度,降低冷却塔循环水进出口水温温差,减少循环水蒸发水耗。结果表明:与传统冷冻脱湿工艺相比,能量回收型脱湿工艺可以降低系统冷量1.3%~1.9%,循环水回收湿空气冷量约占整个循环水冷量的12.3%~18.8%。
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关键词
高炉
鼓风脱湿
节能
能量回收
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职称材料
题名
燃煤电站锅炉及工业窑炉三维燃烧温度分布监测研究进展
被引量：
12
1
作者
周怀春
李框宇
安元
娄春
机构
中国矿业大学低碳
能源
与动力
工程
学院
江苏省智慧能源技术及装备工程研究中心
华中科技大学煤燃烧国家重点实验室
出处
《洁净煤技术》
CAS
北大核心
2022年第10期1-14,共14页
基金
国家自然科学基金重大科研仪器研制资助项目(51827808)。
文摘
在碳中和背景下,燃煤发电机组深度调峰及灵活性运行对炉内三维燃烧状况实时监控提出了迫切要求。总结了燃煤电站锅炉及工业窑炉三维燃烧温度分布监测研究进展。在燃烧火焰辐射成像模型方面,重点介绍了以蒙特卡洛方法为基础建立的方向辐射强度计算的DRESOR法以及近期对DRESOR法的优化,为提高燃烧介质温度的反演精度、同时反演燃烧介质的辐射特性参数分布奠定了基础。三维温度场和辐射参数同时反演问题求解的基本方法为采用Tikhonov正则化方法从多种单色辐射强度图像中重建炉内温度分布,再用最优化方法更新颗粒介质辐射特性,迭代求解。近期,反演重建算法有了新进展,新算法分3个阶段:(1)假设炉内吸收系数、散射系数和炉壁反射率分布均匀,优化求解得到最佳辐射参数及炉内温度分布;(2)在第1阶段基础上,将炉内吸收系数、散射系数设置为空间坐标的二阶多项式拟合分布,壁面仍为均匀反射率,进一步优化迭代计算;(3)在第2阶段计算收敛的基础上,进一步假设炉壁反射率为壁面坐标的二阶多项式分布,再优化迭代计算。依据反演算法最新进展获得了燃烧温度重建误差1%以内的重建结果,并实现了基于辐射参数的炉内煤粉浓度相对分布的重建。炉内三维温度场可视化监测系统在200、300、600 MW燃煤电站锅炉燃烧监控中得到了工业应用,并进一步扩展应用到轧钢厂步进式加热炉、石油化工厂管式加热炉、单火嘴燃烧炉、化工厂裂解炉等燃油或燃气工业窑炉中,应用前景良好。未来需采用机器学习和人工智能理论进一步提升耦合重建问题的求解效率,与炉内工况及热力系统三维实时、动态建模相结合,实现炉内三维工况分布参数(炉内气氛、颗粒物、污染物、炉内热负荷、炉壁热负荷分布等)实时监测及诊断和锅炉水冷壁内水动力、热力系统分布参数建模预测,构建多时间尺度大数据驱动的燃煤发电机组数字孪生系统,为开发智能锅炉/工业窑炉优化控制系统做出贡献。
关键词
三维温度场
燃煤电站锅炉
工业窑炉
成像模型
反演算法
Keywords
three-dimensional temperature field
coal-fired boiler
industrial furnace
radiative imaging model
inverse algorithm
分类号
TK16 [动力工程及工程热物理—热能工程]
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职称材料
题名
基于横向剪切干涉系统的液膜厚度分布检测
被引量：
1
2
作者
盛稳
余波
郭晗
周怀春
机构
中国矿业大学低碳
能源
与动力
工程
学院
江苏省智慧能源技术及装备工程研究中心
出处
《化工进展》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期743-751,共9页
基金
国家自然科学基金(51827808)。
文摘
测量液体薄膜的厚度在众多科学和工程领域中都具有重要的应用价值。本文基于横向剪切干涉技术,通过条纹追踪算法对相机拍摄得到的液膜干涉图像进行处理,研究了三角形与矩形竖直自由平面液膜的厚度分布及时间演变。实验结果表明,三角形液膜厚度范围为0.98~9.37μm,矩形液膜厚度范围为0.1~13μm。受重力影响,液膜厚度从顶部到底部逐渐增大,而在水平方向上液膜厚度分布均匀。随着时间的推移,重力排液导致液膜整体厚度逐步减小,顶部最薄弱处厚度率先到达最小值0.08μm后液膜整体破裂。进一步对矩形液膜进行分析,整个排液过程中液膜最大体积为2.66mm^(3),最大体积流量为0.28mm^(3)/s。此外,通过干涉条纹的分布变化可实现液膜表面流场可视化,为液膜微观表面流场研究提供了新的研究方法。
关键词
横向剪切干涉
液膜厚度
排液
两相流
光学测量
Keywords
lateral shearing interferometry
liquid film thickness
drainage
two-phase flow
optical measurement
分类号
TK31 [动力工程及工程热物理—热能工程]
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职称材料
题名
能量回收型脱湿工艺探讨
3
作者
刘峰
余波
吴家欣
机构
中国特种设备检测
研究
院
中国矿业大学低碳
能源
与动力
工程
学院
江苏省智慧能源技术及装备工程研究中心
出处
《冶金能源》
2022年第4期3-6,18,共5页
基金
国家重点研发计划项目(2021YFF0600604)。
文摘
目前常用的脱湿技术为冷凝降温技术,通过冷水机组制得冷冻水,送入脱湿器实现湿空气的降温脱湿。该技术不能有效利用脱湿的冷凝水冷量,且脱湿后的湿空气携带液态水会对后续生产设备和管道造成影响。文章提出一种能量回收型脱湿工艺,通过冷凝水冷量回收和脱湿后湿空气再热,提高入炉空气干度和温度,降低冷却塔循环水进出口水温温差,减少循环水蒸发水耗。结果表明:与传统冷冻脱湿工艺相比,能量回收型脱湿工艺可以降低系统冷量1.3%~1.9%,循环水回收湿空气冷量约占整个循环水冷量的12.3%~18.8%。
关键词
高炉
鼓风脱湿
节能
能量回收
Keywords
blast furnace
air dehumidification
energy saving
energy recovery
分类号
TF53 [冶金工程—钢铁冶金]
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职称材料
题名
作者
出处
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被引量
操作
1
燃煤电站锅炉及工业窑炉三维燃烧温度分布监测研究进展
周怀春
李框宇
安元
娄春
《洁净煤技术》
CAS
北大核心
2022
12
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下载PDF
职称材料
2
基于横向剪切干涉系统的液膜厚度分布检测
盛稳
余波
郭晗
周怀春
《化工进展》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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职称材料
3
能量回收型脱湿工艺探讨
刘峰
余波
吴家欣
《冶金能源》
2022
0
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职称材料
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