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新型等离子体点火技术在火电灵活性中的应用分析 被引量：4
1
作者 龚泽儒 王晓娜 +4 位作者 邹鹏 宋林波 吕俊复 朱新龙 郑艳丽 《锅炉技术》 北大核心 2024年第1期50-54,共5页
近年来在国家政策的主导下,风电等新能源得到了快速发展,新能源的消纳问题也随之凸显出来,灵活性调峰是解决这一问题的有效措施。等离子体点火技术是一项卓有成效的低负荷稳燃措施,可满足深度调峰需求,有效提高火电机组对新能源发电的... 近年来在国家政策的主导下,风电等新能源得到了快速发展,新能源的消纳问题也随之凸显出来,灵活性调峰是解决这一问题的有效措施。等离子体点火技术是一项卓有成效的低负荷稳燃措施,可满足深度调峰需求,有效提高火电机组对新能源发电的消纳能力。针对传统等离子体技术在火电灵活性应用中存在的问题,提出一种新型等离子体点火技术。该技术可使发生器阴极寿命提升至500 h以上,阳极寿命提升至1000 h以上;提高了煤质适应性,可适用于大部分燃用烟煤的电厂;而且点火过程中对燃烧器内燃强度有较好的控制,不易发生超温结焦现象。 展开更多
关键词 火电灵活性 等离子体点火 深度调峰 低负荷稳燃
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660 MW高水分褐煤机组等离子体点火技术应用 被引量：3
2
作者 李明 邹鹏 +3 位作者 李冰冰 蔡巍 程中杰 刘欣 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期52-59,共8页
等离子体点火技术变负载灵活性高,点火启动时间短,有害气体排放低,经济效益好,在煤电机组深度调峰改造中应用广泛,是电站锅炉实现低负荷稳燃的主要措施之一。近年来,中速磨煤机在燃用高水分褐煤机组中的推广为高水分褐煤等离子体无油点... 等离子体点火技术变负载灵活性高,点火启动时间短,有害气体排放低,经济效益好,在煤电机组深度调峰改造中应用广泛,是电站锅炉实现低负荷稳燃的主要措施之一。近年来,中速磨煤机在燃用高水分褐煤机组中的推广为高水分褐煤等离子体无油点火技术的应用提供了便利条件。然而,传统等离子体点火技术多适配于烟煤等优质煤种,对于燃用高水分低热值褐煤存在点火能量不足、需油枪辅助点火、燃油经济性差等问题。为此,开发了偏置浓缩狭缝式进粉多级筒结构等离子体点火煤粉燃烧器,在某入炉原煤全水分35%~40%的660 MW褐煤基建机组锅炉上开展变工况等离子体无油点火试验,分析了入炉煤质及机组操作参数对高水分褐煤无油点火特性的影响。基于点火试验结果,提出了等离子体燃烧器改进方案,在基准工况下,对高水分褐煤等离子体燃烧器进行数值模拟,对比讨论了燃烧器改造效果。点火试验结果表明,新型等离子体点火系统可点燃发热量10900~13400 kJ/kg的高水分褐煤,并实现机组无燃油启动,点火能力较强;燃烧器对煤质适应范围较小,点火能量过大,燃烧器中心筒与二级筒间隙较小,冷却效果较差,二级筒易超温,造成等离子体燃烧器二级筒结焦烧损;机组稳燃时,燃用胜利褐煤并投运等离子体发生器对锅炉NO_(x)排放基本没有影响。数值模拟结果表明,点火试验所用燃烧器由于一级燃烧筒内煤粉吸收等离子体热量过于集中而提前燃烧,燃烧筒壁面超温,导致内壁结焦;改进后燃烧器一、二级燃烧筒内中心火焰温度显著降低,在三级燃烧筒末端火焰温度趋近一致,燃烧器壁面最高温度为376℃,较改进前降低约74℃;改进方案减少了浓煤粉对一级燃烧筒入口端面的冲刷,提高了一级燃烧筒内煤粉量,优化了点火过程。因此,开发并优化新型等离子体燃烧器可实现宽煤质范围高水分褐煤机组稳定高效点火,为建成国内首座高水分褐煤无油电厂提供技术支撑。 展开更多
关键词 高水分褐煤 燃烧器 等离子体 数值模拟 无油点火
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燃机烟气与燃煤锅炉耦合燃烧技术
3
作者 赖金平 陈辉 +4 位作者 张文振 刘欣 李朝兵 何陆灿 葛铭 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期120-126,共7页
