动力工程学报

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锅炉技术

1 000 MW塔式直流锅炉炉膛水冷壁管壁温度和热负荷分布的试验研究

陈端雨, 范诚豪, 杨勇, 张富祥, 朱才广

2013, 33(5): 329-334.

摘要 ( )

可视化

对2台1 000 MW超超临界压力塔式直流锅炉炉膛水冷壁管壁温度和热负荷分布进行了测量和计算,并对不同负荷工况、不同磨煤机投运方式下的热负荷和管壁温度分布规律以及炉膛上部垂直水冷壁的热负荷分布进行了分析.结果表明:1 000 MW塔式直流锅炉炉膛热负荷的分布规律与其他四角切圆燃烧锅炉炉膛热负荷的分布规律基本一致.由于在最上层的燃烧器上方布置了燃尽风,对炉内烟气的扰动加强,导致沿管长方向的热负荷在54 m标高处波动较大;在燃尽风喷嘴中心线以上,因受到燃尽风进入炉膛的影响,水冷壁热负荷大幅度下降.为了避免炉膛大比热区传热恶化,可以将处于拟临界点附近的水冷壁布置在低热负荷区域.

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锅炉技术

600 MW机组掺烧褐煤设备改造应用实践

付喜亮, 王彦刚, 王荣, 范国强, 董伟波

2013, 33(5): 335-339.

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可视化

针对火电厂掺烧大量褐煤会导致磨煤机干燥出力不足,极大地影响制粉系统安全运行的问题,通过改变空气预热器转向、扩大一次风风仓角度和安装软密封对磨煤机喷嘴环进行了扩容改造.结果表明:改造后磨煤机入口热一次风温度进一步提高,干燥出力和研磨出力明显增大,风机阻力减小,在满足锅炉大比例掺烧褐煤要求的同时可降低风机电耗,减小一次风机失速的危险,为企业带来较大的经济效益.

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锅炉技术

循环流化床燃煤锅炉掺烧造纸污泥的运行特性分析

盛洪产, 何国宾, 金孝祥, 楼军, 刘道银,马吉亮, 唐智, 陈晓平

2013, 33(5): 340-345.

摘要 ( )

可视化

对一台130 t/h循环流化床锅炉进行热力平衡计算和烟风阻力计算,研究了不同污泥掺烧质量分数对锅炉运行特性的影响.结果表明:随着污泥掺烧质量分数的增大,炉膛出口烟气温度下降,排烟温度升高,锅炉热效率降低,入炉干化污泥量大幅增加,而入炉煤量略有减小,烟气量和灰量增加,尤其是灰量显著增加,过热器减温水量显著增加,一次风空气侧阻力、二次风空气侧阻力和烟气侧阻力均增大,且增大梯度逐渐变大,为循环流化床锅炉掺烧造纸污泥时的改造提供了理论依据.

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锅炉技术

世界典型动力煤挥发分发热量分布规律

王世昌, 章明富

2013, 33(5): 346-350.

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为了解煤粉的着火和燃尽特性,按照能量守恒原理,对世界224种典型动力煤的工业分析和收到基低位发热量进行了计算,在煤指数C_I和燃料比F_R的基础上提出了煤粉的着火指数C_IW和燃尽指数F_RW.结果表明:当w(V_daf)<55%时,挥发分质量分数越高,煤粉的着火指数C_IW越大,越容易着火;当w(V_daf)≥55%时,挥发分质量分数越高,C_IW越小,煤粉越不容易着火;当w(V_daf)<10%时,随着w(V_daf)的降低,煤粉燃尽指数F_RW从46提高到600,越难燃尽;不同动力煤挥发分的理论低位发热量Q^V0_net不是常数,当w(V_daf)从5%提高到75%时,挥发分理论低位发热量从43.5 MJ/kg降低到13.4 MJ/kg;1.0 kg煤所含固定碳发热量与所含挥发分发热量的比值随着C_IW的增大而减小,随着F_RW的增大而增大.

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工程热物理

高压超浓相气力输送流型及稳定性试验研究

鹿鹏, 韩东, 蒲文灏, 陈晓平, 赵长遂

2013, 33(5): 351-357.

