爐膛三維溫度場聲學測量及其在燃燒優(yōu)化中的應用研究.pdf

1、大型電站鍋爐爐內溫度場的分布直接反映了爐內的燃燒狀況，準確掌握爐膛溫度場分布情況能夠為燃燒優(yōu)化控制提供依據(jù)，通過對爐內的燃燒狀況進行實時監(jiān)測，可以指導運行人員以相應的手段進行燃燒優(yōu)化。但是，由于爐內高溫、多塵、腐蝕的惡劣環(huán)境，現(xiàn)有的測溫技術難以對其溫度分布尤其是三維溫度分布進行直接的測量。因此，準確測量爐內三維溫度場的分布對于研究爐內的燃燒過程以及優(yōu)化燃燒具有重要的意義。本文從聲學理論出發(fā)，提出了爐膛三維溫度場聲學測量方法，并且對其在鍋

2、爐燃燒優(yōu)化中的應用進行了研究。
　　本文基于聲學理論建立了聲學法三維溫度場重建的數(shù)學模型。提出了多種求解重建模型的重建算法，通過仿真模擬從重建算法的重建精度、重建速度、抗噪聲能力以及求解嚴重不適定問題的能力等角度評價了重建算法的優(yōu)劣性。仿真結果表明，各種重建算法均能求解三維溫度場重建模型，LSQR算法是綜合能力最優(yōu)的重建算法。
　　研究了聲學測點數(shù)目與布置方式對溫度場重建的影響，對聲學測點布置方式進行了優(yōu)化設計，提出了一種聲

3、學測溫系統(tǒng)最優(yōu)化布置方式。采用仿真模擬的方法，分析了聲學測點數(shù)目、布置方式、聲波路徑數(shù)目等因素對重建速度、重建精度的影響，歸納了聲學測溫系統(tǒng)設計的基本原則。研究表明，聲學測點過多或過少都不利于溫度場重建，系統(tǒng)設計時在基本原則的基礎上必須綜合考慮重建精度、重建速度、安裝成本、安全性等因素。
　　設計了三維溫度場聲學測量實驗系統(tǒng)，在實驗室條件下分別進行了冷態(tài)實驗、熱態(tài)實驗，測量室溫均勻溫度場、燃燒產(chǎn)生熱點的溫度場的分布情況。實驗結果表

4、明，三維溫度場聲學測量方法可以準確描繪溫度場分布情況，對于存在熱點的溫度場能夠重建出熱點的位置和溫度，得到的溫度梯度可以正確反映出溫度場的變化趨勢，測量方法具有一定準確性和可靠性。為了確保聲波飛渡時間測量的準確性，研究了時延估計算法，研究表明，PHAT加權的互相關算法能夠有效去除室內混響效應，得到準確的時延估計。
　　以聲學測溫技術為基礎建立了三維溫度場信息與鍋爐運行參數(shù)之間的燃燒優(yōu)化模型，研究了基于該模型的燃燒優(yōu)化控制策略，應用