循环流化床锅炉动态仿真试验平台研制

针对循环流化床燃烧与运行的本质特点,建立了以床内全部未燃烬碳为对象的残碳动力学燃烧及动态能量平衡数学模型,加上以排渣量为主动操作量的动态物料平衡模型、考虑流化床压降与风量间相互作用的复合压降模型、以及有关流动参数及传热系数分布特性的考虑,构成了基本反映循环流化床本质特性的完整动态数学模型.借助先进图形化建模工具,建立了包括流化床燃烧系统、蒸汽发生器系统和各种辅助系统在内的循环流化床锅炉系统仿真平台,并为控制策略研究和控制系统测试设置了必要的接口.仿真计算及实验验证了模型及平台的正确性及实时性.     

440 t/h循环流化床锅炉整体动态模型及仿真

建立循环流化床锅炉的整体动态模型对循环流化床锅炉设计、生产优化、自动控制系统的开发研究等有至关重要的影响.本文在综合分析循环流化床锅炉床温和汽包压力的动态特性的基础上,采用集中参数化的方法,分别建立了燃烧系统模型和汽水系统模型;并通过炉膛传热量,将燃烧系统模型和汽水系统模型结合起来,从而建立了以给煤、一、二给风为输入变量的循环流化床锅炉的整体动态模型.并对所建立的模型方程进行仿真,结果分析证实了该模型的正确性.     

循环流化床锅炉不同负荷下燃烧份额的分布研究

为了预测循环流化床锅炉的热力性能,对不同负荷下循环流化床锅炉的燃烧份额分布进行了研究。依据大量变工况试验获得的循环流化床锅炉固体物料浓度沿炉膛高度的分布,通过物料平衡和能量平衡的建模研究,分析了不同工况下燃烧份额的分布,透视出流化床锅炉负荷由大到小,运行状态由循环床到鼓泡床间的迁移变化。得出了燃烧份额随负荷的变化规律,为循环流化床锅炉热力性能和动态特性的研究提供了一定的技术支持。     

循环流化床锅炉动态模型与仿真

循环流化床 ( CFB)燃烧是一项高效、低污染的技术。建立了 CFB锅炉的动态数学模型。模型沿气体和固体的主要流动方向将流化床系统划分成连续的一系列小室 ,在每一小室内对各物质建立质量和能量的非稳态方程。同时 ,模型考虑了气固两相流动、煤颗粒燃烧、SOx、NOx 的生成与还原反应及受热面上的热传递。对一台 3 5 t/h CFB锅炉进行了动态仿真计算。计算结果表明 :该模型可以准确反映所仿真锅炉的动态特性。该模型可以预测锅炉特性 ,为设计和运行提供指导 ;可用于开发模拟培训仿真器 ;还可以为控制策略的选择和控制系统的设计提供指导     

440t／h循环流化床锅炉汽冷式旋风分离器动态仿真

以440t／h循环流化床锅炉汽冷式旋风分离器为研究对象，建立了对象的动态数学模型．在数学模型的基础上，采用高级连续系统仿真语言（ACSL）建立了对象的仿真模型．通过仿真试验及分析，证明了模型的正确性，该模型能为旋风分离器的运行及优化设计提供一定的理论指导．     

410t／h Pyroflow循环流化床锅炉流动过程数学模型

采用小室模型建立了引进４１０ｔ／ｈ Ｐｙｒｏｆｌｏｗ循环流化床锅炉燃烧系统的流动过程数学模型。模型模拟了循环流体床内的“核心－环”流动结构,考虑了给料爆裂,固体颗粒摩损以及床料的宽筛分特性。数值仿真结果表明该循环流化床锅炉具有流动性能,高温旋风分离器分离效率高的特点。     

在煤矿循环流化床锅炉仿真中RBF神经网络的应用

为了解决煤矿循环流化床锅炉燃烧实时动态数学模型的高阶、多变量微分方程不易求解等问题,提出利用RBF神经网络实现该模型的参数辨识,并提出利用小生境克隆选择算法提高RBF网络学习算法的收敛性。通过SNCC循环流化床仿真系统的数字仿真验证,算法具有良好的收敛性和逼近效果,并避免了传统模型的复杂微分方程求解过程。     

