动力工程学报

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锅炉技术

污泥与高碱煤协同燃烧中碱金属与重金属竞争机制研究

李耀德, 杨冬, 周熙宏, 董乐, 王思洋

2020, 40(5): 349-355. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.05.001

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在CFB锅炉燃烧温度下研究了低品质燃料（高碱煤）与生物质燃料（污泥）协同燃烧中重金属元素Pb、Ni和As的迁移特性。结果表明：燃烧温度对重金属元素热力学平衡分布起到重要的作用，温度越高，Pb、Ni和As在气相中的摩尔分数越高；当温度超过1 300℃时，Pb将全部以单质形态迁移至气相中，在CFB锅炉燃烧温度区间里大部分以PbCl₂（g）、少量以PbCl的形态固集于飞灰颗粒上；当温度高于1 800℃时，系统中主要成分为Ni（g）；在整个燃烧温度区间，As以单质的形态存在于系统中，其摩尔分数随着温度的升高而上升；碱金属Na主要竞争燃料中的Cl和O元素，实现重金属化合物形态的转化；与Na相比，K的竞争是微弱的，在700℃时K竞争Ni化合物中的CrO₄^2-，导致NiO摩尔分数下降，而在850℃时，K与Ni竞争系统中的O元素，这与700℃的反应过程不同。

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锅炉技术

掺混比对半焦与烟煤混合燃烧及NO_x排放特性影响的试验研究

彭政康, 闫永宏, 孙刘涛, 朱文堃, 孙锐

2020, 40(5): 356-364. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.05.002

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在350 kW中试煤粉锅炉上研究了热解半焦掺混比对神华烟煤与神木半焦混合燃烧时着火特性、燃尽特性以及NO_x排放特性的影响，测量了不同轴向位置处炉膛温度以及O₂体积分数、CO体积分数和NO_x质量浓度等参数。结果表明：随着掺混比的增大，着火性能变差，着火距离增加且着火温度升高，主燃烧区出口NO_x质量浓度逐渐增大；采用EGA气体释放法分析燃料着火点时，CO释放法对掺混比为60%和100%的燃料适合，NO_x释放法在分析高挥发分烟煤的着火时效果更好；纯半焦燃烧时燃尽率最低，掺混高挥发分烟煤对整体燃尽有较大改善。

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汽轮机与燃气轮机

基于DMD方法的无叶扩压器流动稳定性分析

吴蔚, 赵博, 竺晓程, 杜朝辉

2020, 40(5): 365-370. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.05.003

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针对无叶扩压器的失稳现象，采用计算流体动力学（CFD）方法对二维无叶扩压器在不同入口流动角下收敛和发散过程中的非定常流场进行动力模态分解（DMD），并对非定常计算过程中稳定和不稳定工况的变化流场进行了分析。结果表明：通过DMD方法获得的模态特征与二维无黏线性化稳定性分析得到的结果基本一致，在不稳定工况下具有相同的周向模态数以及相近的失速团相对叶轮转速。

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汽轮机与燃气轮机

预旋角对径流涡轮背盘射流冷却的影响

卢康博, 马超, 白书战, 房桐毅

2020, 40(5): 371-378. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.05.004

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采用背盘射流冷却技术对径流式涡轮机热负荷较大的区域进行冷却。采用气热耦合的方法，研究了该冷却技术在预旋角为60°~120°内对背盘冷却特性的影响。结果表明：背盘射流冷却可以大幅提高径流涡轮背盘的冷却效率；预旋角为60°时背盘冷却效果最好，随着预旋角的增加，背盘冷却效果变差；相同径向位置时，冷却系数在0.01~0.02，预旋角每增加15°，背盘平均冷却效率约降低0.003，当冷却系数为>0.02~0.04时，预旋角每增加15°，背盘平均冷却效率降低0.016~0.050；冷却流体流入涡轮主流流道后，涡轮机效率受到冷却流体的影响而降低，当预旋角为60°时，冷却流体对涡轮机效率影响最小。

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汽轮机与燃气轮机

HAT循环湿化器内部传热传质实验研究

何鸣, 张晴, 王玉璋

2020, 40(5): 379-384. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.05.005

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为了研究湿空气透平（HAT）循环湿化器内部气液两相间的传热传质规律，搭建了高压填料湿化器实验系统，并自主开发了加压气液两相温度和相对湿度测量装置，得到15个工况下湿化器内湿空气温度（气温）、水的温度（水温）以及相对湿度沿湿化器高度的分布规律，研究了水气比、进口水温对湿化器内湿化过程的影响规律。结果表明：气液两相温度分别沿流动方向先降低后升高，湿空气在湿化器底部就已达到饱和状态；水气比对湿化器性能和内部气液参数的影响较大，水气比增大，进口水温升高，同一位置的水温和气温均升高，总体加湿量增大；进口水温升高时，底部湿空气更快达到饱和状态。

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汽轮机与燃气轮机

基于线性规划算法的燃气轮机备品备件储备策略优化研究

温晨阳, 刘培, 靳江波, 林士涛, 李政

2020, 40(5): 385-391. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.05.006

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对燃气轮机热通道部件的替换策略进行了深入探讨，通过线性规划算法详细分析并比较了多台燃气轮机备品备件联储策略的经济性，提出了一种最小部件成本的备品备件储备策略的计算方法。结果表明：多台燃气轮机进行备品备件联储，在检修时对备件进行轮换使用可以节约燃气轮机的部件成本，该算法可以用于提出备品备件储备策略。