为有效利用燃机排烟热量,探索燃煤锅炉与燃机烟气耦合燃烧可行性。根据燃烧学基本理论,分析燃机烟气混入对燃煤锅炉的燃烧理论空气量、烟气量、燃烧器喷口速度等参数影响,提出燃机烟气与燃煤锅炉耦合燃烧技术方案。运用全尺寸数值模拟技... 为有效利用燃机排烟热量,探索燃煤锅炉与燃机烟气耦合燃烧可行性。根据燃烧学基本理论,分析燃机烟气混入对燃煤锅炉的燃烧理论空气量、烟气量、燃烧器喷口速度等参数影响,提出燃机烟气与燃煤锅炉耦合燃烧技术方案。运用全尺寸数值模拟技术,分析烟气耦合对燃煤锅炉燃烧特性影响。数值模拟结果表明,烟气耦合后燃煤锅炉火焰切圆直径变大;煤粉气流初始温度增加,挥发分析出提前,煤粉着火提前;燃煤锅炉烟气量增大,锅炉炉膛温度降低,水冷壁吸热量下降;炉膛出口NOx排放质量浓度由222.1 mg/m^(3)升至229.5 mg/m^(3),焦炭燃尽率由98.91%降至96.9%。结合数值模拟结果,分析烟气耦合后发电机组能耗。虽然机组发电煤耗较耦合前升高2.0 g/kWh,但燃机烟气的余热利用效率由约80%提升至约93%,折算机组煤耗降低10.98 g/kWh,全厂能耗降低8.98 g/kWh,表明燃机烟气与燃煤锅炉耦合燃烧技术方案可行。燃机烟气替代了大部分燃煤锅炉二次风量,通过燃煤锅炉空预器的风量大幅降低,造成空预器换热量大幅下降,排烟温度大幅升高,需在空预器后增加余热利用装置。 展开更多
关键词 燃机烟气 燃煤锅炉 耦合 燃烧特性 余热效率
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模型预测控制技术在SNCR脱硝系统的应用
4
作者 潘勤 高畅 隋海涛 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期579-585,共7页
循环流化床锅炉脱硝系统多采用非选择性催化还原(SNCR)工艺,喷枪布置在炉膛出口至分离器入口之间的水平烟道处,炉膛NO_(x)浓度测点缺失及烟气含尘量大导致只能依靠净烟气NO_(x)浓度进行反馈控制。为了解决循环流化床锅炉SNCR脱硝系统长... 循环流化床锅炉脱硝系统多采用非选择性催化还原(SNCR)工艺,喷枪布置在炉膛出口至分离器入口之间的水平烟道处,炉膛NO_(x)浓度测点缺失及烟气含尘量大导致只能依靠净烟气NO_(x)浓度进行反馈控制。为了解决循环流化床锅炉SNCR脱硝系统长期存在的自动化投入率低、氨逃逸大、控制效果不佳等问题,提出了基于模型预测控制(MPC)技术的SNCR脱硝优化控制方案,该方案利用烟气氧量、主蒸汽流量等参数进行前馈控制,利用净烟气NO_(x)浓度进行反馈控制,采用模型预测控制器替代PID控制器,建立相关变量间的阶跃响应模型关系。首先使用SIMULINK仿真软件搭建脱硝系统仿真模型,然后导入负荷、氧量等干扰变量的历史数据,最后进行脱硝控制效果的仿真、氧量测点吹扫的仿真、净烟气NO_(x)浓度测点吹扫的仿真。仿真结果表明净烟气NO_(x)浓度的实际值在设定值±5 mg/m^(3)波动;氧量测点吹扫期间,采取剔除烟气氧量干扰变量,只保留主蒸汽流量等措施,可以增强控制系统的抗干扰能力;净烟气NO_(x)浓度测点吹扫对控制系统影响很小。该优化控制方案应用于1台280 t/h高压循环流化床锅炉的SNCR脱硝系统,其氨水制备设备与喷枪布置位置距离较远,导致控制延迟较大,一直无法投入自动。优化控制系统投入后,净烟气NO_(x)浓度的波动幅度大幅减小,降低至±5 mg/m^(3)以内,喷氨量随着氧量和主蒸汽流量等前馈控制变量进行局部调整,随净烟气NO_(x)浓度的变化进行整体趋势调整,在遇到变负荷等工况时,喷氨量可快速增大至最高点然后缓慢下降,喷氨量的波动幅度比手动调节大幅降低,净烟气NO_(x)浓度的平均值由30 mg/m^(3)提高至42 mg/m^(3),降低喷氨量8%以上,表明模型预测控制技术在SNCR脱硝控制系统取得较好的效果。 展开更多
关键词 模型预测控制 SNCR 脱硝系统 喷氨优化 仿真
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煤种对氨煤混燃NO_(x)生成特性影响 被引量：2
5
作者 王耿辉 谢妍 +6 位作者 李君 刘欣 张文振 张超群 李明 牛涛 王赫阳 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第5期1808-1817,I0016,共11页
该文通过模拟一维炉内烟煤和无烟煤混氨燃烧的NOx生成过程,研究煤种对氨煤混燃NOx生成特性的影响。结果表明,烟煤混氨燃烧的NO排放随混氨比例增加呈先降低后升高趋势,而无烟煤混氨燃烧的NO排放随混氨比例增加呈先上升后降低趋势,并且明... 该文通过模拟一维炉内烟煤和无烟煤混氨燃烧的NOx生成过程,研究煤种对氨煤混燃NOx生成特性的影响。结果表明,烟煤混氨燃烧的NO排放随混氨比例增加呈先降低后升高趋势,而无烟煤混氨燃烧的NO排放随混氨比例增加呈先上升后降低趋势,并且明显高于烟煤。尽管两种工况的NO生成特性存在显著差异,但控制机制是一致的,即炉内NH_(3)的NO生成与还原反应路径在不同O_(2)环境中的持续竞争关系决定氨煤混燃最终的NO净生成量。在该文模拟工况中,NH_(3)晚于煤粉通入炉膛,使得NH_(3)燃烧晚于挥发分。挥发分的燃烧改变主燃区的O_(2)浓度,进而影响NH_(3)的反应环境和NO生成。由于烟煤和无烟煤的挥发分含量存在显著差异,挥发分燃烧后形成的O_(2)浓度分布各不相同,导致NO生成和还原反应路径之间的相对竞争关系截然不同,从而造成烟煤和无烟煤不同的NO生成与排放特性。 展开更多
