动力工程学报

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锅炉技术

350 MW英巴W火焰炉炉内流动和燃烧特性研究

刘春龙,赵鹏,胡日查,郭亮,张旭升,黄勇,况敏

2015, 35(8): 605-612.

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在1∶15冷态模化试验台上对一台350 MW英巴W火焰炉进行了不同分级风率(14%、20%和25%)下的冷态模化试验,并在实炉上开展了不同分级风挡板开度(25%、35%和45%)下的大型热态测试.结果表明:冷态模化试验中各工况下炉内均呈现“前长后短”偏斜流场,且随着分级风挡板开度的增大,流场偏斜加剧;3个分级风挡板开度下炉内均呈现前墙侧烟气温度明显高于后墙侧的不对称燃烧特征,这与该炉型拟形成对称W形火焰的燃烧设计理念相悖;炉内烟气温度高、下炉膛空间大和分级燃烧程度低,使得锅炉在维持良好燃尽的同时,NO_x排放质量浓度高达1 594~1 707 mg/m³;综合冷态模化试验结果和工业试验测试,分级风挡板开度以35%为宜,此时分级风率约为18%.

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锅炉技术

湿式循环富氧燃烧碱性元素对煤炭反应性的影响

司梦婷,于敦喜,陈军,徐明厚

2015, 35(8): 613-618.

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利用等温热重方法,在湿式循环富氧燃烧气氛下研究了典型碱性元素Na和Ca对煤炭反应性的影响.结果表明:在800 ℃和900 ℃下,φ(O₂)分别为21%、27%和32%的湿式循环富氧燃烧过程中,水蒸气的存在均会加速煤粉燃烧,而且煤炭的燃烧反应性随水蒸气体积分数的升高而提高;在燃烧过程中,Na和Ca同时对气化反应和氧化反应具有催化作用,增大了煤炭的燃烧平均反应速率,Ca的催化效果要优于Na;在较低含量条件下Na的催化作用随其含量的增加而增强,而在较高含量条件下Na的催化作用无明显差异.

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锅炉技术

高温低氧气氛下煤粉燃烧特性

王春波,乔木森,雷鸣

2015, 35(8): 619-624.

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利用自制恒温热重实验系统,研究了模拟炉膛烟气环境(即高温低氧气氛)下煤粉的燃烧特性.结果表明:煤粉突然置于高温环境中,失重曲线存在一个转折,随着煤化程度降低,这一现象更加明显;煤粉在1 500 ℃下燃烧剧烈,900 ℃下的燃尽时间约为1 500 ℃下的6倍,1 300 ℃以上时温度对燃烧反应初期的燃烧特性影响较小;1 300 ℃相对于800 ℃,氧气体积分数升高幅度相同时燃烧失重速率增大幅度减小;当水蒸气体积分数达到10%时,其对燃烧反应初期挥发分析出燃烧的促进作用较为明显;当气氛中CO₂体积分数升高到15%后,继续升高CO₂体积分数,燃烧失重速率减小.

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自动控制与监测诊断

超临界CFB锅炉主蒸汽压力控制系统研究

高明明,岳光溪,雷秀坚,刘吉臻,张文广,陈峰

2015, 35(8): 625-631.

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通过对超临界循环流化床(CFB)锅炉的动态特性、能量平衡、即燃碳量和主蒸汽压力调节进行分析,合理构建关键参数,并利用机理分析构造软测量模型,计算炉膛内即燃碳的存储量和蓄热量,从而得到当前锅炉的热量信号,将直接能量平衡控制思路应用于超临界CFB锅炉的主蒸汽压力控制系统.结果表明:该方法提高了主蒸汽压力的稳定性和负荷响应能力,改善了机组的调节品质,证明了所构建模型和所提方法的有效性.

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自动控制与监测诊断

WTGS非线性动态模型的T-S模糊线性化

胡阳,刘吉臻,林忠伟

2015, 35(8): 632-638.

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针对变速变桨风力发电系统(WTGS)的非线性动态模型,采用Takagi-Sugneo (T-S)模糊建模理论处理其非线性,以得到高精度的线性形式控制设计模型.首先,提取代表WTGS变工况特性的外部参量作为变化参数,并理论抽象出一类仿射非线性参数变化(ANPV)模型,给出其齐次线性T-S模糊线性化步骤并得到线性参数变化(LPV)T-S模糊模型.然后,将上述方法应用于WTGS非线性动态模型的T-S模糊线性化.最后,针对WTGS的LPV T-S模糊模型对其非线性特性的逼近性能进行仿真验证.结果表明:通过改变T-S模糊模型前提变量输入空间的划分精度,可以有效调节LPV T-S模糊模型对WTGS非线性特性的逼近性能.

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自动控制与监测诊断

基于正交局部保持投影与自组织映射的汽动给水泵组健康衰退评价

董玉亮,苏烨,王浩,宋莹,顾煜炯

2015, 35(8): 639-645.

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针对汽动给水泵组运行工况多变、状态信息复杂,难以实现健康衰退评价的问题,提出基于正交局部保持投影(OLPP)和自组织映射(SOM)的给水泵组健康衰退评价方法.该方法充分考虑到机组健康状态特征的高维和非线性特点,采用OLPP算法实现状态特征提取,并建立基于SOM的多状态特征融合的健康状态评估模型.采用最小量化误差作为给水泵组健康状态评价指标,并给出健康衰退报警限的确定方法.将该方法用于某600 MW机组汽动给水泵组故障前的健康衰退评价.结果表明:该方法可提前监测到给水泵组健康状态的衰退,从而实现故障的早期预警,避免发生严重故障,并为合理调整运行和安排检修提供依据.

