动力工程学报

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锅炉技术

分离器性能对循环流化床锅炉启动过程中床料动态平衡的影响

马素霞，郭俊，武卫红

2014, 34(6): 417.

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通过建立循环流化床（CFB）锅炉启动过程中床料的动态平衡模型，研究了分离器效率、临界粒径d99和切割粒径d50对床料粒径动态分布、启动时间和平衡后床料粒径分布的影响.结果表明：d50和d99越小，分离器对不同粒径颗粒的分离效率越高，床料越细，床料质量越高；d50减小，床料动态平衡时间会延长；d99对床料动态平衡的影响反映在初始床料中粒径范围为d99到循环灰颗粒粒径上限的质量分数上，此质量分数越大，则动态平衡时间越短.

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锅炉技术

氧体积分数对煤炭自燃诱导过程影响的试验研究

周永刚，李培，倪世安，钱海平，赵虹

2014, 34(6): 421.

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利用热天平缓慢升温法及化学动力学理论研究氧体积分数对蒙混煤低温氧化反应不同阶段的作用效果及活化能的变迁特性，并从反应能垒角度研究氧体积分数对煤炭自燃影响的内在原因.结果表明：失水失重阶段受氧体积分数的影响较小；在氧体积分数为5%~15%时氧化反应阶段和着火燃烧阶段对其变化不敏感，当氧体积分数从15%增大到20%时反应活性增强；5%氧体积分数下着火燃烧阶段的最大反应速率和燃烧放热量分别约为20%氧体积分数下的11%和60%；氧化反应初期5%、10%和15%氧体积分数下的反应活化能分别为20%氧体积分数下的2.40倍、2.11倍和1.56倍；当氧体积分数为15%~20%时，煤样氧化反应的活化能随反应的进行持续减小，其自燃过程具有氧化自加速性；当氧体积分数为5%~10%时，氧化反应末期的活化能大于氧化反应中期，氧化反应受到抑制.

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锅炉技术

五彩湾煤燃烧特性的试验研究

李红，王桂芳

2014, 34(6): 427.

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对五彩湾煤与乌东煤2种煤种及3种不同掺烧比例的混煤分别进行了物理化学特性分析、煤粉气流着火温度测试、一维火焰炉中燃烧与结渣试验以及200 kW沾污试验台的沾污性能试验，并对各种混煤的着火、燃尽和结渣性能进行了评定.利用专家系统对试验煤样的主要特性进行了最终评价，并结合2种沾污性能判别指标对煤灰的沾污性能进行了验证，给出推荐的设计煤种和校核煤种.结果表明：混煤具有严重结渣倾向；五彩湾煤具有严重的沾污倾向，而乌东煤为低沾污倾向煤种，通过掺烧乌东煤可以减轻五彩湾煤的沾污；推荐选用五彩湾煤与乌东煤的掺烧比例为7∶3和5∶5的混煤1和混煤3分别作为设计煤种和校核煤种.

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锅炉技术

XAFS法研究煤灰熔融过程中Fe元素形态的变化

杨俊波,范浩杰,刘俊杰,杨润东,张忠孝

2014, 34(6): 432.

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采用上海同步辐射光源X射线吸收精细结构谱对还原性气氛下高灰熔点和低灰熔点煤灰样的熔融过程进行了观察.结果表明：煤灰熔融过程中Fe的价态形式由Fe3+向Fe2+转变；高灰熔点煤灰样在熔融过程中Fe的价态变化大多发生在900～1 300 ℃的温度段，Fe由四面体配位向八面体配位转变；低灰熔点煤灰样熔融时，一部分Fe首先形成四面体配位，然后再向八面体配位转变；Fe元素的这些形态变化在熔融过程开始之前就已经发生；低灰熔点煤灰样在熔融过程中第1层配位Fe—O结构发生了明显变化，而且只发生在完全熔融时刻，而高灰熔点煤灰样则没有明显观察到此配位结构的变化.
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锅炉技术

高碱煤燃烧过程中灰中主要元素的迁移规律

代百乾，乌晓江，张忠孝

2014, 34(6): 438.