关键词 烟煤 无烟煤 氨煤混燃 NOX排放量 数值模拟
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混氨比例及温度对氨煤混燃NO_(x)生成特性影响实验研究 被引量：1
6
作者 谢妍 王耿辉 +5 位作者 刘佳宁 李君 刘欣 张文振 张超群 王赫阳 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第2期452-460,I0004,共10页
氨煤混燃是减少燃煤电厂CO_(2)排放的一种可行方法,然而,高NO_(x)排放将是氨煤混燃所面临的主要挑战。为研究NO_(x)控制策略,该文在可灵活控制氨燃烧反应环境的一维氨煤混燃实验炉中对混氨比例(R_(NH3))、燃尽风率和炉膛温度对氨煤混燃N... 氨煤混燃是减少燃煤电厂CO_(2)排放的一种可行方法,然而,高NO_(x)排放将是氨煤混燃所面临的主要挑战。为研究NO_(x)控制策略,该文在可灵活控制氨燃烧反应环境的一维氨煤混燃实验炉中对混氨比例(R_(NH3))、燃尽风率和炉膛温度对氨煤混燃NO_(x)生成特性的影响进行实验研究。通过对O_(2)、NO_(x)等组分沿炉膛分布的监测,揭示氨煤混燃炉内的NO_(x)生成过程。结果表明,在NH_3与煤粉预混投入方式下,NO_(x)排放随R_(NH3)增加呈先上升后降低趋势,在混氨比例约为15%时达到最大值;燃尽风率增加使NO_(x)排放显著降低;炉内O_(2)浓度分布对NO_(x)生成起着关键作用,氨煤混燃的NO_(x)生成主要由燃烧初期富氧条件下NO的大量生成和燃烧后期乏氧条件下残余NH_3对NO的还原这两个过程构成。炉膛温度升高促进了煤粉燃烧对O_(2)的消耗,使NH_3燃烧发生在相对乏氧的环境,降低了氨煤混燃的NO_(x)排放。研究结果对全尺寸燃煤锅炉氨煤混燃系统的设计和运行具有一定意义。 展开更多
关键词 氨煤混燃 NO_(x) 氨逃逸 碳减排
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氨煤混合比例对氨的NO生成/还原反应路径影响 被引量：1
7
作者 韩静洋 谢妍 +6 位作者 李君 刘欣 张文振 张超群 李明 牛涛 王赫阳 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第8期3046-3055,I0016,共11页
混氨比例(R_(NH_(3)))是影响燃煤机组二氧化碳(CO_(2))减排效果的重要参数,虽然高R_(NH_(3))有利于CO_(2)减排,但可能会导致氮氧化物(NO_(x))排放的大幅升高,从而制约氨煤混燃技术的应用。为探究R_(NH_(3))对NO排放的影响机制,该文搭建... 混氨比例(R_(NH_(3)))是影响燃煤机组二氧化碳(CO_(2))减排效果的重要参数,虽然高R_(NH_(3))有利于CO_(2)减排,但可能会导致氮氧化物(NO_(x))排放的大幅升高,从而制约氨煤混燃技术的应用。为探究R_(NH_(3))对NO排放的影响机制,该文搭建氨煤混燃一维炉的反应器网络模型,采用NH_(3)的详细化学反应机理研究R_(NH_(3))对NH_(3)的NO生成和还原反应路径的影响。模拟结果可再现实验观测到的NO排放随R_(NH_(3))增加先上升后下降的变化趋势。结果表明,低R_(NH_(3))下,HNO/N浓度随R_(NH_(3))增加而上升是NO排放随R_(NH_(3))增加而上升的主要原因。然而,高R_(NH_(3))下,NH_(3)的脱氢反应消耗大量的H/OH自由基,使H/OH自由基浓度显著降低,从而抑制HNO/N与H/OH自由基的NO生成反应,使NO排放随R_(NH_(3))增加而降低。可知,NO生成随R_(NH_(3))增加先升后降趋势的根本原因是NO生成反应路径的初始步骤与最终步骤对H/OH自由基的竞争。 展开更多
关键词 氨煤混燃 混氨比例 CO_(2)减排 氮氧化物(NO_(x)) 化学反应动力学
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基于分布参数的电力电缆故障定位新型算法研究 被引量：30
8
作者 邢海瀛 袁汉川 +3 位作者 邓春 白恺 刘少宇 邹宏亮 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2011年第14期16-20,25,共6页
