成果簡介

我國目前能源利用效率低；一次能源消費(fèi)以煤為主，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。在我國占主導(dǎo)地位的燃煤火力發(fā)電機(jī)組中，爐內(nèi)安全、高效、清潔燃燒優(yōu)化設(shè)計和機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行的瓶頸之一在于缺乏準(zhǔn)確的爐內(nèi)三維燃燒工況實時在線監(jiān)測技術(shù)。

本項目在國家自然科學(xué)基金委員會、教育部以及電力行業(yè)的大力支持下，結(jié)合熱輻射傳遞、光電圖像處理、病態(tài)問題求解、熱工學(xué)、自控理論，建立了爐內(nèi)火焰輻射能量成像和溫度成像模型，提出了改進(jìn)的Tikhonov 正則化方法重建溫度場的算法，實現(xiàn)了鍋爐爐內(nèi)燃燒三維溫度場實時可視化檢測技術(shù)的突破,可同時給出爐內(nèi)1000 個以上離散單元的三維溫度場分布數(shù)據(jù)及其實時顯示，三維溫度場刷新周期小于5 秒，相對誤差在5%以內(nèi)。經(jīng)專家鑒定，該項技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。進(jìn)一步從火焰圖像中實時計算出爐內(nèi)輻射能，將其作為爐內(nèi)燃燒率檢測信號，引入發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)，改進(jìn)負(fù)荷（燃料）控制、燃燒優(yōu)化控制及汽溫控制，變負(fù)荷情況下鍋爐主汽溫波動幅度減小50%以上；燃燒優(yōu)化后，機(jī)組出力增加約1%；氮氧化物的排放量下降10-25%，取得了顯著的控制效果，是對傳統(tǒng)機(jī)組協(xié)調(diào)控制的發(fā)展，具有重要的創(chuàng)新性，經(jīng)專家鑒定，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

目前，該項技術(shù)已獲得四項國家發(fā)明專利、一項實用新型專利，已在武漢鋼電股份公司，湖北長源第一發(fā)電公司，武漢鋼鐵集團(tuán)公司，廣東沙角A 電廠，中國電力姚孟發(fā)電公司、平煤集團(tuán)坑口電廠等推廣應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，累計效益達(dá)11042 萬元。現(xiàn)已出口到巴西，在其它行業(yè)工業(yè)燃燒過程檢測和實驗室燃燒基礎(chǔ)研究等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。2007年獲湖北省技術(shù)發(fā)明獎一等獎。

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