[发明专利]一种基于化学反应器网络法的燃烧室性能在线监测预测方法及系统

权利要求书

1.一种基于化学反应器网络法的燃烧室性能在线监测预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、获取燃烧室实时运行参数，获取燃烧室或涡轮出口的污染物排放测量值；所述燃烧室实时运行参数包括压力、进口空气温度、进口空气流量、燃料流量、燃料温度和燃料组分；

步骤二、根据燃烧室实时运行参数进行三维燃烧数值模拟，获得燃烧室物理空间区域内的温度分布和燃料浓度分布；三维燃烧数值模拟结果包括：燃烧室内的速度分布、流线、温度分布、各种组分的浓度分布；

步骤三、设置温度差异阈值和燃料浓度差异阈值，根据差异阈值对燃烧室物理空间区域进行离散化，以将燃烧室划分为由多个良搅拌反应器PSR或平推流反应器PFR组成的化学反应器网络；具体过程包括：当离散化后的物理空间区域的流动特征时间远大于化学反应特征时间，即Da数远大于1，则将该物理空间区域划分为PFR反应器；否则划分为PSR反应器；其中，丹姆克尔数Da数＝流动特征时间/化学反应特征时间；流动特征时间等于燃烧室积分尺度与燃烧室内速度脉动的比值；化学反应特征时间等于层流火焰厚度与层流火焰速度的比值；

步骤四、对划分生成的化学反应器网络进行计算，获得各个反应器的组分浓度预测值；

步骤五、比较所述污染物排放测量值和各个反应器的组分浓度预测值，若二者差异在误差允许范围内，则认为燃烧室处于稳定工作状态，否则认为燃烧室处于非稳定工作状态，且当燃烧室处于非稳定工作状态时发出报警，以实现在线监测。

2.根据权利要求1所述的一种基于化学反应器网络法的燃烧室性能在线监测预测方法，其特征在于，步骤二中所述三维燃烧数值模拟所用的模型包括湍流模型和燃烧模型；所述湍流模型为基于雷诺时均假设的湍流模型，所述燃烧模型包括有限速率/涡耗散模型、涡耗散概念模型或小火焰生成簇模型。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于化学反应器网络法的燃烧室性能在线监测预测方法，其特征在于，步骤四中对划分生成的化学反应器网络进行计算时还需用到步骤二中根据燃烧室实时运行参数进行三维燃烧数值模拟后获得的压力、体积、停留时间、速度分布、组分分布及反应器之间的质量、能量交换信息；

具体包括：所有反应器参数和反应器之间的质量、能量交换信息全部从三维数值模拟结果中获取；各个反应器直接的质量流量交换信息均由三维燃烧数值模拟结果中的速度分布、组分浓度分布直接获取；所有反应器参数包括温度、压力、体积、停留时间；

在PSR反应器中，所有反应物均匀混合，并在恒定的温度条件下发生化学反应；其中，PSR反应器中的反应温度由三维燃烧数值模拟结果获得，反应持续时间为该PSR反应器所对应燃烧室物理空间的流线长度与速度的比值；

在PFR反应器中，所有反应物均匀混合，并以特定的速度匀速流动；其中，PFR反应器的流动速度为PFR反应器所对应燃烧室物理空间的平均速度，PFR反应器的长度为PFR反应器所对应燃烧室物理空间的长度。