在分析地下电缆系统单相接地故障的等效电路的基础上,提出了一种基于分布参数和序网变换的电力电缆故障定位新算法。该算法考虑了三相电缆之间互感及线芯与外皮之间互感的影响,将高阶的三相故障系统矩阵转化为独立的序网矩阵,从发送端... 在分析地下电缆系统单相接地故障的等效电路的基础上,提出了一种基于分布参数和序网变换的电力电缆故障定位新算法。该算法考虑了三相电缆之间互感及线芯与外皮之间互感的影响,将高阶的三相故障系统矩阵转化为独立的序网矩阵,从发送端、故障点和接收端三处分别确立了序网方程和相量网络方程的多个边界条件,应用发送端的电压、电流等参数,最后通过牛顿-拉夫讯迭代法求解故障点位置。经过PSCAD/EMTDC仿真软件校验,该方法在不同的短路阻抗下均具有很高的精度。 展开更多
关键词 电力电缆 故障定位 序网矩阵 分布参数 牛顿-拉夫逊法
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动态颗粒间距下焦炭辅助劣质烟煤微波点火行为
9
作者 邹鹏 薛乃源 +3 位作者 周伟 李俊峰 高继慧 赵广播 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2704-2721,共18页
在我国电力系统中,以劣质烟煤、焦炭为代表的低挥发分煤产量巨大,但低挥发分特性限制了其在燃煤发电中的应用。微波技术已被证明能够通过其独特的非接触式加热方式以及等离子体效应高效快速地实现电磁能向热能转化,并实现额外挥发分的... 在我国电力系统中,以劣质烟煤、焦炭为代表的低挥发分煤产量巨大,但低挥发分特性限制了其在燃煤发电中的应用。微波技术已被证明能够通过其独特的非接触式加热方式以及等离子体效应高效快速地实现电磁能向热能转化,并实现额外挥发分的原位生成。然而,目前很少有研究将这种微波增强效应应用于劣质烟煤、焦炭等低挥发分碳基燃料的点火过程。为此,以劣质烟煤及其煤焦为代表,在单模态微波反应器中进行焦炭辅助劣质烟煤微波点火试验。对样品在反应过程中的微波吸收情况、温度变化情况、放电情况,以及反应各阶段残炭的结构、理化性质进行表征和分析,以探究微波与炭颗粒间的相互作用对焦/煤微波点火过程的强化规律。研究发现点火前期(煤样加热阶段)煤样温升主要依赖于样品在小流量(0.25 L/min)下的热量累积;中后期(挥发分-焦炭共燃阶段、焦炭燃烧阶段)可以观察到明显的炭颗粒间放电现象,由此引发的多点局域燃烧会形成多个“火核”强化燃烧,大流量(0.75 L/min)下强化效果更明显。在微波热效应及电效应共同作用下,煤样的石墨化度先上升后下降,吸波及热转化能力随之先升高后降低;煤样表面裂纹不断增多加深,析出的灰分先形成一层灰壳阻碍氧分子扩散,后发生岛状聚集使炭表面重新暴露。综合来看,少量的焦炭掺混(焦炭掺混比为25%)对劣质烟煤的吸波能力及点火效果具有显著提升,煤样在挥发分-焦炭共燃阶段中期时具有最佳的燃烧反应性,可以脱离微波作用区域,进行自持燃烧。 展开更多
关键词 微波 等离子体 点火 劣质烟煤 燃烧 焦炭
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塔式太阳能与燃煤互补复合发电系统技术经济性分析 被引量：3
10
作者 冯蕾 陈海平 +4 位作者 安连锁 徐玫 张衡 杨天亮 杨孝刚 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2361-2368,共8页
提出塔式太阳能与燃煤机组复合发电系统的优化集成方案,建立复合发电系统技术经济性评价的分析计算模型,以330 MW机组为例,对3种集成方案的技术经济性进行模拟计算。结果表明,塔式太阳能与燃煤机组复合发电系统的热功转换效率高于纯塔... 提出塔式太阳能与燃煤机组复合发电系统的优化集成方案,建立复合发电系统技术经济性评价的分析计算模型,以330 MW机组为例,对3种集成方案的技术经济性进行模拟计算。结果表明,塔式太阳能与燃煤机组复合发电系统的热功转换效率高于纯塔式太阳能低于燃煤机组,通过单方案判断、多方案比选和财务盈利能力的分析得出,塔式太阳能产生的蒸汽引入燃煤机组主蒸汽是较理想的选择,其热功转换效率约为42.8%,太阳能净发电成本为2.68$/k Wh。 展开更多
关键词 塔式太阳能 复合发电系统 热经济性 状态方程 技术经济
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基于机理与数据的液氨气化系统动态建模与控制
11
作者 刘渊 崔立明 +3 位作者 初伟 周末 崔子健 王印松 《热力发电》 北大核心 2025年第8期72-83,共12页
