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在电站锅炉运行中,磨煤机一次风管道内风粉浓度及煤粉量直接影响到制粉系统及锅炉燃烧的安全性和经济性,对电站锅炉一次风管道内风粉浓度、流速及煤粉量的在线检测是锅炉性能分析与优化的研究热点之一。 由于风粉两相流的复杂性,煤粉浓度等参量的在线检测一直缺乏可靠的测量方法。基于气固两相流的基本原理,借助于CFD方法,开展高参数大容量电站锅炉风粉浓度及煤粉量的检测方法研究,提出低成本的在线检测解决方案具有理论意义和实际应用价值。 论文的主要研究工作及研究成果如下: 1.基于气固两相流理论,结合电站磨煤机一次风管道内流动的特点,建立了磨煤机一次风管道内直管段与弯曲管段、直吹式系统磨煤机等对象的CFD算法模型。并运用FLUENT软件进行了数值模拟,为后续研究提供了数据样本和验证支持。 2.提出一种利用管道压降测量煤粉浓度的机理模型。该方法基于风粉两相流动的管道阻力压降与煤粉浓度的关系,利用直管段与弯曲管段流动阻力的差异求解风粉浓度及煤粉量,同时基于FLUENT仿真结果,提出了一种基于流速变化的在线修正测量系统标定系数的方法,提高了测量精度。 3.提出一种基于风粉混合前后动能改变原理测量风粉浓度和煤粉量的方法。该方法不仅考虑风及风粉混合物动能的改变对测量结果的影响,而且考虑混合前后静压对物性参数及测量结果的影响。结合仿真试验,验证动能法在线测量煤粉浓度的有效性。 4.结合工程应用,对本文提出的两种煤粉浓度及煤粉量测量方法做多方面的比较和分析,探讨了上述方法在工程应用中应当注意的技术问题。