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自动控制与监测诊断

结合C-均值聚类的自适应共振神经网络在风电机组齿轮箱故障诊断中的应用

李状,柳亦兵,马志勇,滕伟

2015, 35(8): 646-651.

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提出了一种结合C-均值聚类的自适应共振(Adaptive Resonance Theory 2,ART2)神经网络无监督学习分类方法,用于风电机组齿轮箱设备群的故障诊断.利用某风电场齿轮箱运行数据,采用ART2神经网络对样本数据进行初步分类,再采用C-均值聚类算法对神经网络分类结果进行修正,得到最终诊断结果,并与ART2神经网络分类结果进行了比较.结果表明:所提出的方法解决了原始神经网络算法存在“硬竞争”导致分类精度下降的问题,准确度高于传统的ART2神经网络,可以准确识别出故障齿轮箱.

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工程热物理

不同颗粒物性对异径混合非球形颗粒分离特性影响的数值模拟

陶贺,钟文琪,张勇,杨品

2015, 35(8): 652-658.

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采用多元颗粒模型描述了3种非球形颗粒,即玉米形颗粒、椭球形颗粒和圆柱形颗粒,分析了其碰撞机理,建立了非球形颗粒的运动方程,通过实验验证了模型的可靠性,并研究了不同颗粒物性对异径混合颗粒分离特性的影响.结果表明:不同形状颗粒的分离特性有很大不同,其中椭球形颗粒的分离程度最大,球形颗粒的分离程度最小,且分离程度随着颗粒直径比的增大而增大,而颗粒密度比对颗粒的分离情况基本没有影响.

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环境科学

有机酸添加剂强化电石渣脱硫的试验研究

徐宏建,李浩然,孙肆鹃,金吉钊,王美霞,潘卫国

2015, 35(8): 659-665.

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在鼓泡吸收装置中分别进行了电石渣与石灰石浆液脱硫性能试验,研究了3种不同有机酸添加剂对电石渣pH缓冲能力、脱硫效率和电石渣利用率的影响.结果表明:电石渣浆液在脱硫过程中的pH缓冲能力远远低于石灰石浆液;加入添加剂延长了维持高脱硫效率的时间,在相同条件下3种添加剂的强化效果依次为:柠檬酸＞己二酸＞酒石酸.

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新能源

襟翼相对长度对翼型气动性能的影响

祖红亚,李春,李润杰,叶舟,刘天亮

2015, 35(8): 666-673.

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以NACA0018为基准翼型,采用Fluent数值模拟方法对比研究了襟翼相对长度(分别取0.2、0.3和0.4)和翼缝相对宽度(分别取1.0%、1.5%和2.0%)对翼型流场结构及升、阻力特性的影响,并着重分析襟翼相对长度对翼型气动性能的影响.结果表明:由于襟翼对翼型周围主涡发展和变化的影响,不仅改善了翼型的失速特性,同时也提高了翼型的气动性能;襟翼翼型的失速攻角在研究范围内均大于基准翼型;在攻角小于失速攻角时,襟翼翼型的升力系数均小于基准翼型,阻力系数均大于基准翼型,但升力系数的最大值均大于基准翼型;随着襟翼相对长度的增大,翼型失速攻角逐渐减小;当攻角接近翼型失速攻角时,升力系数先增大后减小;襟翼相对长度相同时,随着翼缝相对宽度的增大,升力系数逐渐减小.

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能源系统工程

燃煤电站清洁高效协同的烟气余热深度利用优化系统

韩宇,徐钢,杨勇平,许诚,宋晓娜

2015, 35(8): 674-680.

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提出应用氟塑料换热器技术,在电站锅炉尾部烟道中同时串联布置2级水媒式烟气加热器(MGGH)与2级低温省煤器,形成清洁高效协同的烟气余热深度利用优化系统;通过热力性能分析与技术经济学分析,详细研究了优化系统的优势.结果表明:与前置MGGH方案和后置MGGH方案相比,优化系统针对烟气余热进行了充分的梯级利用,有很好的节能效果,同时由于各换热器温差设计较为合理,可将换热器面积控制在较小的合理范围内,投资成本较低,具有良好的经济效益.

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能源系统工程

掺混生物质炭对煤气化反应特性的影响

夏光璧,朴桂林,张居兵,谢浩,李帅

2015, 35(8): 681-686.

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采用非等温热重分析法研究了掺混生物质炭对煤气化反应特性的影响.结果表明:无论是松木炭还是稻草炭的加入,XQ煤气化时DTG峰值对应温度和气化结束温度均随着生物质炭掺混比例的增大逐渐向低温区移动;生物质炭对SH煤气化效率的影响不大,可以部分代替优质煤种,减少能源投入和CO₂排放量;稻草炭相对松木炭更有利于XQ煤气化反应的进行,稻草炭使XQ煤具有更低的表观活化能和更高的频率因子,并使XQ煤孔隙分布更加明显.

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核电技术

安全壳冷却试验蒸发特征数不确定度评定方法及其应用

孙流莉,阳祥,赵瑞昌,刘云焰,常磊,周明正

2015, 35(8): 687-693.

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建立了非能动安全壳冷却系统性能试验中壳外蒸发散热现象无量纲特征数的不确定度计算模型,并对某次试验中壳外蒸发特征数的不确定度进行了详细计算和分析.结果表明:在现有试验精度下和所关注的试验时间范围内,蒸发特征数的2倍扩展相对不确定度约为10%;壳内释放蒸汽质量流量对蒸发特征数不确定度的影响最大,冷却水进、出口质量流量的影响次之,提高这3方面的测量精度可有效减小蒸发特征数的不确定度.

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