氨能作为低碳燃料在工业燃烧领域具有重要应用前景,但液氨气化环节的动态特性复杂,传统机理模型难以满足高精度控制需求。针对掺氨燃烧系统中液氨气化过程建模精度不足导致的控制不稳定问题,提出一种机理与数据融合的动态建模方法。通... 氨能作为低碳燃料在工业燃烧领域具有重要应用前景,但液氨气化环节的动态特性复杂,传统机理模型难以满足高精度控制需求。针对掺氨燃烧系统中液氨气化过程建模精度不足导致的控制不稳定问题,提出一种机理与数据融合的动态建模方法。通过建立基于热力学定律的非线性机理模型,结合基于递推模糊C均值(RFCM)聚类和递推最小二乘(RLS)算法的数据驱动模型,构建具有自适应权重优化的混合动态模型;进而开发解耦控制策略,实现气化系统的精准调控。实验验证表明:所提出的模型显著提升了液氨气化过程的预测精度,基于该动态模型的解耦控制方案实现了稳定的氨气供给,验证了机理与数据融合的动态模型对控制系统的有效性和工程实用性。该方法为氨燃料燃烧系统的智能控制提供了有效解决方案,对清洁能源技术的工程应用具有推广价值。 展开更多
关键词 煤氨混合燃烧 液氨气化 动态建模 RFCM-RLS算法 解耦控制 仿真分析
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氨/煤混燃中细颗粒物和氮氧化物生成特性的试验研究
12
作者 张勇 崔保崇 +4 位作者 阮仁晖 李明 蒋禾青 王学斌 谭厚章 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第4期154-162,共9页
近年来,氨气(NH_(3))作为一种富氢无碳燃料,被视为最具发展潜力的无碳可再生替代能源,将其与煤粉进行混合燃烧是降低火力发电过程中碳排放的有效方法之一。针对氨煤混燃过程中的细颗粒物和氮氧化物(NO_(x))排放,本研究在二段式一维沉降... 近年来,氨气(NH_(3))作为一种富氢无碳燃料,被视为最具发展潜力的无碳可再生替代能源,将其与煤粉进行混合燃烧是降低火力发电过程中碳排放的有效方法之一。针对氨煤混燃过程中的细颗粒物和氮氧化物(NO_(x))排放,本研究在二段式一维沉降炉上开展了NH_(3)/煤混燃实验,在NH_(3)/煤在高温区的长停留时间,探究了掺NH_(3)比例对细颗粒物、NO_(x)排放、氨逃逸和燃尽特性的影响。实验结果表明,细颗粒物产率随着掺氨比例先增加后降低,然后再次增加。在掺烧比例为30%时细颗粒物产率达到了最低,且低于纯煤工况。此外,随掺烧比例的增加,NO_(x)排放展现出了与细颗粒物产率相同的趋势,而NH_(3)逃逸随着掺烧比例增加而增加。随着掺氨比例的增加,NH_(3)对炉内CO的氧化呈现出双重影响,在掺烧比例低于30%时,NH_(3)为CO的氧化提供了额外的OH自由基,促进了CO的氧化;但超过30%后,NH_(3)氧化消耗了过多的氧气,抑制了CO氧化,导致CO排放呈现出先增加后降低的趋势。NH_(3)的气相反应促进了煤粉的脱挥发分反应,强化了煤粉颗粒的破碎,有利于其孔隙结构的发展,促进了半焦的氧化反应,飞灰未燃尽碳含量随着掺烧比例增加而逐渐降低。以上结果有利于进一步理解NH_(3)/煤混燃中污染物的排放特性,为大型燃煤机组大比例掺烧氨气技术的开发提供了数据支撑和理论指导。 展开更多
关键词 NH_(3)/煤混燃 燃烧特性 细颗粒物 NO_(x)排放
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40 MW燃煤锅炉混氨燃烧NO_(x)生成特性数值模拟
13
作者 刘佳宁 张文振 +5 位作者 刘欣 谢妍 李驰 李明 牛涛 王赫阳 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第5期69-79,共11页
氨煤混燃是燃煤机组实现碳减排最具潜力的技术发展方向之一。但由于NH_(3)燃料含氮量高,氨煤混燃可能导致锅炉NO_(x)排放的大幅上升,成为限制燃煤电厂采用氨煤混燃的主要瓶颈。因此,亟需深入研究氨煤混燃的NO_(x)生成特性,为实现锅炉混... 氨煤混燃是燃煤机组实现碳减排最具潜力的技术发展方向之一。但由于NH_(3)燃料含氮量高,氨煤混燃可能导致锅炉NO_(x)排放的大幅上升,成为限制燃煤电厂采用氨煤混燃的主要瓶颈。因此,亟需深入研究氨煤混燃的NO_(x)生成特性,为实现锅炉混氨燃烧NO_(x)排放的有效控制提供理论基础。以40 MW工业尺度燃煤锅炉为研究对象,采用CFD数值模拟研究混氨比(R_(NH_(3)))对锅炉NO_(x)生成的影响。锅炉NO_(x)排放质量浓度模拟结果表明:在20%燃尽风率下,锅炉NO_(x)排放质量浓度随R_(NH_(3))增加呈先升高后降低趋势,在R_(NH_(3))=5%时达到最大值197 mg/m^(3),在R_(NH_(3))=25%时降至95 mg/m^(3),低于纯燃煤工况的137 mg/m^(3)。模拟结果与40 MW锅炉混氨燃烧试验结果在定性和定量上皆良好吻合。