炉内弥散介质辐射传递特性及燃烧过程优化控制研究

论文题目: 炉内弥散介质辐射传递特性及燃烧过程优化控制研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 工程热物理

作者: 黄群星

导师: 池涌,严建华,岑可法

关键词: 散射,谱带模型,滤波反投影,逆向,专家系统,燃烧优化

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着世界经济的发展,能源与环境的问题越来越严峻,四角切圆煤粉燃烧锅炉作为我国电力供应的主力机组,是国内石化燃料的主要消耗者和大气污染物的重点排放者,保证炉内燃烧过程的安全性,稳定性和经济性对于国民经济的可持续发展有着重要的现实意义。然而由于锅炉燃烧过程的复杂性以及现场测量条件的限制,导致常规的接触式测量方式无法用于炉内燃烧过程的分析和诊断。近几年来,随着光电检测技术的发展,基于炉内燃烧介质本身辐射特性的辐射能监测与分析技术成为目前国内外炉内燃烧诊断的一个新的研究方向。本课题的研究目的是在详细考察炉内介质辐射特性的基础上,利用辐射能与锅炉燃烧过程参数的对应关系,结合人工智能技术为优化炉内燃烧提供可视化的指导依据和可行的解决方案。基于瑞利和Mie散射理论,对炉内不同成分的固体颗粒辐射特性进行了研究,利用逐线计算模型和谱带模型对炉内主要气体成分的吸收系数进行了计算讨论,并考察了气体吸收谱带的压力和温度增宽效应。同时我们还计算了固体粒子云和气固混合介质的辐射特性,并通过实验分析了基于多波长消光法的遗传算法粒度谱重建和基于可调谐激光器的气体浓度和温度测量技术。在介质辐射特性计算的基础上,对炉内辐射传递进行了数值模拟研究。利用FLUENT等CFD数值模拟软件计算得到炉内介质浓度与温度的分布,建立了三维逆向Monte Carlo辐射传热计算方法,并模拟计算了四角切圆煤粉炉内不同高度上CCD探测器所接受辐射能的变化特性。提出了基于神经网络的快速映射算法和基于插值滤波反投影的快速算法来满足炉内燃烧过程分析的实时性要求。研究了人工智能推理技术在炉内燃烧诊断分析中的应用,建立了燃烧诊断专家知识库,对智能推理和搜索技术在燃烧诊断的应用进行了探讨,研究了炉内燃烧过程安全性,稳定性和经济性的分析方法。针对目前燃烧过程燃料控制中存在的时滞性问题,对基于辐射能的燃烧优化控制进行了深入实验和可行性研究。通过回归分析得到了辐射能与锅炉运行参数之间的对应关系。计算了燃烧过程传递函数的时间常数,并给出了以辐射能作为燃料调整提前反馈量的逻辑控制方案。

论文目录:

第一章绪论

§1．1 课题的研究背景

§1．2 炉内弥散介质的定义及其辐射传递特性的研究现状

§1．3 图像法在炉内燃烧诊断中的应用现状

§1．4 燃烧过程优化控制的研究现状

§1．5 本文主要研究内容

第二章燃烧过程单组分介质辐射特性研究

§2．1 炉内固体颗粒辐射特性研究

§2．2 炉内气体辐射特性研究

§2．3 气体吸收谱带随压力温度的变化特性

§2．4 本章小结

第三章炉内混合介质辐射特性研究

§3．1 粒子群辐射特性的研究

§3．2 遗传算法重建颗粒粒度分布的研究

§3．3 混合气体辐射特性计算

§3．4 可调谐激光器用于气体浓度测量的研究

§3．5 本章小结

第四章逆向MONTECARLO法在炉内辐射传热计算中的应用

§4．1 研究的意义与目的

§4．2 四角切圆煤粉锅炉辐射传递计算难点

§4．3 技术路线与研究方法

§4．4 逆向MONTE CARLO辐射传递计算方法

§4．5 计算结果分析

§4．6 本章小结

第五章炉膛切圆在线诊断与温度场快速重建算法研究

§5．1 炉膛切圆在线诊断的意义与研究现状

§5．2 基于神经网络的温度场中心和切圆直径实时在线监测

§5．3 基于插值滤波反投影技术的温度场重建算法研究

§5．4 本章小结

第六章应用人工智能技术构造电站锅炉燃烧诊断专家系统

§6．1 燃烧领域专家系统研究背景

§6．2 建立大型电站锅炉燃烧诊断专家系统的意义

§6．3 专家系统的知识元表示方法

§6．4 专家系统的逻辑搜索推理过程

§6．5 面向对象的电站锅炉燃烧诊断专家系统设计

§6．6 面向对象的锅炉燃烧诊断专家系统的应用

§6．7 本章小结

第七章基于辐射能的锅炉燃烧过程优化控制的试验研究

§7．1 研究背景

§7．2 辐射能的定义与获取

§7．3 炉内辐射光谱特性的试验研究

§7．4 基于辐射强度的炉内燃烧优化控制设计

§7．5 本章小结

第八章全文总结

参考文献

发表和录用的文章

致谢

发布时间: 2005-10-08

炉内弥散介质辐射传递特性及燃烧过程优化控制研究

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