[發明專利]一種基于場協同思想的燃煤鍋爐NOx排放分析方法

有效

• 申請號: 202011181828.3
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112382344B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 袁卓;曾卓雄;劉應立
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10;G06F30/20;G06T17/00
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 朱寶慶

1.一種基于場協同思想的燃煤鍋爐NOx排放分析方法，其特征在于：包括，

利用燃煤鍋爐實際設計的結構數據和運行參數數據，建立三維鍋爐模型并進行燃燒仿真實驗；

根據所述燃燒仿真實驗條件下的燃燒結果與同條件下燃煤鍋爐實際運行的燃燒結果對比分析，驗證所述燃燒仿真結果的準確性；

對所述燃煤鍋爐燃燒過程中溫度場、速度流場、NOx濃度場進行場協同性分析，從能量流、動量流、物質流3個角度明析鍋爐熱系統的熱、質、氣及其轉換關系；

采用插值擬合策略，獲得所述鍋爐爐膛內溫度、速度、NOx濃度的相關數學表達式，進一步分析所述燃煤鍋爐設計、燃燒運行、污染物控制的聯系規律；

獲得所述相關數學表達式包括，

構建溫度梯度和速度矢量的協同角β表達式，同時獲取所述爐膛高度方向上的若干處的水平橫截面上的溫度分布圖、速度分布圖、協同角分布圖、NOx濃度分布圖；

基于所述協同角分布圖、所述溫度分布圖和所述速度分布圖分析所述鍋爐爐膛內溫度場和所述速度流場的協同程度和變化規律；

基于所述NOx濃度分布圖研判所述鍋爐爐膛內溫度場和所述速度流場的協同程度對所述NOx的生成及遷移的影響；

獲取所述爐膛高度方向上的若干處的橫截面上的平均溫度值、平均速度值、平均NOx濃度值、平均協同角值，利用所述插值擬合策略建立沿爐膛高度方向上平均溫度變化的數學表達式、平均速度變化的數學表達式、平均NOx濃度變化的數學表達式、平均協同角變化的數學表達式；

基于所述數學表達式進一步得到關于NOx濃度變化與所述溫度場和所述速度流場的協同程度的所述數學表達式；

所述燃燒結果包括，所述鍋爐出口處的氧氣濃度值和所述NOx濃度值；

所述驗證仿真燃燒結果的準確性包括，所述燃燒仿真結果和所述燃煤鍋爐實際運行結果誤差小于或等于5％；

還包括，所述平均溫度變化、所述平均速度變化、所述平均NOx濃度變化、所述平均協同角變化的數學表達式進行插值擬合過程中的誤差率在5％以下。

2.根據權利要求1所述的基于場協同思想的燃煤鍋爐NOx排放分析方法，其特征在于：所述鍋爐模型為1∶1尺寸建模，所述燃燒仿真實驗是基于所述燃煤鍋爐實際燃燒運行工況條件進行。

3.根據權利要求2所述的基于場協同思想的燃煤鍋爐NOx排放分析方法，其特征在于：所述溫度梯度和所述速度矢量的所述協同角β包括，

β-協同角，取值圍0～90

T-溫度

U-速度矢量

x，y，z-三維正交坐標系

u，v，w-三維正交坐標系下的速度分量

其中，所述協同角β的物理意義是指協同角越小，其溫度場和速度流場協同程度越高，沿速度矢量方向，傳熱速度越快，溫升也越快；反之，其協同程度越低，沿速度矢量方向，傳熱速度越慢，溫升也較慢。

4.根據權利要求3所述的基于場協同思想的燃煤鍋爐NOx排放分析方法，其特征在于：所述爐膛高度方向上的若干處的水平橫截面依次為一次風水平橫截面、二次風水平橫截面、分離燃燼風(SOFA風)水平橫截面、爐頂水平煙道處橫截面。

5.根據權利要求4所述的基于場協同思想的燃煤鍋爐NOx排放分析方法，其特征在于：基于同一爐膛高度橫截面上的溫度分布、速度流場分布、協同角分布分析所述鍋爐爐膛內溫度場和所述速度流場的所述協同程度及所述變化規律。

6.根據權利要求5所述的基于場協同思想的燃煤鍋爐NOx排放分析方法，其特征在于：若干處的橫截面是沿著爐膛高度方向上進行等間距或非等間距獲取的。

7.根據權利要求6所述的基于場協同思想的燃煤鍋爐NOx排放分析方法，其特征在于：基于所取橫截面上的面積平均得到平均溫度值、平均速度值、平均NOx濃度值、平均協同角值。