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成果简介

我国目前能源利用效率低;一次能源消费以煤为主,造成严重的环境污染。在我国占主导地位的燃煤火力发电机组中,炉内安全、高效、清洁燃烧优化设计和机组优化运行的瓶颈之一在于缺乏准确的炉内三维燃烧工况实时在线监测技术。

 

本项目在国家自然科学基金委员会、教育部以及电力行业的大力支持下,结合热辐射传递、光电图像处理、病态问题求解、热工学、自控理论,建立了炉内火焰辐射能量成像和温度成像模型,提出了改进的Tikhonov 正则化方法重建温度场的算法,实现了锅炉炉内燃烧三维温度场实时可视化检测技术的突破,可同时给出炉内1000 个以上离散单元的三维温度场分布数据及其实时显示,三维温度场刷新周期小于5 秒,相对误差在5%以内。经专家鉴定,该项技术达到了国际领先水平。进一步从火焰图像中实时计算出炉内辐射能,将其作为炉内燃烧率检测信号,引入发电机组控制系统,改进负荷(燃料)控制、燃烧优化控制及汽温控制,变负荷情况下锅炉主汽温波动幅度减小50%以上;燃烧优化后,机组出力增加约1%;氮氧化物的排放量下降10-25%,取得了显著的控制效果,是对传统机组协调控制的发展,具有重要的创新性,经专家鉴定,达到了国际先进水平。

目前,该项技术已获得四项国家发明专利、一项实用新型专利,已在武汉钢电股份公司,湖北长源第一发电公司,武汉钢铁集团公司,广东沙角A 电厂,中国电力姚孟发电公司、平煤集团坑口电厂等推广应用,取得了良好的经济和社会效益,累计效益达11042 万元。现已出口到巴西,在其它行业工业燃烧过程检测和实验室燃烧基础研究等领域也有着广泛的应用前景。2007年获湖北省技术发明奖一等奖。

 

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