基于Aspen平台的Oxy-CFB燃烧侧动态特性模拟

以某循环流化床富氧燃烧中试系统为模拟对象,借助Aspen Plus流程模拟软件搭建了Oxy-CFB燃烧系统的稳态模型.在此基础上针对动态过程模拟进行改进,并利用Aspen Dynamics平台建立了该燃烧系统的动态模型,利用试验数据对模拟结果进行了验证.基于动态模型对Oxy-CFB床温以及燃烧排放产物中二氧化碳、氧气、一氧化碳、一氧化氮等进行了仿真研究.研究表明,基于Aspen平台的动态过程模拟为Oxy-CFB锅炉燃烧系统的动态特性分析提供了新的研究手段,模拟所得的床温及烟气各组分随给煤量、一次风量阶跃变化的动态响应规律可为今后Oxy-CFB燃烧系统的控制设计提供重要依据.     

循环流化床中粒子速度场

利用三维粒子动态分析仪(PDA)测量了流化床冷态模型中的三维粒子速度,测量了循环流化床内的湍流能量,也对粒子的轴向空隙率进行了测量.实验结果证明了循环床的环一核流动结构的存在,也对循环流化床的气动力特性提供了有价值的数据.     

循环流化床锅炉煤燃烧效率研究

人们已经认识到飞灰含碳量是燃煤循环流化床锅炉的重要问题．它影响了燃烧损失和锅炉效率．在循环流化床实验台上对六种煤的燃烧进行了研究,与燃用相同煤种的循环流化床锅炉的结果比较,并与热重分析(TGA)数据关联,结果表明,飞灰含碳量不仅受运行参数如床温、过量空气系数、配风情况、床存量及床质量的影响,而且受煤特性影响,煤本身的反应活性是最主要的．利用热重分析(TGA)数据可以预测该燃料在循环流化床锅炉燃烧时的飞灰含碳量。     

油页岩固定床干馏过程三维数值模拟

主要研究了固定床内油页岩干馏过程的三维数值模拟。通过对固定床内气固相间传热传质过程的分析,建立了完整的气固两相传热传质模型,并采用多孔介质模型与流动模型相结合,将干馏过程中水分析出和干馏油气的析出过程通过用户自定义接口添加到模拟过程中。针对实际工况进行了模拟研究并与实验结果进行比对,吻合程度较好。此外,分别从进气速度和进气温度等方面进行对比分析,研究结果表明当进气速度提高0.5倍时,干馏进程加快1 600 s。当进气速度降低0.5倍时,干馏进程延缓4 200 s,换热效率明显降低。进气温度提高100℃,干馏进程加快600 s,油页岩中干酪根热解过程前期水分最大蒸发速率提高约11.4%。当进气温度降低100℃时,干馏进程延缓1 300 s,干酪根热解过程前期水分最大蒸发速率降低约24.7%。在气体热载体和传质过程的共同作用下,靠近进气位置的底部颗粒与周围环境气体中水蒸气及干馏油气之间的浓度梯度小于上部颗粒,这也是固定床内上部颗粒干馏进程较慢的一个重要原因。     

化学吸附式制冷吸附床的模拟研究与结构分析

吸附床的传热传质性能的优化是提高吸附式制冷系统制冷效率的重要方法。利用FLUENT软件对使用CaCl2-NH3为吸附工质对的化学吸附制冷系统中的吸附床进行了数值模拟研究,分析了吸附床解吸过程中温度场和单位质量吸附剂制冷量（SCP）的变化规律,并对不同填充直径和每层填充厚度的吸附床进行了性能分析,结果显示在填充总量一定时,吸附床的填充直径越小,系统的制冷效率越高。     

