动力工程学报

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锅炉技术

1 000 MW机组塔式炉炉内烧偏问题治理研究

陈尚兵,杨中明,王会,舒茂龙,高红,杨权

2015, 35(11): 865-870.

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对某1 000 MW机组塔式炉进行了全炉膛数值模拟,对比炉膛贴壁水冷壁CO、NO和O₂等气氛监测分析结果和温度场测量统计结果,确认了炉内火焰烧偏的程度.基于一种核心向量机回归算法(CVR),对从集散控制系统(DCS)中筛选的海量数据进行分析,建立了水冷壁出口温度偏差与77个运行参数之间的关系模型,验证了该模型的精确性,并依据模型制定了二次风精细配风方案.结果表明:在现场实施该方案后,有效减小了水冷壁出口温度偏差,提高了蒸汽温度品质.

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锅炉技术

600 MW超临界锅炉半辐射受热面积灰监测模型研究

徐力刚,黄亚继,岳峻峰,陈波

2015, 35(11): 871-877.

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针对燃煤锅炉受热面积灰监测的需求,以某电厂600 MW锅炉的半辐射受热面为研究对象,采用污染率作为受热面积灰监测指标建立了监测模型,提出了一种高温区域烟气温度推算方法,在变负荷工况下考虑了锅炉运行动态特性并引入集总参数动态修正模型,研究了稳定负荷和变负荷工况下半辐射受热面的污染率变化趋势.结果表明:稳定负荷下的积灰监测模型能够满足积灰监测的要求,而变负荷工况下的积灰监测模型虽然在一定程度上缓解了负荷变化的影响,但污染率计算结果波动较大,仍受到负荷变化的干扰.

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锅炉技术

旋流燃烧器扩口角度对其气固两相流场的影响

杨玉,马炜晨,董康,周昊

2015, 35(11): 878-886.

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采用激光多普勒测速仪(PDA)对某低氮旋流燃烧器模型的出口流场进行了详细测量,得到了气相和颗粒相的速度及颗粒体积流量分布.结果表明:当燃烧器扩口角度从30°增大到45°时,环形回流区的最大径向跨度从40 mm增加到70 mm,最大回流速度从1.97 m/s增大到2.45 m/s;回流区的变大有利于延缓二次风与一次风的混合,能够减少NO_x的生成量;当燃烧器扩口角度为60°时,二次风出现了“飞边”现象,一次风与二次风之间形成一个较大的低速回流区,但是它无法卷吸足够多的高温烟气,导致燃烧不能正常进行.

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工程热物理

长导程双头螺旋槽管换热与流动阻力性能试验研究

欧阳新萍,高铭,刘冰翛

2015, 35(11): 887-892.

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对3种相同基管外径、不同螺旋尺寸的长导程双头螺旋槽管进行试验,并与相同基管外径的光滑管进行比较.计算不同工况下螺旋槽管和光滑管管内和管外的表面传热系数,进行换热综合性能评价,并分析了螺旋尺寸对换热性能和流动阻力性能的影响.结果表明:长导程双头螺旋槽管的管内表面传热系数在旺盛湍流区和过渡流区都优于光滑管,且在过渡流区表面传热系数的增大程度更大,而壳程表面传热系数在旺盛湍流区和过渡流区的增大程度有限,螺旋尺寸主要影响管内换热而对管外换热的影响不大,本试验中1号管的综合性能最好.

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工程热物理

一种板壳式换热器传热准则关系式的实验分析

刘家瑞,赵巍,黄晓东,张华,余晓明

2015, 35(11): 893-900.

