动力工程学报

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锅炉技术

600 MW对冲燃烧锅炉NO_x排放特性的数值模拟

刘亚明, 李方勇, 徐齐胜, 方庆艳

2015, 35(5): 341-347.

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采用数值模拟方法对某台600 MW超临界对冲燃烧锅炉不同燃尽风(OFA)风量比例和燃烧器运行组合方式时的NO_x排放特性进行了研究.结果表明:在600 MW额定负荷时,随着OFA风量比例的增大,飞灰含碳量近似呈线性增加,但NO排放质量浓度明显下降;当OFA风量比例从25%增大至35%时,飞灰含碳量增加了1.22%,NO排放质量浓度下降了293 mg/m³,当OFA风量比例接近30%时,飞灰含碳量和NO排放质量浓度综合指标最佳;停运上层燃烧器(运行组合方式为ACDEF)时,飞灰含碳量和NO排放质量浓度相较于停运中层燃烧器(运行组合方式为ABCDE)和下层燃烧器(运行组合方式为BCDEF)时有所下降;与停运下层燃烧器相比,停运上层燃烧器时飞灰含碳量降低了0.46%,NO排放质量浓度降低了40 mg/m³.

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锅炉技术

配风方式对花瓣燃烧器出口流场影响的研究

李慧君, 贾宝桐

2015, 35(5): 348-353.

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建立了花瓣燃烧器的物理模型,采用Fluent软件对不同一、二次风速度时花瓣燃烧器冷态下的流场进行了计算,分析了一、二次风配风方式对此种燃烧器出口流场的影响.结果表明:一次风的存在使回流区减小,稳燃能力降低,但能调整回流区与燃烧器出口的距离,避免了结渣等问题的发生;当一次风速度一定时,增大内二次风合速度,轴向回流区变大,能改善燃烧效果;调整内二次风叶片角度,增大内二次风切向速度,径向回流区变小,轴向回流区增大;针对不同的煤种,需选择适当的一、二次风速度,增大轴向或径向回流区以提高稳燃能力.

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锅炉技术

炉膛压力管道微弱泄漏信号检测方法研究

安连锁, 冯强, 沈国清, 姜根山, 张世平, 王鹏, 周鑫

2015, 35(5): 354-360.

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对电站锅炉压力管道初始泄漏进行微弱信号检测,提出经验模态分解(EMD)联合自相关差分Duffing振子(CD-EMD)方法.将0.6 MPa气动声源加入炉膛背景噪声信号,控制信噪比,对比EMD方法与小波变换的结果.降低信噪比,并将EMD联合Duffing振子(D-EMD)与CD-EMD方法的检测结果进行对比.结果表明:EMD方法能够在-5 dB信噪比下从炉膛背景噪声中识别出待检测信号,效果明显优于小波变换;在-24 dB信噪比下,D-EMD方法受初始相位的干扰严重,无法正常判别,CD-EMD方法能够有效地克服初始相位引起的误判,同时CD-EMD方法可通过设定经验阈值进行判别,提高了系统检测的实时性.

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锅炉技术

配煤对新疆准东高碱煤沾污结渣特性的影响

崔育奎, 张翔, 乌晓江

2015, 35(5): 361-365.

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选用我国新疆准东地区某典型高碱煤和某低碱井工煤作为研究对象,研究了不同掺混比例对混煤灰熔融特性的影响,并应用相平衡理论对实验结果进行理论分析.结果表明:2种煤按不同比例混合后,由于混煤中的矿物质组成和煤灰化学成分发生变化,使得混煤灰的熔融特性也发生较大变化,混煤灰的熔融温度并不与2种煤的掺混比例呈线性变化关系,而与相应三元相图上的液相线温度具有一定的相似性;按照不同比例对不同煤样进行配比,可通过高温下煤中耐熔矿物质与助熔矿物质间的化学反应,改变混煤灰中的主要矿物质组成,减少高碱煤中Na、K等碱金属低温共熔物的生成,从而达到改变和调节煤灰熔融特性的目的.

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汽轮机与燃气轮机

600 MW汽轮机排汽通道加装导流装置的数值研究

曹丽华, 张浩龙, 杨为民, 张道, 李勇

2015, 35(5): 366-372.

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针对某600 MW汽轮机排汽通道出口流场不均匀所造成的排汽压力偏高、经济性降低的问题,对配备双背压凝汽器的汽轮机排汽通道进行三维数值模拟,分析造成排汽通道出口流场分布不均匀的原因,并给出了一种能够极大改善排汽通道出口流场均匀性的导流装置布置方案.结果表明:汽轮机排汽缸的结构、小汽轮机排汽和低压加热器的存在导致排汽通道出口流场分布极其不均匀;在排汽通道内加装合理的导流装置后,出口流场均匀性得到改善,排汽通道的工作性能得到提高,排汽通道总压损失系数仅增大0.5%～2.5%,而静压恢复系数增大6.4%～8.8%,均匀性系数增大10.4%～13.4%.

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汽轮机与燃气轮机

跨音轴流压气机气动设计与数值优化

任平, 朱芳, 赵连会

2015, 35(5): 373-379.

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介绍了带有进口导流叶片的三级跨音轴流压气机的气动设计与数值优化过程,气动设计采用准三维体系,包括一维平均流线设计、S2流面通流设计和任意中弧线叶片造型设计,并利用商用软件Numeca进行压气机流场分析.采用遗传算法结合人工神经网络的全局优化方法对第一级跨音动叶在多级环境下进行三维数值优化.结果表明:与优化前相比,优化后跨音级动叶叶尖的激波-边界层干涉损失明显降低,第一级动叶与三级压气机整机近设计点的绝热效率分别提高了0.87%和0.37%,压气机整机的质量流量、总压比、绝热效率和失速裕度均能够满足设计目标.