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可视化

在输送压力可达到4 MPa、管路固气比可达到700 kg/m³的高压超浓相气力输送试验台上进行输送物料为300 μm煤粉和石英砂的流型可视化试验,获得了不同表观气速下物料的流型,研究了补充风风量对300 μm煤粉输送稳定性的影响.结果表明:在试验台范围内,随着表观气速的减小,输送煤粉时获得了悬浮流、分层流和沙丘流流型,输送石英砂时获得了分层流、沙丘流和柱塞流流型,且不同流型间的区分度优于输送煤粉时流型间的区分度;随着表观气速的减小,输送系统的稳定性下降,管路的振动和各管段压降随时间的变化验证了这一事实;在输送300 μm煤粉时,过小的补充风风量易发生堵管现象;沙丘流或柱塞流状态均属于间歇流动状态,且柱塞流状态是一种比沙丘流状态更不稳定的低速复杂流动状态.

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工程热物理

1 000 MW直接空冷机组散热单元换热特性的数值模拟

韩中合, 马务, 王智

2013, 33(5): 358-363.

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以某1 000 MW直接空冷机组为例,对机组散热器外部流场进行了数值模拟,分析了不同迎面风速、环境温度、翅片间距以及翅片厚度对散热器外部换热和流动特性的影响.结果表明:随着迎面风速的增大,散热器外部的传热系数和流动阻力均显著增大,环境温度对散热器外部换热和流动特性的影响并不明显,但对总散热量影响较大;较大的翅片间距能增大散热器外部的传热系数、减小流动阻力,但会使单位管长的换热面积减小,总散热量减小;对应于一定的迎面风速,存在较为合理的翅片间距和翅片厚度,迎面风速越大,合理的翅片间距越大,翅片厚度越小.

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辅机技术

入口结构对旋风分离器分离效率的影响

孙胜, 周昊, 邱坤赞, 董康, 岑可法

2013, 33(5): 364-369.

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可视化

以135 MW循环流化床锅炉为原型,按1∶10的比例搭建了旋风分离器冷态试验台,设计了折角过渡和平滑过渡2种入口烟道和15°、30°、45°3种入口下倾角,对比研究了不同入口烟道形式和入口下倾角对旋风分离器分离效率的影响.结果表明:在相同条件下,折角过渡入口烟道旋风分离器的分离效率比平滑过渡入口烟道旋风分离器的分离效率高;分离效率随入口下倾角的增大先降低后升高;旋风分离器的分级效率随入口烟道结构和分离器入口下倾角的变化规律与总分离效率随二者的变化规律趋势一致.

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辅机技术

电站凝汽器补水系统的热经济性分析

胡勇, 刘吉臻, 曾德良, 孟庆伟, 李雅哲

2013, 33(5): 370-374.

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可视化

根据小扰动理论及热经济性状态方程,对凝汽器系统特性进行了研究,分析了雾化喷洒补水方式对凝汽器真空及火电机组热效率的影响,并通过实例分析了不同补给水方式在不同补给水温度下机组热效率的变化情况.结果表明:一定温度的补给水经过喷嘴雾化处理由凝汽器喉部进入系统时,可以减少系统的冷端损失,降低火电机组的背压,提高系统的热经济性;当补给水温度升高时,ΔP逐渐降低,ΔN缓慢升高.

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辅机技术

基于近场声压法的离心泵噪声特性试验研究

叶学民, 裴建军, 李春曦, 刘兹

2013, 33(5): 375-380.

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可视化

采用近场声压法在开式试验台上对IS65-50-160A型离心泵进行了噪声特性试验研究,在变流量和恒流量情形下得到了泵噪声随汽蚀余量的变化规律及频率特性,分析了流量、汽蚀余量及泵入口吸入空气对A声级噪声和不同频率下声压级的影响.结果表明:在变流量情形下,非汽蚀工况下泵的A声级随流量增加而增大,且在高效率区达到最大值;汽蚀初生时,A声级噪声出现显著下降现象;深度汽蚀工况下,A声级噪声显著增加;以1 000 Hz和2 000 Hz为代表的高频声压级对整体A声级噪声的形成贡献较大;绝大多数流量下的声压级分别在250 Hz和1 000 Hz时出现峰值,该噪声峰值频率均与叶片通过频率相关.在恒流量下的汽蚀过程中,调节泵入口阀门导致汽蚀发生后,受入口吸入空气影响,泵的A声级噪声显著下降;本研究用泵的汽蚀特征频率为250 Hz,该频率汽蚀状态下的声压级峰值比汽蚀前升高了5.9~16.4 dB.

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能源系统工程

萨拉齐电厂300 MW循环流化床锅炉机组耦合空气透平系统试验方案研究

王玉召, 李建锋

2013, 33(5): 381-386.