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基于板式换热器的研究成果,对板壳式换热器进行实验研究,利用等流速法求解传热准则关系式.通过控制冷流体、热流体流速相同,对1/1流程组合的板壳式换热器进行实验,并对比和分析实验数据.结果表明:利用板式换热器的经验值拟合得到的传热准则关系式在不同定性温度下并不相同;1/1流程组合板壳式换热器冷流体、热流体的传热准则关系式的参数均为定值,即系数为0.1825,雷诺数指数为0.75,普朗特数指数为0.34;板壳式换热器的传热准则关系式与板程流程数无关,且与壳程1流程和2流程也无关,但与3流程和4流程则呈现出系数相关的结论,3流程和4流程的系数分别为1流程的0.82倍和0.68倍.

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辅机技术

神经网络球磨机出力软测量模型的建立

韩良云,陆金桂

2015, 35(11): 901-905.

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为了准确地获得球磨机的制粉出力,提出了用灰熵关联分析法分析球磨机制粉出力的影响因素,选择对球磨机制粉出力影响较大的几个因素作为辅助变量建立模型,以最优拉丁超立方法选取的数据作为训练样本,基于BP神经网络建立球磨机出力软测量模型,并选出几组样本验证所建模型的可靠度.结果表明:所建立的球磨机出力软测量模型预测输出误差较小,有较强的泛化能力,具有很好的测量性能.

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辅机技术

基于SDP与图像匹配的离心风机失速实时检测

许小刚,王松岭,刘海啸

2015, 35(11): 906-911.

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为了及时、准确地对离心风机旋转失速进行检测,提出了一种基于对称点模式(SDP)分析与图像匹配相结合的方法.在G4-73No.8D离心风机实验台上进行旋转失速渐进过程实验,采集机壳内壁气体动态压力信号,对该压力信号进行SDP变换,建立风机正常运行和失速状态下的SDP模板图;选取风机80个采样点内的动态压力信号进行SDP变换,并与模板图进行图像匹配,每隔16个采样点进行一次,直至风机由正常运行到完全失速.通过小波变换方法离线检测实验信号失速起始点,以验证本方法的准确性.结果表明:该方法可在0.35s内准确检测到弱失速起始点,在0.05s内准确检测到强失速起始点.

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环境科学

新型CO₂直接蒸汽再生实验和模拟研究

项群扬,方梦祥,王涛,江文敏,Yann LE MOULLEC,卢佳汇,骆仲泱

2015, 35(11): 912-917.

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在对新型直接再生系统进行实验研究的基础上,通过Aspen Plus软件建立平衡模型,对该实验系统进行模拟,并与实验结果进行对比.结果表明:模拟结果与实验结果有较好的一致性;模拟得到的CO₂再生能耗(2.44 MJ/kg)要小于实验结果(3.05 MJ/kg),通过优化再生塔的结构和采用促进气液传质的方法,可使实际能耗接近模拟值;通过减小冷凝-汽化换热器的换热温差至5 K,可进一步降低CO₂再生能耗至2.24 MJ/kg,说明直接蒸汽再生工艺能有效降低能耗.

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环境科学

烟气循环方式对SO₃生成的影响

肖海平,韩高岩,董琳

2015, 35(11): 918-922.

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基于化学反应动力学计算方法研究了富氧燃烧中不同循环方式对SO₃生成的影响.结果表明:富氧燃烧方式下SO₃体积分数急剧增大,其中湿烟气循环方式下的SO₃体积分数最大;增大初始O₂、SO₂和H₂O体积分数,增加了燃烧过程O、OH和HOSO₂等自由基的浓度,促进了SO₃的生成;SO₃生成率随初始SO₂体积分数的增大而减小,随初始O₂体积分数和初始H₂O体积分数的增大而增大;富氧燃烧导致烟气酸露点普遍升高,其中湿烟气循环方式下烟气酸露点最高,对烟气进行脱硫或者脱水处理,能够有效降低烟气酸露点.

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环境科学

二氧化锰改性活性炭吸附汞的机理研究

高正阳,吕少昆

2015, 35(11): 923-928.