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针对我国新疆高碱煤燃烧过程中的强沾污、结渣特性，对某300 MW亚临界高碱煤锅炉炉内各受热面的沾污灰样进行了XRF和SEMEDX分析.结果表明：在800~1 100 ℃烟气温度区间内，灰样中CaO、MgO和SO3的质量分数较高；当烟气温度降低至600~800 ℃时，灰样中Na2O、Fe2O3和SO3的质量分数较高，Na2SO4、CaSO4和NaFeSO4等物质是导致高碱煤燃烧过程中高温对流受热面发生严重沾污的主要原因；669~915 ℃烟气温度区间内的灰样发生初始熔融的温度及其所对应的液相质量分数要高于其他部位的灰样；灰样C颗粒表面附着粒径为2~4 μm的富含Na、S的Na2SO4等颗粒，而钠的硫酸盐在高温下具有较高的黏性和较低的熔点，这是导致该温度下发生严重沾污的主要原因之一.

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汽轮机与燃气轮机

汽轮机长叶片弯曲与轴系扭转耦合振动研究

吕方明，危奇，鲁录义，吕凯，王坤，孙庆，李汪繁，王秀瑾

2014, 34(6): 443.

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为了研究汽轮机轴系扭转振动过程中长叶片弯振与轴扭振之间的耦合影响，参考某汽轮机轴系以及末级叶片的结构和材料数据，分别建立了3种〖JP2〗有限元模型：叶盘模型、简化轴系模型和带一级末级叶栅的叶轴耦合模型，分析了这3种模型在静止和工作转速下的模态振动特征.结果表明：在叶轴耦合模型中存在叶片模态、轴振模态和耦合模态3种不同的振动模态，这些模态体现了叶片弯振对轴系扭振的影响；受轴系扭振影响，叶轴耦合模型中叶片的振动特性与叶盘模型中相比存在一定的差别，但这种差别并不显著；从叶片安全角度考虑，设计时应同时考虑叶片静频和动频，并以叶片振动特性为基础，着重考虑叶轴耦合时的振动特性，以避开工频波动可能带来的危害.

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汽轮机与燃气轮机

蝶阀阀体后双弯管道流场的数值模拟

惠伟，刘应征，王少飞

2014, 34(6): 450.

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采用计算流体力学软件对蝶阀阀体后双弯管道模型中的复杂流动现象进行了数值模拟，对比分析了进口雷诺数和阀门角度变化对流场的影响.通过与扭矩实验测量结果比较优选出SST湍流模型，并进一步模拟各种工况下管道内部的流场.结果表明：进口雷诺数对流场的影响是定量的，随着进口雷诺数的增大，扭矩值增大，阀板迎流面前驻点保持不变，背流面一、二次流动分离区不断减小；阀门角度对流场的影响是定性的，这种影响可通过流动分离、弯管二次流以及流动剪切碰撞等理论来解释；在所选4种阀门角度中，角度越大，阀门对流动阻挡作用越大，阀板前驻点逐渐向阀板中心移动，背流面更易产生一、二次分离区；阀门角度从30°变为45°时，相关参数急剧变化，同时发生较显著的一、二次流动分离现象.

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汽轮机与燃气轮机

变几何涡轮动叶栅流场的PIV实验研究

马超，臧述升，黄名海

2014, 34(6): 458.

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对某变几何涡轮在不同导叶转角工况下进行了内流场PIV实验研究，获得了动叶叶栅流道及其下游区域详细的流场及涡量场数据,并对其进行了对比分析.结果表明:导叶转角从6°转到-6°的过程中，叶轮出口截面最大速度增加约11%，叶轮流道内部最大绝对速度增加约40.6%，气流角度单调变化，叶轮输出功率在这一过程中增加了42%；但随着导叶转角的减小，下游动叶流道的流动损失有所增加.

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自动控制与监测诊断

核电蒸汽发生器水位的二自由度内模控制

房方，熊瑛，陈凯，程然

2014, 34(6): 463.