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汽轮发电机

减振结构对600 MW汽轮发电机组轴系扭振抑制作用的研究

徐鼎杰, 李录平, 周子健, 卢绪祥, 牛晓瑞, 陈逸爽

2020, 40(5): 392-397. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.05.007

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以国产某亚临界600 MW汽轮发电机组轴系为研究对象，采用Solidworks软件对该机组轴系进行三维实体建模，并对有无减振结构时的振幅进行对比分析。结果表明：有减振结构时汽轮发电机组轴系振幅明显下降；在三相短路故障激励下时间节点0.2 s时出现最大振幅；减振结构使转轴最大振幅下降，同时使振幅衰减速度明显加快，验证了减振结构对轴系扭振抑制的有效性。

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自动控制

海上风力机变桨控制策略仿真研究

张立, 余万, 李春, 邓允河

2020, 40(5): 398-403. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.05.008

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基于开源软件FAST与Matlab/Simulink联合仿真平台，将干扰自适应控制（DAC）应用于海上风力机变桨控制，并与FAST基础控制进行对比，分析不同控制对海上风力机漂浮稳定性的影响，并提出一种改进的DAC，研究其对海上风力机漂浮式平台及风轮转速的影响。结果表明：与FAST基础控制相比，在DAC下海上风力机风轮转速更稳定，但其漂浮稳定性差；DAC对海上风力机漂浮稳定性的影响主要集中于纵荡和纵摇方向；与DAC和FAST基础控制相比，改进的DAC更适用于海上风力机变桨控制。

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辅机技术

Gurney襟翼对动叶可调轴流风机性能的影响

李春曦, 张超, 张锐星, 叶学民

2020, 40(5): 404-411. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.05.009

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以OB-84型动叶可调轴流风机为对象，采用数值模拟方法研究动叶尾缘处安装Gurney襟翼（GF）后对风机性能及内流特征的影响，并对其气动噪声进行评估。结果表明：增设GF可提高风机全压，且其高度越大，风机全压增幅越明显，同时促使最高风机效率点向大流量系数侧移动；高度为0.5%弦长的GF在动叶偏转±3°工况下均可提高大流量系数侧的风机效率；增设GF后，在叶顶处产生的次泄漏涡加剧了叶顶泄漏；尾缘下游区域产生的脱落涡增大了叶片吸力面与压力面间的压差；增设GF后风机气动噪声增大，选用高度为0.5%弦长的GF后，在设计工况点下风机全压和风机效率分别提高12.01%和3.13%。

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环保技术与设备

基于钙基和钠基喷雾半干法烟气脱硫技术的经济性研究

郭士义, 潘卫国, 康迪

2020, 40(5): 412-418. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.05.010

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为研究喷雾半干法烟气脱硫特性，搭建了试验平台，分别选用Ca（OH）₂溶液、Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液进行了脱硫特性试验研究，分析了进口烟气温度、进口SO₂质量浓度、化学计量比和绝热饱和温差对脱硫效率的影响，并以某垃圾电厂为例进行了经济性分析。结果表明：保持出口烟气温度不变，随着进口烟气温度的提高，3种吸收剂的脱硫效率均有一定的提高；随着进口SO₂质量浓度的增大，脱硫效率降低；在相同条件下，使用NaHCO₃溶液作为吸收剂时脱硫效率最高，Na₂CO₃溶液次之；使用Ca（OH）₂溶液作为吸收剂，综合脱硫效率可达84%，工程上将其作为吸收剂更合适。

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环保技术与设备

电厂烟气中CO₂膜法分离实验研究与模拟计算

李博扬, 于娟, 冯帆, 张忠孝

2020, 40(5): 419-425. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.05.011

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为掌握中空纤维膜对电厂烟气中低体积分数CO₂的分离效果，搭建了单级膜CO₂分离系统，并对影响该系统分离性能的进口气压力、进口气总体积流量、进口气组分体积分数和膜组件温度等因素进行了实验研究。对分离膜组件建立了简化数学模型，并分析了模型计算值与实验值之间的误差。结果表明：渗透气CO₂的体积分数随进口气总体积流量和进口气CO₂体积分数的增大而增大，随进口气压力的升高而减小，膜组件温度的上升对渗透气CO₂的体积分数基本无影响；系统CO₂的回收率随进口气压力升高、进口气CO₂体积分数的增大以及膜组件温度的升高而增大，随进口气总体积流量的增加而降低；在工程允许的误差范围内，模型计算值可以较好地描述实验结果，并且模型应用简单，可为膜法分离CO₂的工艺设计提供计算基础。

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新能源

塔式光热电站定日镜不同聚焦策略的影响分析

杜宇航, 刘向民, 王兴平, 蒋志浩

2020, 40(5): 426-432. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.05.012

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以某50 MW塔式光热电站为仿真对象，根据电站的主要仿真参数，建立了光热电站定日镜场模型和圆柱形外露式吸热器模型。针对定日镜简单聚焦、交替偏移聚焦和正态分布聚焦3种不同聚焦策略，选取典型气象年的气象数据，采取光线追迹法，通过计算得到在设计点工况、夏至日全天以及不同镜场布置条件下吸热器表面能流密度的分布情况，比较分析了3种不同聚焦策略对吸热器安全性的影响。结果表明：3种聚焦策略中，交替偏移聚焦策略较好地缓解了吸热器表面能流密度分布不均的现象，具有较高的安全性。

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