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可视化

为了验证火力发电机组耦合空气透平系统降低厂用电率的可行性,制定了萨拉齐电厂300 MW循环流化床锅炉机组耦合空气透平系统的3个试验方案,其中方案1、方案3不需要改造锅炉空气预热器,而方案2则需要改造锅炉空气预热器.对试验所用设备性能参数及价格进行调研,并对试验方案的热流分布进行了计算和对比.结果表明:在综合考虑3个试验方案的节能效果、试验成本以及对机组正常运行所可能带来的影响后,确定方案3为最佳方案,其与方案1相比,由于排烟温度较低,所以节能效果较好,与方案2相比,由于不改动空气预热器,所以对锅炉部分的改动较小,试验的风险较小.

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能源系统工程

有机工质低温余热发电系统多目标优化设计

王漫, 王江峰, 阎哲泉, 马少林, 戴义平

2013, 33(5): 387-392.

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针对现有有机朗肯循环单目标优化设计的局限性,从热力性、经济性等多方面对有机工质低温余热发电系统进行多目标优化设计.以系统

效率最大和总投资费用最小为目标函数,选取透平进口温度、透平进口压力、余热锅炉节点温差、接近点温差和冷凝器端差等5个关键热力参数作为决策变量,利用非支配解排序遗传算法(NSGA-II)分别对采用R123、R245fa和异丁烷的有机工质余热发电系统进行多目标优化,获得不同工质的多目标优化的最优解集(Pareto最优前沿),并采用理想点辅助法从最优解集中选择出最优解及相应的系统最佳热力参数组合.结果表明:在给定余热条件下,从热力性能和经济性两方面考虑,R245fa是最优的有机工质,从多目标优化的最优解集中选择出的最佳

效率为10.37%,最小总投资费用为455.84万元.

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能源系统工程

基于蒸汽喷射式热泵的火电厂除氧器乏汽回收系统热经济性分析

陈海平, 于鑫玮, 鲁光武, 高沛, 张学镭

2013, 33(5): 393-398.

摘要 ( )

可视化

针对火电厂汽轮机回热系统中的工质损失和热损失,以某电厂600 MW机组为例,对采用蒸汽喷射式热泵将除氧器乏汽回收到低压加热器中的节能技术进行研究,利用等效焓降法对各个节能方案的热经济性指标进行了计算,并对不同节能方案的热经济性进行了比较.结果表明:除氧器乏汽通过蒸汽喷射式热泵回收到5号低压加热器(方案4)的节能效果最显著,经济效益最好.与原方案相比,采用方案4,每发1度电平均可以节约标准煤0.3 g,按机组年运行5 500 h计算,每年可以节约标准煤990 t.

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能源系统工程

污水污泥热解过程的能量平衡与反应热分析

胡艳军, 郑小艳, 宁方勇

2013, 33(5): 399-404.

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依据能量守恒定律,通过分析污水污泥热解过程的能量利用、耗散和回收情况,提出了污泥热解制取三相产物处理系统的能量平衡模型,分析计算了污泥热解反应热,并利用回收率和耗能比对热解处理系统的耗能状况进行了评价.结果表明:能量利用过程中总存在能源的耗散,减少能耗的主要方式是尽可能提高产物的能值、降低热消耗和废弃的能量;在不同的热解工况下,热量损失的差别明显,热解停留时间长、升温速率慢、热解温度高均会导致输入能量和热损失增大;能耗评价也验证了热解技术能够回收更多的能量,可以获得更大的能耗比.

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材料科学

Inconel 740H主要强化元素对热力学平衡相析出行为的影响

符锐, 林富生, 赵双群, 迟成宇

2013, 33(5): 405-412.

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对700 ℃等级超超临界电站过热器/再热器管材所用镍基高温合金Inconel 740H进行热力学相计算并研究了主要析出强化元素对其平衡析出相析出行为的影响.结果表明:合金中γ′相和M₂₃C₆碳化物稳定温度范围较宽;Al、Ti和Nb 3种元素对γ′相、η相和σ相的析出行为影响较大,而Co元素对其影响不大,其中Al对γ′相和σ相的析出和稳定有促进作用,对η相却有抑制作用,Ti和Nb对γ′相、η相和σ相均有促进作用;C对M₂₃C₆碳化物析出量的影响显著,而Cr对M₂₃C₆的析出温度影响显著.将Al、Ti、Nb、C和Cr的质量分数控制在一定范围内并适当减小Co的质量分数,可以使Inconel 740H合金的成分范围得到一定的优化.

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