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为了在全工况范围内确保核电蒸汽发生器水位的控制品质，提出了一种二自由度内模控制结构.考虑到蒸汽质量流量波动对水位的显著影响，将前馈环节加入到该控制结构中，以提高系统的抗扰动能力；利用增益调度方法对5个典型工况点的前馈和反馈控制器进行整合，使系统实现良好的全局控制效果.在对控制系统性能进行理论分析的基础上给出了控制器参数的整定准则.仿真结果表明:该方法能够确保系统在各负荷段均具有良好的控制品质，且其整体性能优于自适应神经网络控制(ACNFC)及自整定PID控制.

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自动控制与监测诊断

基于粒子群和最近邻的热力系统变工况动态过程故障诊断方法

王晓霞，马良玉，祁在山

2014, 34(6): 469.

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提出了一种基于粒子群和最近邻的热力系统变工况动态过程故障诊断方法，该方法利用改进的粒子群优化(IPSO)算法获取典型故障原型，运用进化Elman神经网络对特征参数应达值进行实时预测，计算故障征兆，依据最近邻分类规则计算实时故障征兆与各典型故障原型的相似性，对故障进行识别.以某600 MW超临界机组高压加热器给水系统为例，借助电站全范围仿真系统进行了详细的故障诊断仿真实验.结果表明：该方法应用于热力系统动态过程故障诊断可取得较满意的效果.

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环境科学

我国电站锅炉SCR脱硝系统服役过程中的运行规律

李德波,廖永进,徐齐胜

2014, 34(6): 477.

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对我国典型电厂SCR脱硝系统烟气温度、流速分布、烟气体积分数、脱硝效率和氨逃逸率等主要性能参数进行了现场试验研究.结果表明：反应器出口NO体积分数和入口流速分布不均匀；入口流速相对偏差与出口NO体积分数相对偏差呈明显正相关；流场分布不均和催化剂老化是影响我国电站锅炉SCR脱硝系统性能的关键问题.

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环境科学

300 MW燃煤电厂溴化钙添加与烟气脱硫协同脱汞技术研究

史晓宏,温武斌,薛志钢，刘昕,柴发合,支国瑞,任岩军，马京华,高炜

2014, 34(6): 482.

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为了减少燃煤电厂大气汞排放量，采用燃煤中添加溴化钙溶液的方法提高烟气中Hg0氧化为Hg2+的比例，进一步提高烟气脱硫协同脱汞效率.在某300 MW燃煤发电机组上开展了燃煤中添加溴化钙协同脱汞试验.结果表明：当溴煤比达到20 mg/kg时，已经能使Hg2+在气态总汞中的质量分数从35%显著提高到90%以上；在目前脱硫塔运行条件下，溴煤比在50~100 mg/kg时可以取得较高的脱汞效率，尤其以溴煤比为100 mg/kg时脱汞效率最高.

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环境科学

烟气成分NO和HCl影响活性炭纤维吸附汞的量子化学计算

任建莉，胡艳军，沈彩琴，平传娟，严密

2014, 34(6): 487.

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构建四碳环单层石墨结构作为活性炭纤维（ACF）模型，应用密度泛函理论B3LYP方法，在lanl2dz基组水平上研究了烟气成分NO和HCl对ACF表面吸附汞的微观机理.结果表明:吸附NO和HCl后，ACF表面形成稳定的新构型ACF—NO和ACF—Cl；NO和HCl在ACF表面的吸附属于较强化学吸附，吸附能分别为119.48 kJ/mol和348.68 kJ/mol；NO和HCl被ACF表面的活性区域直接吸附，形成稳定性较强的化学键，并均匀分布在ACF表面，从而使ACF表面活性区域增加，促进了ACF表面对单质汞的吸附.

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制造工艺

激光深熔焊熔透深度的预测模型

万海波，李强，冷晓春

2014, 34(6): 495.

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基于小孔前壁演化动力学的分析，考虑激光束强度空间分布及等离子体吸收强度等因素，建立了激光深熔焊熔透深度的预测模型.利用该模型对奥氏体不锈钢Yb光纤激光焊在不同焊接速度下的熔透深度值进行了预测，并与试验结果进行了比较.利用该模型还研究了熔透深度与离焦量的关系.结果表明：利用该模型预测得到的熔透深度值与试验结果吻合较好；熔透深度随负离焦量的增大而增大，随正离焦量的增大而减小.

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