燃煤火電機組煤粉濃度超聲檢測機理與方法研究

《燃煤火電機組煤粉濃度超聲檢測機理與方法研究》是依託東南大學，由王培紅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：燃煤火電機組煤粉濃度超聲檢測機理與方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王培紅
• 依託單位：東南大學

中文摘要

火電機組燃煤鍋爐一次風管道中空氣與煤粉的混合流動是具有稀疏固相特徵的複雜氣固兩相流動，實現固相（煤粉）濃度檢測是鍋爐燃燒最佳化面臨的技術難題之一。本項目開展燃煤鍋爐煤粉濃度的超聲檢測機理與方法研究。首先，構建實驗平台用於機理和實驗研究；其次，採用機理分析與實驗測試相結合的方法，設計與煤粉濃度、煤粉顆粒粒徑、物性參數及超聲頻率相關的多因素多水平正交實驗，研究風粉兩相流中超音波的衰減機理和聲速傳播特性，建立適用於燃煤鍋爐風粉兩相流的超聲衰減和聲速傳播特性模型（簡稱超聲回響機理模型）及其樣本矩陣；第三，開展證據理論研究，提出一種證據反演推理算法，用於實現由超聲回響機理模型（或樣本矩陣）反演測算獲得煤粉濃度，該方法具有較高的算法適用性、計算複雜度小等特點，可用於線上實時反演，確保提出的煤粉濃度超聲檢測方法可用於實時檢測。本項目研究成果對實現鍋爐燃燒最佳化、提高燃燒效率、降低燃燒污染物排放具有重要意義。

結題摘要

燃煤火電機組煤粉濃度的檢測，對於電廠的安全、經濟、高效運行具有重要意義。但其過程的複雜性和隨機性致使參數的檢測比較困難。本項目對用超聲法檢測煤粉濃度進行了研究。 第一，基於ECAH模型建立了稀疏氣固兩相流的反演模型，通過數值模擬，研究了稀疏氣固兩相流固相粒徑、濃度以及物性參數與超聲頻率和衰減係數之間的關聯規律，為搭建稀疏氣固兩相流自由落體實驗台和正交試驗方案奠定基礎。 第二，建立了驗證稀疏氣固兩相流固相粒徑、濃度和物性規律的自由落體實驗台。基於LabVIEW開發了用於實驗的控制和數據的採集與處理的超聲測量系統。在稀疏氣固兩相流自由落體實驗台上，對固相粒徑、固相濃度、超聲頻率和衰減係數進行了正交試驗；獲得不同固相粒徑和超聲頻率下，超聲衰減係數與固相濃度的關聯關係，研究了超聲在稀疏氣固兩相流中的傳播機理。 第三，建立了模擬電廠一次風管道環境的風粉系統實驗台。在風粉（空氣與煤粉兩相流）系統實驗台上，測試了溫度、濕度、氣相流速等因素對風粉系統煤粉濃度的影響，建立了相關因素的修正模型；驗證了超聲在稀疏氣固兩相流中的傳播機理；構建包含顆粒粒徑、濃度、超聲頻率和超聲衰減係數的風粉系統煤粉濃度樣本集，並對樣本集的有效性進行了驗證。 第四，基於處理不精確和不確定信息的證據理論，提出了基於廣義T範數融合的證據回歸算法；基於風粉系統煤粉濃度樣本集構建了證據樣本集，建立了包含風粉系統煤粉濃度置信區間的證據回歸反演模型。