本發(fā)明涉及污染物排放規(guī)律研究，具體為一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、污染物排放是評價燃燒室性能的重要技術(shù)指標(biāo)之一。在不影響效率及機組安全性的前提下盡量降低污染物的排放量，這就需要掌握在高溫高壓環(huán)境下燃燒室污染物排放規(guī)律，為低污染燃燒技術(shù)的改進與污染物排放的控制提供參考。

2、對污染物排放規(guī)律的分析通常采用經(jīng)驗-半經(jīng)驗?zāi)Ｐ头椒ɑ騝fd模擬方法。經(jīng)驗-半經(jīng)驗?zāi)Ｐ头椒ǖ慕⑿枰罅康膶嶒灁?shù)據(jù)，且實驗過程存在周期長、費用高等缺陷，因此經(jīng)驗-半經(jīng)驗?zāi)Ｐ头椒ǖ慕⑹窍鄬?fù)雜的。另外經(jīng)驗-半經(jīng)驗?zāi)Ｐ头椒ㄖ会槍τ谔囟ǖ娜紵页叽绾腿紵到y(tǒng)，不適合預(yù)測其他燃燒室的污染物排放特性，在應(yīng)用范圍上存在明顯的局限性。cfd模擬方法在模擬燃燒室的流場特征和燃燒過程中，其能量方程、動量方程以及組分運輸方程之間存在高度的非線性關(guān)系，同時求解流體動力學(xué)方程和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)方程需要消耗大量的計算資源，由于受到計算量的限制，cfd數(shù)值模擬方法通常采用簡化的化學(xué)反應(yīng)機理，在計算時間和預(yù)測污染物排放特性方面存在不足，因此根據(jù)該預(yù)測污染物排放特性不能準(zhǔn)確評價燃燒室的性能，影響燃燒室的燃燒調(diào)整的優(yōu)化過程。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了快速預(yù)測氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律，指導(dǎo)低污染燃燒技術(shù)的改進與污染物排放的控制，本發(fā)明提供一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法，通過數(shù)值研究獲得燃燒室污染物排放規(guī)律，為燃燒室的燃燒調(diào)整提供理論依據(jù)。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法，包括以下步驟：

4、步驟1、根據(jù)燃燒室的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建燃燒室cfd模型；

5、步驟2、根據(jù)步驟1構(gòu)建的cfd模型進行流場計算，并對得到的流場特性進行修正，直至流場特性符合要求；

6、步驟3、構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型，并根據(jù)流場特性對化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型進行燃燒區(qū)域劃分；

7、步驟4、對化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型進行仿真，根據(jù)仿真結(jié)果確定污染物排放規(guī)律，并根據(jù)污染物排放規(guī)律對化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型進行更新，直至污染物排放規(guī)律符合要求，得到最終的化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)最終的化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型進行污染物排放規(guī)律預(yù)測。

8、優(yōu)選的，當(dāng)燃燒室為分管或環(huán)管燃燒室，燃燒室cfd模型的燃燒室為分管結(jié)構(gòu)或環(huán)管結(jié)構(gòu)；當(dāng)燃燒室為環(huán)形燃燒室，燃燒室cfd模型的燃燒室的扇形結(jié)構(gòu)。

9、優(yōu)選的，所述燃燒室cfd模型的構(gòu)建方法如下：

10、s1.1、根據(jù)燃燒室的參數(shù)建立燃燒室三維模型，并對三維模型進行網(wǎng)格劃分；

11、s1.2、根據(jù)燃燒室的運行參數(shù)確定燃燒室三維模型的邊界條件；

12、s1.3、設(shè)定燃燒室三維模型的計算模型和化學(xué)反應(yīng)機理，得到燃燒室cfd模型。

13、優(yōu)選的，步驟2中所述流場特性包括溫度場、速度場、壓力場和污染物濃度場。

14、優(yōu)選的，步驟2中流場特性的修正方法如下：

15、將流體動力學(xué)計算得到的流場特性，與相同燃燒條件下理論計算或/和試驗得到的流場特性進行比較，當(dāng)流場特性不相同，則調(diào)整燃燒室模型結(jié)構(gòu)、燃燒室模型的網(wǎng)格參數(shù)或/和流體仿真參數(shù)，并重新進行流體動力學(xué)計算，直至得到的流場特性與理論計算或/和試驗得到的流場特性一致。

16、優(yōu)選的，步驟3中化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型的區(qū)域劃分方法如下：