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自动控制与监测诊断

风电机组高斯过程回归塔架振动监测研究

郭鹏, 王雪茹

2015, 35(5): 380-386.

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根据风电机组的运行原理,对运行数据中记录的塔架振动特征进行分析,发现塔架振动与风电机组数据采集与监视(SCADA)系统记录的多个其他变量存在密切关系,针对风电机组运行数据强随机性和高噪声的特点,采用高斯过程回归方法建立了描述塔架振动与相关变量关系的振动模型,并对该模型进行了验证.结果表明:通过分析塔架模型残差可以实现叶轮桨距角不对称故障的监测和诊断,证明塔架振动监测的有效性.

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辅机技术

电站轴流风机旋转失速工况下的叶轮静力特性研究

张磊, 郎进花, 王松岭

2015, 35(5): 387-393.

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基于Realizable k-ε湍流模型对某电站轴流风机旋转失速工况下的流场进行了数值模拟,并基于有限元分析方法结合流固耦合理论,利用Ansys软件对旋转失速工况下的风机叶轮进行流固耦合研究.结果表明:风机进入旋转失速状态后,叶轮内存在一个与叶轮旋转方向相同的失速团;叶轮的等效应力分布主要受离心力载荷的影响,旋转失速对叶轮等效应力分布的影响较小,叶轮的最大等效应力小于材料的屈服强度,未达到屈服状态;气动力载荷对叶轮的总变形量有显著影响,旋转失速发生后,失速团中心所在区域的总变形量最大,较设计工况下增大了72.2%.

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辅机技术

两级动叶异常偏离下的轴流风机性能和内流特征

叶学民, 王丰, 李春曦

2015, 35(5): 394-403.

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以某600 MW机组配套的两级动叶可调轴流风机为例,利用Fluent软件模拟了两级叶轮上同周向位置叶片发生异常偏离时风机的气动性能、叶轮做功能力及噪声特性,并与单动叶异常时进行了对比.结果表明:与单动叶异常情形相比,两级动叶异常时叶轮做功能力、导叶效率、风机噪声和气动性能更差,失速区明显扩大,尤其正偏离时更为显著;负向小角度偏离时,叶轮做功能力低于正偏离情形;随着偏离度Δβ的增大,负偏离时叶轮做功能力较强;正偏离时,导叶区流动损失大于同角度负偏离时.随Δβ的增大,风机噪声总体呈升高趋势,正偏离对异常叶轮噪声分布的影响大于负偏离,且第二级单动叶异常下的风机噪声高于第一级单动叶异常时.

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能源系统工程

基于TOPSIS灰色关联投影法的火电厂节能综合评价与权重灵敏度分析

袁桂丽, 张健华, 王田宏, 杜娟

2015, 35(5): 404-411.

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针对火电厂节能评价的特性,将TOPSIS、灰色关联理论和矢量投影方法引入火电厂状态性能评估,提出了一种基于理想点灰色关联投影的综合评价方法,并采用组合赋权的思想,将Delphi法与序列综合法相结合来确定指标的权重,提高了火电厂节能评价的科学性、客观性.运用该算法对5台600 MW机组进行综合评价,并对主观赋权得到的权值进行灵敏度分析,结果表明:经济性和可靠性指标在机组综合评价中仍然占主导地位,基于TOPSIS灰色关联投影法的评价模型不仅能对机组的节能状态进行定量评价,而且评价鲁棒性强,为电厂决策者制定节能政策、提高节能潜力提供了依据.

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能源系统工程

秸秆直燃生物质电厂动态发电成本分析

赵浩亮, 张旭, 翟明岭

2015, 35(5): 412-417.

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结合火电厂成本研究方法,以月为单位建立生物质发电动态成本分析模型,根据机组容量与负荷特性分摊年固定成本,以生物质发电系统为研究对象计算不同秸秆价所对应发电成本的最大值和最小值,并对发电成本进行了敏感性分析.结果表明:燃料费的变化对生物质电厂发电成本的影响最大,折旧费和厂用电费的影响其次,燃料价格降低10%和20%时,发电成本分别降低5.09%和10.17%.

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能源系统工程

新型耐温耐压多层结构管道及其壁温计算

李建锋, 吕俊复, 冷杰, 柴晓军

2015, 35(5): 418-423.

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为降低高温高压流体管道的制造成本,遵循耐温与耐压分离的原则,提出了一种耐温耐压的多层管道结构,并建立了计算该管道壁温的热力学模型,探讨了不同内管道外径时遮热管壁温、遮热管外半径和热流功率与遮热管数量的关系.结果表明:在内管道壁温为700 ℃时,随着遮热管数量的增加,外管道壁温迅速下降,最终可降至350 ℃以下,完全可以使用普通的钢材来制造耐压管道,大大降低了管道的制造成本.

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核电技术

细颗粒在粗糙管壁管道内运动特性的研究

林达平, 周涛, 李精精, 杨旭, 汝小龙

2015, 35(5): 424-428.

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基于1 000 mm×20 mm×20 mm的窄矩形通道,利用Fluent软件模拟细颗粒在管道内流动时的运动特性,并通过对比粗糙管道和光滑管道,得到了粗糙度对管道内温度场的影响以及细颗粒在窄矩形通道内的质量浓度分布和速度分布.结果表明:当存在温度梯度的情况下,细颗粒会在管壁处发生沉积,粗糙度会增大靠近管壁处的温度梯度,增强管壁附近的热泳效应和湍流效应,从而促进细颗粒在管壁附近的富集

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