NO_(x)排放随R_(NH_(3))增加的这种变化趋势是由于NH3燃烧存在NO生成和还原2条主要反应路径,NO在炉内的生成主要由燃烧初期高O_(2)体积分数下NO的生成和后期低O_(2)体积分数下NO的还原2个阶段构成,这2个阶段的NO生成和还原量综合决定了锅炉NO_(x)排放量。模拟结果显示,尽管随R_(NH_(3))增加,NO在炉内的整体生成和还原速率皆明显增加。但在R_(NH_(3))=0~5%,NO生成速率增速高于还原速率增速,而在R_(NH_(3))=5%~25%,NO还原速率增速则高于生成速率增速,使NO的净生成速率在R_(NH_(3))=0~25%呈先上升后下降的变化趋势,这是40 MW锅炉氨煤混燃试验所观测到的NO_(x)排放随R_(NH_(3))增加呈先升后降趋势的原因。研究结果揭示了NH3的NO生成和还原反应路径相互竞争机制对锅炉氨煤混燃NO_(x)排放的关键影响,为实现大容量燃煤锅炉氨煤混燃NO_(x)排放控制提供了理论参考。 展开更多
关键词 燃煤锅炉 碳减排 氨煤混燃 氮氧化物(NO_(x)) 数值模拟
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烟煤与贫煤挥发分含量差异对氨煤混燃NO_(x)生成特性影响
14
作者 刘欣 张文振 +4 位作者 王耿辉 谢妍 李明 牛涛 王赫阳 《热力发电》 北大核心 2025年第3期90-98,共9页
燃煤锅炉混氨燃烧是燃煤机组低碳化的主要技术发展方向之一。然而,由于氨含有大量氮(N),氨煤混合燃烧可能导致锅炉NO_(x)排放大幅升高。因此,能否实现NO_(x)排放控制是决定燃煤锅炉氨煤混燃技术可行性的关键因素之一。氨煤混燃NO_(x)生... 燃煤锅炉混氨燃烧是燃煤机组低碳化的主要技术发展方向之一。然而,由于氨含有大量氮(N),氨煤混合燃烧可能导致锅炉NO_(x)排放大幅升高。因此,能否实现NO_(x)排放控制是决定燃煤锅炉氨煤混燃技术可行性的关键因素之一。氨煤混燃NO_(x)生成过程不仅涉及氨的燃烧反应,还涉及氨与煤燃烧过程间的相互作用。不同煤种间的挥发分含量存在显著差异,可能影响氨煤混燃过程中氨的燃烧反应环境和NO_(x)生成。为此,采用可灵活调控氨燃烧环境的氨煤混燃实验台,对挥发分含量有显著差异的烟煤、贫煤混氨燃烧的NO_(x)生成特性进行了实验研究。结果表明:烟煤、贫煤混氨燃烧的NO_(x)排放量在不同混氨模式下皆随混氨比例增加呈现不同的变化趋势,烟煤、贫煤挥发分含量和其在燃烧初始阶段耗O_(2)量的显著差异,使氨在炉内所处的实际O_(2)环境显著不同,导致了氨的NO生成和还原反应在炉内的不同相对竞争关系,从而造成了烟煤、贫煤混氨燃烧的不同NO_(x)生成与排放特性。 展开更多
关键词 氨煤混燃 碳减排 NO_(x)排放 燃煤锅炉 挥发分
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基于时间权重的物理信息神经网络求解非稳态偏微分方程
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作者 韦昌 樊昱晨 +3 位作者 周永清 刘欣 李驰 王赫阳 《力学学报》 北大核心 2025年第3期755-766,共12页
物理信息神经网络(physics-informed neural networks,PINN)是一种将深度学习技术与物理模型相结合的计算方法,目前已经成为智能科学计算领域的研究热点.然而,传统的PINN在求解非稳态偏微分方程时,常因忽视动态系统的时间因果关系而出... 物理信息神经网络(physics-informed neural networks,PINN)是一种将深度学习技术与物理模型相结合的计算方法,目前已经成为智能科学计算领域的研究热点.然而,传统的PINN在求解非稳态偏微分方程时,常因忽视动态系统的时间因果关系而出现训练效率低下和预测精度不足等问题.为了解决这些局限性,文章提出了一种基于时间权重的物理信息神经网络(time-weighted physics-informed neural network,TWPINN).该模型通过引入可体现系统动态变化特征的时间权重函数,对损失函数进行了优化,以增强神经网络的时间因果关系.由于初始条件对于准确预测系统的动态行为具有决定性的作用,因此在TWPINN中,权重值会随着时间的推移而呈现单调递减的趋势,以确保模型对早期时间点采样数据赋予更高的重视.此外,TWPINN在训练过程中采用了一种动态权重调整策略,随着迭代次数的增加,模型会逐步调整对后续时间采样点的权重分配.这种策略使模型不仅能够捕捉到系统的初始状态和短期变化,而且显著提高了对长期演变趋势的预测准确性.为了验证TWPINN的性能,文章选取一维非稳态对流方程和一维非稳态反应扩散方程作为测试案例.结果表明,TWPINN在求解这两种方程时均能提供与基准解高度一致的预测结果,并且可以将预测误差控制在较低水平. 展开更多
