基本信息
- 项目名称：
- 超声波作用下煤粉共振燃烧优化系统设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 技术的核心思想是适当频率的超声波使煤粉达到共振，炉膛内的煤粉达到共振后，提升煤粉自身的活化能，以及提高煤粉与空气接触面积与反应速度。 该方案成本低，易实现，具有极高的可行性和利用价值。目前，已取得北京华电杰德科技有限公司试验鉴定认证，专利申请已被受理，保定热电厂也对此表示了兴趣，希望进一步关注。 由于煤粉固有频率的不确定性，将开发一套PID自整定系统，实时监测燃烧，随时调整系统的输出频率。
- 详细介绍：
- 超声波煤粒共振锅炉燃烧优化系统是根据送入锅炉煤粉颗粒的大小发出相应的频率的超声波，使绝大部分煤粉产生共振或振动，从而提高煤粒的燃烧率，从而达到燃烧优化的目的。 共振提高燃烧效率的原理：1、共振可以及时震掉煤粒表面的灰，可以使煤中可燃质及时接触高温烟气充分燃烧。2、煤粉炉基本处于扩散区或过渡区，煤粉共振使得煤粉与热空气的相对速度增加，即搞高了扩散速度，故提高了化学反应速度。3、煤粒共振减小煤粒粘结的几率，扩大了煤粒与空气的接触面积，使煤粉更充分接触空气。4、煤粉共振增加了颗粒的动能，抑制了颗粒之间、颗粒与热面之间的吸引力，可以减少结焦。5、煤粒共振提高了送入炉内氧量的利用效率，降低污染物NOx的排放。 装置工作过程：1、对进入炉子燃烧的煤粒进行实时连续采样；2、在数字煤粒固有频率检测装置中实时连续测定煤粒的固有频率；3、根据入炉煤粒的固有频率和锅炉出力，实时调整超声波发生器的频率和功率。 装置特点：1、实时连续可测入炉煤粒固有频率；2、超声波发生器的频率和功率连续可调；3、全自动控制，基本免维护。 该试验装置具有简单实用，基本免维护，对任何煤种，能测定其煤粒的固有频率，实时调整超声波发生器的固有频率工功率，使煤粒发生共振或振动，达至优化燃烧，为锅炉的洁净燃烧和节能环保提供了新的方向，该技术不仅适用于煤粉炉，而且也适用于循环流化床锅炉，即适用新建电厂锅炉安装使用也适用于现有锅炉的技术改造。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本项目从分析超声波与锅炉燃烧原理入手，建立锅炉燃烧效率的数学模型，并分析超声波引发共振的技术原理，最终提出可行提高燃烧效率方案（超声波使煤粉在炉膛内产生共振），为火电厂的燃烧优化提供参考与依据
科学性、先进性
- 技术说明： （1）煤粉炉基本处于扩散区或过渡区，煤粉共振使得煤粉与热空气的相对速度增加，即提高了扩散速度，故提高了化学反应速度。（2）煤粉共振减小煤粉粘结的几率，扩大了煤粉与空气的接触面积，使煤粉更充分接触空气。（3）煤粉共振增加了颗粒的动能，抑制了颗粒之间、颗粒与受热面之间的吸引力，可以减少结焦。（4）煤粉共振提高了送入炉内氧量的利用效率，降低污染物NOx的排放。（5）共振可以及时震掉煤粉表面的附着物，可以使煤中可燃质及时接触高温烟气充分燃烧。 参考文献资料： [1]苏联B．∏．洛玛金．煤粉制备[M].陈学俊，徐士民，秦裕琨等译.北京：电力工业出版社，1957.99-110. [2]周桂平，刘吉堂，范志斌，刘颖琳.电厂燃料[M].北京：中国电力出版社，2007.19-26,32-48,169-219 [3]吴永生，方可人.热工测量及仪表[M].北京：中国电力出版社，2010.39-57 [4]王海舟.炉渣分析[M].北京：科学出版社，2006
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于2011年3月15日在北京华电杰德科技有限公司试验鉴定中表明：该系统可以提高锅炉燃烧效率，减少燃油的用量，并降低NOx、COx的排放，同时能有效防止锅炉结焦，降低熄火的几率，提高锅炉的稳定系数。该方法简单，成本低廉，对火力发电企业的燃烧系统优化运行有重要意义，在电厂推广后可实现巨大的经济效益和社会效益。
作品所处阶段
- B中试阶段
技术转让方式
- 主动许可
作品可展示的形式
- √实物、产品 √模型 √图纸 √现场演示 √图片 √录像 √样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- （1）超声波技术在锅炉燃烧上的使用尚属未知领域，本项目创造性地将二者结合到一起，旨在为火电厂的燃烧优化提供参考与依据。实验表明，燃烧优化系统可以提高锅炉燃烧效率1%以上，减少NOx，COx等有害气体的排放，减少燃油的用量，降低熄火的几率，提高锅炉的稳定系数。 （2）该技术普适于大部分火力发电厂，范围广，潜力大。2010年底，我国火电装机总容量达7亿KW，电煤需求达5亿吨。若锅炉的燃烧效率都能提高1%，经济节约至少在50亿元上下；烟囱排污也会减少，社会效益自然不言而喻。 （3）目前，项目处于中试阶段，已有企业（北京华电杰德科技有限公司）表示看好并打算持续关注；同时保定热电厂也对此表示了很大的兴趣，希望可以进一步进行接触合作。
同类课题研究水平概述
- 近几年来，纵观国内外研究，锅炉燃烧优化一般都从以下几个角度来研究问题： 1.方法创新：(1) 利用间断取样法，所得结果应用于平衡煤粉的分配。(2) 另一个改进是新研制一种可指示灰中含碳量的仪器，实时修正。 2.硬件创新：(1) 煤粉锅炉通过风粉在线监测系统使燃烧器负荷均匀分配,从而使风粉均匀混合，优化燃烧。(2) 设计百叶窗煤粉浓缩器，形成浓淡两股气流。从而提高锅炉的低负荷稳燃性及对煤种的适应性。 3.软件创新：把与决策有关的困难因子加权计算综合评价得分,从而评价各因素影响。 超声波煤粉共振技术属于硬件创新，角度较为独特，目前超声波的利用技术已经很成熟，但是在锅炉燃烧上的使用尚属未知领域，国内类似的研究也几乎没有。
