一种基于场协同思想的燃煤锅炉NOx排放分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112382344A(43)申请公布日2021.02.19(21)申请号202011181828.3(22)申请日2020.10.29(71)申请人上海电力大学地址200090上海市杨浦区平凉路2103号(72)发明人袁卓曾卓雄刘应立(74)专利代理机构南京禹为知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32272代理人朱宝庆(51)Int.Cl.G16C20/10(2019.01)G06F30/20(2020.01)G06T17/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种基于场协同思想的燃煤锅炉NOx排放分析方法(57)摘要本发明公开了一种基于场协同思想的燃煤锅炉NOx排放分析方法，包括，利用燃煤锅炉实际设计的结构数据和运行参数数据，建立三维锅炉模型并进行燃烧仿真实验；根据燃烧仿真实验条件下的燃烧结果与同条件下燃煤锅炉实际运行的燃烧结果对比分析，验证燃烧仿真结果的准确性；对燃煤锅炉燃烧过程中温度场、速度流场、NOx浓度场进行场协同性分析，从能量流、动量流、物质流3个角度明析锅炉热系统的热、质、气及其转换关系；采用插值拟合策略，获得锅炉炉膛内温度、速度、NOx浓度的相关数学表达式，进一步分析燃煤锅炉设计、燃烧运行、污染物控制的联系规律。本发明为多场耦合、燃态复杂的锅炉热系统提供一种NOx排放的分析和预测方法。CN112382344ACN112382344A权利要求书1/2页1.一种基于场协同思想的燃煤锅炉NOx排放分析方法，其特征在于：包括，利用燃煤锅炉实际设计的结构数据和运行参数数据，建立三维锅炉模型并进行燃烧仿真实验；根据所述燃烧仿真实验条件下的燃烧结果与同条件下燃煤锅炉实际运行的燃烧结果对比分析，验证所述燃烧仿真结果的准确性；对所述燃煤锅炉燃烧过程中温度场、速度流场、NOx浓度场进行场协同性分析，从能量流、动量流、物质流3个角度明析锅炉热系统的热、质、气及其转换关系；采用插值拟合策略，获得所述锅炉炉膛内温度、速度、NOx浓度的相关数学表达式，进一步分析所述燃煤锅炉设计、燃烧运行、污染物控制的联系规律。2.根据权利要求1所述的基于场协同思想的燃煤锅炉NOx排放分析方法，其特征在于：获得所述相关数学表达式包括，构建温度梯度和速度矢量的协同角β表达式，同时获取所述炉膛高度方向上的若干处的水平横截面上的温度分布图、速度分布图、协同角分布图、NOx浓度分布图；基于所述协同角分布图、所述温度分布图和所述速度分布图分析所述锅炉炉膛内温度场和所述速度流场的协同程度和变化规律；基于所述NOx浓度分布图研判所述锅炉炉膛内温度场和所述速度流场的协同程度对所述NOx的生成及迁移的影响；获取所述炉膛高度方向上的若干处的横截面上的平均温度值、平均速度值、平均NOx浓度值、平均协同角值，利用所述插值拟合策略建立沿炉膛高度方向上平均温度变化的数学表达式、平均速度变化的数学表达式、平均NOx浓度变化的数学表达式、平均协同角变化的数学表达式；基于所述数学表达式进一步得到关于NOx浓度变化与所述温度场和所述速度流场的协同程度的所述数学表达式。3.根据权利要求2所述的基于场协同思想的燃煤锅炉NOx排放分析方法，其特征在于：所述锅炉模型为1:1尺寸建模，所述燃烧仿真实验是基于所述燃煤锅炉实际燃烧运行工况条件进行。4.根据权利要求2或3所述的基于场协同思想的燃煤锅炉NOx排放分析方法，其特征在于：所述燃烧结果包括，所述锅炉出口处的氧气浓度值和所述NOx浓度值；所述验证仿真燃烧结果的准确性包括，所述燃烧仿真结果和所述燃煤锅炉实际运行结果误差小于或等于5％。5.根据权利要求4所述的基于场协同思想的燃煤锅炉NOx排放分析方法，其特征在于：所述温度梯度和所述速度矢量的所述协同角β包括，β-协同角，取值范围0～90°T-温度2CN112382344A权利要求书2/2页U-速度矢量x，y，z-三维正交坐标系u，v，w-三维正交坐标系下的速度分量其中，所述协同角β的物理意义是指协同角越小，其温度场和速度流场协同程度越高，沿速度矢量方向，传热速度越快，温升也越快；反之，其协同程度越低，沿速度矢量方向，传热速度越慢，温升也较慢。6.根据权利要求5所述的基于场协同思想的燃煤锅炉NOx排放分析方法，其特征在于：所述炉膛高度方向上的若干处的水平横截面依次为一次风水平横截面、二次风水平横截面、分离燃烬风(SOFA风)水平横截面、炉顶水平烟道处横截面。7.根据权利要求6所述的基于场协同思想的燃煤锅炉NOx排放分析方法，其特征在于：基于同一炉膛高度横截面上的温度分布、速度流场分布、协同角分布分析所述锅炉炉膛内温度场和所述速度流场的所述协同程度及所述变化规律。8.根据权利要求7所述的基于场协同思想