动力工程学报

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锅炉技术

基于BP神经网络的燃煤锅炉内H₂S质量浓度建模预测

相明辉, 梁占伟, 孙贻超, 王新钢

2020, 40(6): 433-439. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.06.001

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基于BP神经网络算法和遗传算法优化的BP神经网络算法（GA-BP算法）建立了燃煤锅炉内H₂S质量浓度的预测模型，以燃烧调整试验得到的数据作为训练样本和测试样本，对所建立的H₂S质量浓度预测模型进行评价。结果表明：基于BP神经网络算法建立的H₂S质量浓度预测模型出现过拟合现象，而基于GA-BP算法建立的H₂S质量浓度预测模型具有较好的逼近能力和泛化能力，可用于锅炉内H₂S质量浓度建模预测，为运行优化和控制燃煤锅炉内H₂S质量浓度奠定了基础。

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锅炉技术

300 MW燃煤锅炉掺烧生物质燃气的数值模拟

李加护, 王小涛, 高硕, 张猛

2020, 40(6): 440-446. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.06.002

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为了探究掺烧生物质燃气对燃煤锅炉燃烧特性的影响，基于Fluent软件，选取某电厂亚临界300 MW锅炉作为研究对象，搭建生物质燃气与煤粉的混合燃烧模型，对纯燃煤工况和混燃工况开展数值模拟，其中混燃工况按锅炉总输入热量的20%计算生物质燃气量，通过改变生物质燃气的喷口位置分析炉膛内的速度场、温度场、烟气组分及污染物NO_x的变化规律。结果表明：与纯燃煤工况相比，掺烧生物质燃气后炉膛最高温度、出口烟温和NO体积分数降低；在不改变炉膛总体结构的情况下，生物质燃气喷口位置对炉膛温度分布和NO排放有较大影响。

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锅炉技术

300 MW节能型循环流化床锅炉SO₃生成和排放试验研究

李东雄, 徐鸿恩, 牛拥军, 郑立星, 韩豪杰, 程芳琴

2020, 40(6): 447-453. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.06.003

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为研究循环流化床锅炉炉内石灰石脱硫+炉外烟气循环流化床半干法脱硫除尘一体化系统在不同负荷下，锅炉出口和布袋除尘器出口烟气中SO₂和SO₃质量浓度的变化规律，对某300 MW循环流化床锅炉进行了试验研究。结果表明：锅炉出口原烟气中SO₂质量浓度随锅炉负荷的增加而减小，SO₃质量浓度随锅炉负荷的增加而增大；在炉内氧过量及二次风分级送入的情况下，炉温和流化速度是影响炉内SO₃质量浓度的重要因素，导致在大于75%锅炉负荷后SO₃质量浓度增加趋势明显增大，100%锅炉负荷时达到18.5 mg/m³；在炉外烟气半干法循环流化床脱硫除尘一体化系统中，消石灰、再循环脱硫灰、工艺水等的协同作用使净烟气中SO₃质量浓度降至1.4 mg/m³以下，表明炉外半干法循环流化床脱硫除尘一体化工艺具有良好的负荷适应性和脱除能力。

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汽轮机与燃气轮机

超超临界汽轮机全负荷段性能优化试验研究

徐冒颖, 刘伟, 沈铭科

2020, 40(6): 454-459. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.06.004

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为了得到机组经济性在全负荷段变化较小时的滑压曲线，对某1 000 MW超超临界汽轮机组进行了全负荷段工况性能试验、宽负荷配汽方式性能试验、变背压特性性能试验及循环水泵优化试验，对全负荷段工况滑压曲线进行优化，并根据机组实际背压特性曲线和循环水泵优化试验结果调整滑压曲线，得到了经济性较优且满足负荷响应速率的滑压曲线。结果表明：同负荷下不同高压调节阀开度运行时，全开方式运行高压缸效率最高，热耗率最低，经济性最好，但负荷响应却较慢，采用38%高压调节阀开度可以满足负荷响应速率需求。

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汽轮机与燃气轮机

液滴表面张力修正系数与蒸汽膨胀速率和进口参数的相关性研究

彭姝璇, 杨爱玲, 陈二云

2020, 40(6): 460-468. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.06.005

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蒸汽自发凝结过程具有明显的非平衡特性，对凝结过程的预测存在困难。基于非平衡凝结模型，采用表面张力修正系数来修正液滴表面张力，并对Laval喷管及平面叶栅内蒸汽自发凝结流动进行多工况数值模拟。分析了表面张力修正系数对蒸汽凝结流动模拟精度的影响，着重讨论表面张力修正系数的最佳取值与蒸汽膨胀速率、进口参数的相关性，并研究其随进口参数的变化规律。结果表明：相同工况下，表面张力修正系数最佳取值对蒸汽膨胀速率变化不敏感，与进口总温相关性不显著，而与进口总压呈显著正相关；基于数值计算结果，通过拟合出的表面张力修正系数最佳取值与进口总压的三次关系曲线，可在进口总压为1.5×10⁴~9.8×10⁴ Pa范围内确定表面张力修正系数最佳取值范围，为汽轮机低压级湿蒸汽流动数值模拟提供依据。

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汽轮机与燃气轮机

基于IGV控制的先进燃气轮机联合循环运行优化

郭荣

2020, 40(6): 469-474. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.06.006