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为探究经MnO₂改性后活性炭(C₁₄H₆)吸附汞的反应机理,应用量子化学从头计算的MP2方法,优化6-311+g(d,p)/SDD基组得到反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,计算反应的动力学参数.采用经典过渡态理论分别计算了在298~1 500 K和0.000 1~3 MPa条件下各反应的反应速率常数,并比较分析各反应速率常数的变化趋势.结果表明:在同时含有Hg、C₁₄H₆和MnO₂的情况下,MnO₂和C₁₄H₆的反应要比Hg和C₁₄H₆的反应快,且MnO₂(C₁₄H₆)要比C₁₄H₆更易与Hg反应;反应速率常数随温度和压力的升高呈现增大趋势;经MnO₂改性后的活性炭比未改性的活性炭吸附Hg的效果要好.

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新能源

重整条件对SOFC电池堆性能影响的实验研究

赵青,吕小静,王蔚国,翁一武

2015, 35(11): 929-933.

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以天然气为燃料,建立了外部重整固体氧化物燃料电池(SOFC)系统的实验平台,在不同重整工艺参数条件下,对电池堆的性能进行了测试,得到了电池堆性能参数的变化趋势,分析了水碳物质的量比(即水碳比)、重整温度、重整方式以及天然气体积流量对SOFC电池堆性能的影响.结果表明:在不同的电流密度下,采用水蒸气重整方式电池堆的输出功率高于自热重整方式电池堆的输出功率;当电池堆工作温度设定恒值为1023 K时,随着水碳比的增大,电池堆的输出功率逐渐提高,随着天然气体积流量的增加,电池堆的输出功率显著提高.

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新能源

新型并网风电机组的动力学建模与仿真

武鑫,苏睿,芮晓明,陆从飞

2015, 35(11): 934-937.

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为研究差动调速风电机组的动态特性,用弹簧-阻尼-质量系统建立了三轴动力学模型,采用Simulink软件进行仿真.以阶跃风载荷作为模型输入,得到了差动轮系的轮架轴、齿圈轴、太阳轮轴的转速、转矩以及功率,并进一步获得了转矩信号的频率分布.结果表明:新型机组能通过调速电机和差动轮系对风轮吸收的功率进行有效调节,其固有频率避开了转矩频率分量,不会发生共振.

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新能源

风力机大厚度钝尾缘翼型数值模拟研究

李新凯,戴丽萍,康顺,梁思超

2015, 35(11): 938-943.

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以具有实验数据的风力机专用翼型DU97-W-300、DU00-W2-401为对象,研究了湍流模型和网格分布对RANS预测气动性能的影响,并在多个攻角下对比了DES与RANS的计算效果.结果表明:在翼型升力曲线的线性段,考虑转捩的T-SST模型计算值与实验值更加吻合,但在升力曲线的失速段,全湍流模型计算结果优于T-SST湍流模型,且全湍流模型中SA优于SST湍流模型;相比RANS方法,DES方法计算得到的翼型升阻力系数更加接近实验值,DES方法能更好地模拟细致的分离涡结构,所以DES方法更加适合模拟易发生分离的大厚度翼型.

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材料科学

20碳钢在腐蚀性气流环境中飞灰冲蚀磨损试验研究

赵宪萍,朱崇武,叶桂林,孙坚荣,潘卫国

2015, 35(11): 944-948.

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利用热态飞灰磨损试验台,向试验气流中加入一定量的SO₂和CO₂气体,在250~500 ℃内进行电厂20碳钢金属材料的耐冲蚀磨损性能试验,研究SO₂和CO₂气体对金属冲蚀磨损性能的影响,并对不同气流环境下的试验结果进行比较.结果表明:随着温度的升高,20碳钢在试验温度范围内均出现相对磨损量先减小后增大的现象;20碳钢在加入SO₂或CO₂气流环境下的相对磨损量明显高于只含压缩空气环境下的相对磨损量,可见电站锅炉烟气流中CO₂和SO₂气体能够加速20碳钢的冲蚀磨损.

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