关键词 物理信息神经网络 时间权重函数 对流方程 反应扩散方程
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燃煤锅炉混氨燃烧对炉内辐射传热影响
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作者 杨铁强 曹建军 +5 位作者 张文振 谢妍 刘欣 李明 牛涛 王赫阳 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第5期59-68,共10页
氨煤混燃是燃煤机组碳减排最具潜力的技术发展方向之一。但由于氨与煤在燃料热值、燃烧特性、燃烧产物成分及其辐射特性等方面均存在显著差异,氨煤混燃可能显著影响锅炉的传热分布和蒸汽参数,成为制约氨煤混燃在燃煤机组应用的潜在问题... 氨煤混燃是燃煤机组碳减排最具潜力的技术发展方向之一。但由于氨与煤在燃料热值、燃烧特性、燃烧产物成分及其辐射特性等方面均存在显著差异,氨煤混燃可能显著影响锅炉的传热分布和蒸汽参数,成为制约氨煤混燃在燃煤机组应用的潜在问题。为研究氨煤混燃对锅炉辐射传热特性的影响,构建了适用于氨煤混燃的三维CFD数值模型,并对氨煤混燃条件下的炉膛流场、温度场及传热分布特性进行了数值模拟研究。由于在氨煤混燃条件下,烟气中CO_(2)和H_(2)O成分将随混氨比例在很宽的范围内变化,远超出目前煤燃烧CFD模型计算气体辐射吸收系数所普遍采用的Smith灰色气体加权和(Weighted-sum-of-gray-gases,WSGG)模型的适用区间,使计算无法准确体现炉内辐射气体成分变化对辐射传热的影响。为此,将适用于更宽烟气成分范围的Johansson WSGG模型结合进入CFD数值模型框架,使模型适用于锅炉氨煤混燃辐射传热的计算。在此基础上,对某600 MW锅炉不同混氨比例条件下的炉内流场、温度及辐射传热特性与纯煤燃烧工况进行了对比分析。研究结果表明,采用Simth WSGG模型计算炉内烟气辐射系数在高混氨比例下将显著高估水冷壁的辐射吸热量;在入炉总热值不变条件下,由于入炉空气量和炉内烟气量相近,氨煤混燃工况与纯煤燃烧工况具有相近的流场分布和温度分布。因此,低混氨比例下(<20%)氨煤混燃不会显著影响锅炉水冷壁的辐射吸热量。 展开更多
关键词 氨煤混燃 辐射传热 CO_(2)减排 灰色气体加权和模型
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煤氨混燃对600 MW燃煤锅炉燃烧与炉膛传热兼容性影响
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作者 孔祥玮 崔利群 +5 位作者 李雄威 崔立明 牛涛 张文振 周末 陈亮 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第5期50-58,共9页
为了探明大比例氨掺烧对燃煤锅炉的燃烧与炉膛传热的影响,以某600 MW四角切圆燃煤锅炉为研究对象,通过数值模拟探讨了不同掺氨比例下炉膛燃烧及传热特性,分析了锅炉炉膛对掺氨的燃烧和传热兼容匹配特性。研究结果表明:各燃烧器均匀喷氨... 为了探明大比例氨掺烧对燃煤锅炉的燃烧与炉膛传热的影响,以某600 MW四角切圆燃煤锅炉为研究对象,通过数值模拟探讨了不同掺氨比例下炉膛燃烧及传热特性,分析了锅炉炉膛对掺氨的燃烧和传热兼容匹配特性。研究结果表明:各燃烧器均匀喷氨条件下,掺氨比例在0~50%掺氨燃烧对炉膛速度场的影响较小,燃烧器四角切圆保持良好,虽炉膛纵向烟气流动速度有所增加,但不影响燃烧稳定性。相比纯煤燃烧时,50%掺氨情况下的平均烟速增加9.4%,炉膛出口烟气速度提升约1.5 m/s。这是掺氨燃烧后炉膛内烟气总量增多所致,50%掺氨比时燃烧产生的烟气总量较纯煤燃烧增加约10%。掺氨燃烧后炉内火焰温度明显降低,这一现象归因于NH3的理论火焰温度低于煤的理论火焰温度,在保持炉内总输入热量不变的条件下,掺氨燃烧后烟气流量和比热容的增大共同导致了温度降低。此外,随着掺氨比例的增加,炉膛折焰角截面烟温略微降低,折焰角处高温区主要集中在炉膛中心区域,表明0~50%比例掺氨燃烧不会导致炉膛壁面发生超温结渣现象,保证了锅炉的安全稳定运行,但炉膛辐射换热能力减弱。炉膛出口处NH3摩尔分数几乎为0,表明氨在炉内完全燃烧且无逃逸现象。掺氨燃烧后,炉膛壁面热通量分布比纯煤燃烧更为均匀,炉膛换热量略有减小。综上,该锅炉对掺氨0~50%时的燃烧和传热具有较好的兼容性,研究结论可为燃煤锅炉煤氨混燃技术提供理论和技术指导。 展开更多
关键词 煤/氨混燃 数值模拟 掺氨比例 燃烧与传热 兼容性