17、根據(jù)流場特性將化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型劃分為混合區(qū)、回流區(qū)、火焰區(qū)和后火焰區(qū)，并根據(jù)各區(qū)的表征湍流流動時間與化學(xué)反應(yīng)時間之間的相對值確定各區(qū)的反應(yīng)器。

18、優(yōu)選的，所述混合區(qū)為全混流反應(yīng)器；回流區(qū)與火焰區(qū)為全混流反應(yīng)器；燃燒室為柱塞流反應(yīng)器。

19、優(yōu)選的，步驟4中更新化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型的方法如下：

20、將仿真得到污染物排放規(guī)律與理論計算或/和試驗得到的污染物排放規(guī)律進行比較，當(dāng)污染物排放規(guī)律不相同，則調(diào)整化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型并重新仿真，直至污染物排放規(guī)律符合要求，將最后更新的化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型作為最終的化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型，用于預(yù)測污染物排放規(guī)律。

21、一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法的系統(tǒng)，包括：

22、模型構(gòu)建模塊，用于根據(jù)燃燒室的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建燃燒室cfd模型；

23、仿真模塊，用于根據(jù)構(gòu)建的cfd模型進行流場計算，并對得到的流場特性進行修正，直至流場特性符合要求；

24、化學(xué)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型，并根據(jù)流場特性對化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型進行燃燒區(qū)域劃分；

25、預(yù)測模塊，用于對化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型進行仿真，根據(jù)仿真結(jié)果確定污染物排放規(guī)律，并根據(jù)污染物排放規(guī)律對化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型進行更新，直至污染物排放規(guī)律符合要求，得到最終的化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)最終的化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型進行污染物排放規(guī)律預(yù)測。

26、一種計算機設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)所述氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法的步驟。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

28、本發(fā)明提供的一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法，首先通過構(gòu)建氣體燃料燃燒室cfd模型進行流場計算，獲得燃燒室溫度場、速度場等流場特性，然后依據(jù)流場特性參數(shù)按照劃分準(zhǔn)則對燃燒室進行區(qū)域劃分并選擇燃燒室各區(qū)域?qū)?yīng)的網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)器。依據(jù)計算工況與氣體燃料組分選擇合適的化學(xué)反應(yīng)機理，構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型。通過化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型，獲得計算工況下關(guān)鍵參數(shù)對污染物排放的影響規(guī)律。所提出的污染物排放規(guī)律分析方法可快速預(yù)測氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律，指導(dǎo)低污染燃燒技術(shù)的改進與污染物排放的控制。

技術(shù)特征：

1.一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法，其特征在于，當(dāng)燃燒室為分管或環(huán)管燃燒室，燃燒室cfd模型的燃燒室為分管結(jié)構(gòu)或環(huán)管結(jié)構(gòu)；當(dāng)燃燒室為環(huán)形燃燒室，燃燒室cfd模型的燃燒室的扇形結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法，其特征在于，所述燃燒室cfd模型的構(gòu)建方法如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法，其特征在于，步驟2中所述流場特性包括溫度場、速度場、壓力場和污染物濃度場。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法，其特征在于，步驟2中流場特性的修正方法如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法，其特征在于，步驟3中化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型的區(qū)域劃分方法如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法，其特征在于，所述混合區(qū)為全混流反應(yīng)器；回流區(qū)與火焰區(qū)為全混流反應(yīng)器；燃燒室為柱塞流反應(yīng)器。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法，其特征在于，步驟4中更新化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型的方法如下：

9.一種執(zhí)行權(quán)利要求1-8任一項所述的一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

10.一種計算機設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至8任一項所述氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律分析方法及系統(tǒng)，該方法根據(jù)燃燒室的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建燃燒室CFD模型；根據(jù)步驟1構(gòu)建的CFD模型進行流場計算，并對得到的流場特性進行修正，直至流場特性符合要求；構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型，并根據(jù)流場特性對化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型進行燃燒區(qū)域劃分；然后對化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型進行仿真，根據(jù)仿真結(jié)果確定污染物排放規(guī)律，并根據(jù)污染物排放規(guī)律對化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型進行更新，直至污染物排放規(guī)律符合要求，得到最終的化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)最終的化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型進行污染物排放規(guī)律預(yù)測；該污染物排放規(guī)律分析方法可快速預(yù)測氣體燃料燃燒室污染物排放規(guī)律，指導(dǎo)低污染燃燒技術(shù)的改進與污染物排放的控制。

技術(shù)研發(fā)人員：肖俊峰,王峰,高松,王瑋,李曉豐,夏家興,李樂,李丹,郭菡,于倩倩
受保護的技術(shù)使用者：西安熱工研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19