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为了达到高效的先进燃气轮机联合循环优化运行，提高循环的能源利用率，以先进燃气轮机联合循环技术为研究对象，通过以有机物为工质的朗肯循环回收燃气轮机的余热，进行燃气轮机联合循环变工况仿真模拟来研究联合循环运行特性，分析了环境温度和压气机进口导叶（IGV）调节对联合循环运行特性的影响，制定了IGV角度的优化控制策略。结果表明：在变负荷工况和不同环境温度下，调节燃气轮机的空燃比，可以优化该燃气轮机联合循环的运行特性，提升联合循环效率。

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自动控制

基于改进超螺旋算法的过热汽温滑模控制

罗毅, 王维

2020, 40(6): 475-480. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.06.007

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针对火电机组过热汽温被控对象的大惯性、大迟延及动态模型随负荷变化而变化等特性，将滑模变结构控制应用到串级过热汽温系统中。为了减小外部扰动带来的稳态误差和减弱滑模存在的抖振现象，引入积分环节，并采用改进超螺旋算法来代替切换控制，设计了一种新型滑模控制方法。同时在Simulink仿真工具下对过热汽温系统的高阶模型进行阶跃响应、模型参数失配和鲁棒性仿真试验。结果表明：与一般串级PID控制相比，本文方法的控制动态性能效果更好，调节时间和超调量得到显著改善，鲁棒性更强。

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环保技术与设备

高温还原区喷氨脱硝试验研究

陆续, 吴庆龙, 张向宇, 白文刚, 张波, 高宁, 徐宏杰

2020, 40(6): 481-485. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.06.008

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建立了高温喷氨脱硝机理模型，研究了反应温度、氧体积分数、氨氮物质的量比和停留时间等参数对脱硝效率的影响，并在一维煤粉炉上开展了试验。结果表明：高温喷氨脱硝反应的温度窗口为1 200~1 600℃，氧体积分数应小于1%，氨氮物质的量比的范围为1.0~1.3，停留时间应大于0.4 s，CO体积分数对脱硝效率没有影响；燃用烟煤时，高温喷氨脱硝效率可达48%。

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环保技术与设备

基于随机森林的火电机组SCR脱硝反应器建模

许壮, 康英伟

2020, 40(6): 486-491. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.06.009

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火电机组选择性催化还原技术（SCR）脱硝反应器过程复杂多变，采用机理建模的SCR脱硝反应器出口NO_x质量浓度预测难以取得良好的效果。基于火电厂的历史运行数据，将主成分分析（PCA）和随机森林（RF）相结合建立了SCR脱硝反应器出口NO_x质量浓度预测模型。在建模过程中，采用主成分分析方法计算各个变量的贡献率来筛选变量，进而对随机森林模型进行试验验证，并与支持向量机（SVM）模型和BP神经网络模型的预测性能进行对比。结果表明：采用PCA变量选择方法确定SCR系统模型的输入变量是可行和有效的；与SVM和BP神经网络模型相比，RF算法得到的SCR系统模型具有更好的预测效果。

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环保技术与设备

高温熔融处理废弃SCR催化剂过程中的重金属固化研究

周昊, 许佳诺, 周明熙, 倪玉国

2020, 40(6): 492-501. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.06.010

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为探究废弃SCR催化剂在高温熔融处理过程中的重金属（As、Pb、Se、V）固化效果，采用高温管式反应炉对加入复合添加剂CaO-Fe₂O₃-SiO₂-Al₂O₃和焦炭的废弃催化剂进行熔融实验，通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和重金属浸出实验分析熔融温度和熔融时间对重金属浸出和挥发特性的影响。结果表明：高温熔融处理技术可有效稳固废弃SCR催化剂中的重金属；熔融温度对废弃催化剂的重金属浸出和挥发特性影响显著，随着熔融温度的升高，As、Pb、Se和V的浸出质量浓度显著下降；4种重金属的挥发率排序为：Pb > Se > As > V，其中Pb和Se的挥发率随温度先升高后降低，As和V在不同温度下的挥发率均接近0；随着熔融时间的延长，As、Se和V的浸出质量浓度先增加后降低，Pb的浸出质量浓度单调降低；熔融时间对重金属挥发特性的影响不显著。

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环保技术与设备

湿烟羽形成及其影响因素分析

赵立正, 孙保民

2020, 40(6): 502-508. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.06.011

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根据湿烟羽扩散和污染物沉降模型，分析了湿烟羽对周边环境的影响，并针对空气和烟气性质对湿烟羽的形成及其治理技术的影响进行了分析。结果表明：烟囱出口平均温度对湿烟羽中污染物最大沉降质量浓度的影响较大，环境温度对湿烟羽扩散的影响也较大；烟气冷凝再热技术适用范围较广，环境温度和空气相对湿度对消除湿烟羽的影响较大，烟气冷凝可降低再热后烟囱出口平均温度和耗能。

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新能源

工质跨临界物性变化及S-CO₂透平气动分析

王智, 匡轩毅, 刘亚丽, 李志彬, 闫锐鸣

2020, 40(6): 509-516. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.06.012

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超临界二氧化碳透平被广泛用于太阳能发电系统中，但局部损失导致该透平流动中部分区域工质处于亚临界区。为了探究二氧化碳在跨临界区物性对透平的影响，进行了喷管实验和单级轴流透平的热力气动设计、三维造型及数值模拟。结果表明：二氧化碳物性在跨临界区急剧变化，易产生流动分离和回流等现象；设计透平在各工况下喷嘴尾缘、动叶吸力面前缘等局部压降区域易出现跨临界现象，并伴随有透平效率不同程度降低；增大出口压力、升高温度、调整转速或优化翼型，均可避免跨临界情况发生，从而提高透平效率。

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