电站锅炉烟道温度场及流场声学测量技术研究

摘要

目前在电站燃煤锅炉中，主要通过汽水侧工质参数的反馈来获取炉内参数以及实现对相关热工参量的控制，但从煤粉进入炉膛到汽水侧工质参数发生变化是一个大延迟、大惯性的滞后过程。已知水平烟道烟气温度和流速可以反映各主要换热面的运行工况，是实现反馈环节优化的重要参数。声学法作为一种新型的非接触式测量方法，能够实现锅炉烟道的烟气温度和流速的实时监测。本文以声学测量原理为基础，对电站锅炉烟道内的温度场及流场进行测量，并搭建模拟烟道声学测量系统试验平台，通过实验研究验证了系统在测量介质流速方面的可行性。论文的主要研究内容包括： 1.针对电站锅炉烟道内温度场与流场耦合的实际情况，以及烟道多物理场声学仿真的要求，分别建立温度场、流场和声场数学模型，提出利用有限元软件Comsol Multiphysics求解温度场和流场的声学模型，在温度场、流场单独存在及耦合条件下对声波传播特性进行仿真研究，并对仿真结果进行定量分析。 2.对于烟道内三维温度场/流场的声学测量，建立模型温度场和流场分布函数，基于声波传感器的布置方式，利用最小二乘法实现烟道温度场及流场的测量研究。将重建后的温度场及流场分布与相应模型进行比较和误差分析，验证算法的有效性。 3.设计并搭建模拟烟道声学测量系统试验平台，在不同实验条件下进行冷态和热态的声学测量实验。着重对烟道内气体流速进行声学测量，实验验证了该系统平台在应用声学法测量介质流速方面的可行性，为实际烟道流场分布的测量提供实验基础。

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