大颗粒流化床传热数值模拟与气固传热模型比较

采用欧拉-欧拉模型对GeldartD类颗粒气固流化床的非定常传热过程进行了模拟,比较了包括Gunn模型在内的6种不同的气固传热系数模型.通过模拟二维流化床发现,基于6种气固传热模型得出的平均壁面传热系数与文献的实验关联式相差不大,但是6种模型给出的局部气固传热系数呈现较大的差别,其原因在于不同模型中的两个主要影响参数颗粒雷诺数和床层空隙率的贡献不同.比较了6种气固传热模型之后,采用Gunn模型对D类颗粒的流化床进行了模拟和分析,结果表明:尽管存在较大的气泡和一定程度的腾涌,D类颗粒流化床可以实现稳定的流化.从流化床内的温度分布的演化来看,D类颗粒流化床的传热均匀性不存在问题,较大的颗粒直径和较大的气泡并未造成传热问题.     

活性炭固定床上氯苯气体的吸附过程

研究了氯苯气体在活性炭固定床上的吸附过程。对不同温度下氯苯在活性炭中的吸附特性进行了测定,并用过热蒸气对活性炭吸附的氯苯进行了脱附回收。采用线性平衡吸附体系的动力学模型对实验数据进行关联,得到了活性炭吸附氯苯的总传质系数和吸附带长度。结果表明:吸附温度升高时,总传质系数减小,吸附带长度增大。根据模型计算得到的穿透曲线与实验结果进行比较,两者吻合较好。     

随机堆积床内甲烷/空气预混燃烧过程的数值模拟

通过离散元软件LIGGGHTS重现球体的重力堆积过程,建立三维随机堆积床几何模型.利用大涡方法结合双温度模型以及EBU-Arrhenius燃烧模型,模拟了甲烷/空气预混气体在堆积床内预混合燃烧过程.通过将模拟结果与实验数据对比验证了模型的有效性,在此基础上对随机堆积床内部的火焰分布结构、火焰面形状及温度分布规律等进行了分析.模拟结果表明:在燃烧后期,堆积床内的小球温度要高于同一高度上气体的温度,这体现了多孔介质良好的蓄热能力;壁面与轴线间的火焰面高度差远远小于无多孔介质的管内燃烧情况,表明随机堆积床可以通过分割火焰来提高燃烧的均匀性和稳定性.     

模糊神经网络自适应控制在循环流化床锅炉燃烧控制系统中的应用研究

循环流化床锅炉是一种比较复杂的被控对象,采用常规的控制方法难以收到好的控制效果。在本文中,根据模糊控制理论和神经网络技术,一种模糊神经网络控制器被提出,通过对神经解耦网络的合理设计,使得该控制器不但可以适应被控对象的变参数运行工况,而且可以实现循环流化床锅炉燃烧过程主汽压力与床层温度的解耦。仿真试验和现场应用结果证明,本文提出的模糊神经网络控制器对循环流化床锅炉燃烧过程具有良好的控制效果。     

预测循环流化床L阀颗粒质量流量的改进BP算法

在采用相对误差函数、训练集重组、增加惯性项、参数动态变化、权矩阵随机变化量等措施对传统的BP神经网络算法改进的基础上,利用改进的BP神经网络算法建立了循环流化床L阀固体颗粒质量流量的预测模型,得出了循环流化床L阀的充气位置、充气方式和充气体积流量与固体颗粒质量流量之间的映射关系,获得了对循环流化床L阀固体颗粒质量流量较好的预测结果.     

基于分形理论的河床表面形态量化方法研究

提出以河床表面分形维数从整体上量化河床形态,并依据表面积—尺度法原理,在对现有面分维计算方法的表面积估算、边界处理及无标度区判断等方面进行改进的基础上,给出了适用于具有不规则边界的表面分形维数计算方法,该方法对河床表面分维计算具有较好的适用性.将典型河段的年内冲淤变化、局部河势、河型与河床表面分形维数变化结合起来,说明了河床表面形态具有一定的分形特征,河床表面分形维数可随着河床的冲淤变化而改变,河床形态冲淤起伏愈剧烈,则河床表面分形维数愈大,其能定量反映河床形态的复杂程度,可用于河势量化分析、河型判别以及河道形态阻力计算等相关问题研究.