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深度空气分级模式下煤氨混燃NO_(x)生成特性的试验研究
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作者 崔立明 李雄威 +5 位作者 张仪祥 张素 初伟 李明 谭厚章 王学斌 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第4期78-84,共7页
在全球碳减排的背景下,氨作为一种廉价、安全、易储存和运输的零碳燃料越来越受到关注。利用氨来替代煤炭燃烧发电,是促进清洁能源消纳、减少碳排放的重要途径。氨热值低、燃烧速度慢和NO_(x)排放高是在燃煤锅炉中掺烧氨时所面临的难点... 在全球碳减排的背景下,氨作为一种廉价、安全、易储存和运输的零碳燃料越来越受到关注。利用氨来替代煤炭燃烧发电,是促进清洁能源消纳、减少碳排放的重要途径。氨热值低、燃烧速度慢和NO_(x)排放高是在燃煤锅炉中掺烧氨时所面临的难点。在两段式沉降炉反应系统开展了深度空气分级条件下煤氨混燃的试验,研究了温度、分离二次风比、掺氨方式对煤氨混合燃烧时NO_(x)生成特性的影响。试验结果表明,一次风掺氨时,NO排放随温度升高单调增加,在1200℃后排放急剧升高;NO随分离二次风比的增加先降低后上升,最佳分离二次风比在30%左右。分离二次风掺氨时,由于NH3的SNCR效应,NO排放在1100℃以下都较低,低掺烧下甚至与纯煤燃烧相当,随着分离二次风比的增加,NO排放先下降后上升,最佳分离二次风比为20%。试验证明通过调整合适的反应温度和配风可以在掺烧比低于20%时控制煤氨混燃NO排放与纯煤燃烧相比不增加,且CO排放和飞灰含碳量都低于纯煤燃烧。 展开更多
关键词 氨 掺烧 空气分级 掺烧方式 NO_(x)
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基于物联网与智能控制的翻车机环保系统优化研究
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作者 葛玉生 孙英起 +2 位作者 梁正剑 周劲松 董永胜 《绿色中国》 2025年第2期157-159,共3页
在工业自动化程度日益提高,环保要求愈发严格的当下,翻车机作为处理煤炭、矿石这类大宗物料的关键设备,其智能环保控制系统的优化,已然成为提升作业效率、降低环境污染的核心技术之一。本文探讨了基于通信技术的翻车机智能环保控制系统... 在工业自动化程度日益提高,环保要求愈发严格的当下,翻车机作为处理煤炭、矿石这类大宗物料的关键设备,其智能环保控制系统的优化,已然成为提升作业效率、降低环境污染的核心技术之一。本文探讨了基于通信技术的翻车机智能环保控制系统的优化途径,分析了数据采集技术优化、无线通信架构设计、智能控制算法改进以及通讯协议改良等方面的技术创新与实际应用。 展开更多
关键词 物联网 智能控制 翻车机 环保系统 优化
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参数化CAD/CAE集成的直齿轮接触应力分析
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作者 张荣闯 于建智 赵玉倩 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第5期236-241,共6页
针对传统齿轮接触性能CAD/CAE集成中的模型转换精度损失和重复建模的问题,提出了基于NX平台的参数化CAD/CAE集成的直齿轮接触应力分析方法;首先,在CAD建模中,结合直齿轮几何参数与渐开线齿廓、过渡曲线的数学模型,实现直齿轮的参数化设... 针对传统齿轮接触性能CAD/CAE集成中的模型转换精度损失和重复建模的问题,提出了基于NX平台的参数化CAD/CAE集成的直齿轮接触应力分析方法;首先,在CAD建模中,结合直齿轮几何参数与渐开线齿廓、过渡曲线的数学模型,实现直齿轮的参数化设计和自动装配;其次,在CAE仿真中,以三齿齿轮装配CAD几何模型作为输入,构造齿轮接触应力有限元计算过程,重点探讨了直齿轮网格划分、材料属性定义、接触属性定义以及载荷施加等前处理实施过程;然后,描述了基于NX二次开发的直齿轮CAD/CAE集成系统开发流程;最后,齿轮接触应力仿真结果与理论计算进行比较,具有良好的一致性,验证了所开发程序的准确性与有效性。研究为齿轮CAD/CAE集成设计与分析提供了一个高效便捷的仿真途径。 展开更多
关键词 参数化 直齿轮 CAD/CAE 接触应力 有限元 NX二次开发
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