动力工程学报

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锅炉技术

基于自适应模糊推理辨识方法和果蝇优化算法的CFB锅炉燃烧优化

张文广, 孙亚洲, 刘吉臻, 高明明, 陈峰

2016, 36(2): 84-90.

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为提高循环流化床(CFB)锅炉效率、降低污染物排放,利用国内某超临界CFB锅炉历史运行数据,基于自适应模糊推理辨识方法建立了锅炉效率、NO_x和SO₂排放特性的自适应模糊推理模型,提出了3种优化策略,使用果蝇优化算法对CFB锅炉运行工况的可调参数在一定范围内进行寻优,并进一步仿真验证了所提CFB锅炉燃烧优化方法的有效性.结果表明:该模型用时较短、误差较小,对CFB锅炉的节能减排有重要借鉴意义.

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锅炉技术

空气分级燃烧炉内壁面硫化物分布的数值模拟

秦明, 姜文婷, 吴少华

2016, 36(2): 91-98.

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以某600 MW超超临界锅炉为研究对象,采用数值模拟方法研究了硫化物气体在炉内还原区水冷壁壁面区域的分布特性.结果表明:SO₂主要分布在主燃烧器壁面区域,而H₂S主要分布在分离燃尽风(SOFA)与主燃烧器之间的壁面区域,且该区域的氧量极低,温度又较高,发生高温腐蚀的可能性更大;随着燃料中含硫量的增大,壁面区域的硫化物气体质量分数有所提高,但并不显著,而高质量分数硫化物气体所占区域面积却明显增大,在主燃烧器的局部区域,壁面也出现了H₂S质量分数较高的区域.

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锅炉技术

超超临界燃煤机组直流锅炉水煤比软测量方法研究

张维, 刘吉臻

2016, 36(2): 99-106.

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以某1000 MW超超临界燃煤机组直流锅炉为例,提出了2种水煤比软测量方法:根据质量守恒定律和能量守恒定律建立基本计算模型,代入锅炉效率、煤种信息以及利用非线性最小二乘法拟合特性公式得出的工质焓升进行快速计算;利用综合自回归移动平均(ARIMA)模型时间序列法对滤波后水煤比数据进行参数估计和动态预测,并利用误差分析和验证该模型的准确性.采用这2种方法分别从机理分析和时间序列模型辨识角度对水煤比进行了快速计算和预测.结果表明:2种方法均能在一定程度上克服现阶段超超临界燃煤机组直流锅炉水煤比监测方法延迟大、误差大的缺点.

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汽轮机与燃气轮机

上下游结构对喷嘴调节给水泵汽轮机调节阀组流动特性的影响

王鹏, 何劲, 刘应征

2016, 36(2): 107-112,150.

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针对某喷嘴调节给水泵汽轮机调节阀组在额定工况时的三维蒸汽流动,采用计算流体力学方法对其进行数值模拟分析,以获取各调节阀均全开时阀组上下游结构对阀组管道内部稳态蒸汽流场的影响.计算中采用剪切应力输运模型(SST)来封闭湍流模型控制方程组,并采用多重参考坐标系法(MRF)计算获取调节级内动叶排通道区域的三维蒸汽流场.重点分析了各阀门通道内的压力损失水平、流量分配情况和过热蒸汽在调节阀组系统中的流动特性,以及多阀腔室、阀门出口下游扩压管路和弯管等部件内部的复杂三维流动特征.结果表明:调节阀流量主要由阀门下游喷嘴数量决定;调节阀距离阀组系统进口的距离对调节阀通流能力具有较大影响.

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汽轮机与燃气轮机

叶片轴向进气的离心叶轮设计及分析

耿文倩, 但汉攀, 陈聪聪, 李景银

2016, 36(2): 113-117.

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研究了位于叶轮0截面叶片轴向进气的离心叶轮气动设计方法和规律.采用四阶三次Bezier曲线生成叶轮子午流道型线,通过分段多项式函数给定叶片在轮盘和轮盖面上的角动量,并针对叶片轴向进气离心叶轮,提出了叶轮进口相对直径的修正公式,研究了其叶片安装角的分布规律.结果表明:轴向进气叶轮叶片安装角分布规律与径向进气叶轮的叶片安装角不同,其叶片安装角基本按单调方式增加;由叶轮进口相对直径修正公式计算后,在工况范围内的全压多变效率可以提高5%左右.

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自动控制

锅炉入炉煤量预测模型研究

谷俊杰, 张岩, 刘康, 孙苗青

2016, 36(2): 118-122,161.

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设计了煤质自适应前馈校正,以功煤系数为出发点,借助组合预测模型的思想建立锅炉入炉煤量的预测模型,采用方差倒数法求取前1 h功煤系数对当前时刻功煤系数的最优权重系数,实现对入炉煤量和功煤系数的预测,并利用该模型对某660 MW机组4号锅炉的入炉煤量进行预测.结果表明:将实时入炉煤量的预测值作为实际入炉煤量,其预测平均准确度能达到97%左右,提高了入炉煤量的预测准确率.

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监测与测量

FPW法测量330 MW循环流化床锅炉火焰温度及辐射率

杨豪骏, 杨斌, 何渊, 蔡小舒

2016, 36(2): 123-129.

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基于快速寻峰法(Fast Searching Peak Wavelength,FPW)原理,研制了水冷光纤探针,对某台330 MW循环流化床锅炉稀相区不同高度位置的火焰温度及辐射率进行了测量,并采用FPW法处理测量数据,得到了不同测量位置的火焰温度和辐射率.结果表明:在FPW法测量中,可以用煤粉燃烧火焰温度模型,所得到的循环流化床锅炉火焰温度的最大偏差小于6%;火焰温度和辐射率随炉膛高度的增加而降低;与煤粉锅炉相比,循环流化床锅炉的火焰温度低,辐射率高,辐射换热能力强.

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监测与测量

二次谐波调制信号对低体积分数氨气测量的影响

俞李斌, 王飞, 张立芳, 严建华, 岑可法

2016, 36(2): 130-135.

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为了实现低体积分数(10^-9数量级)NH₃测量以满足电厂脱硝过程中的氨逃逸检测要求,采用可调谐激光吸收光谱技术,选取2.25 μm附近的ν₂+ν₃ NH₃谱线,在常温常压下进行了低体积分数NH₃的测量实验,并重点研究了不同调制电压和调制频率对信噪比的影响.结果表明:通过选取最佳调制电压和调制频率,在调制电压为0.07 V,调制频率为14.02 kHz时,可以使用二次谐波法测量体积分数最低为4×10^-7的NH₃,所测得的二次谐波信号与气体体积分数具有良好的线性关系,此方法可以用于测量电厂脱硝过程的低体积分数氨气.

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环保技术与设备

高温低氧气氛下煤粉恒温燃烧SO₂释放特性

王春波, 乔木森, 邵欢, 雷鸣

2016, 36(2): 136-142.

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利用可实现恒温热重测量的自制实验台,在800~1400℃内,采用燃烧失重与同步SO₂排放监测相结合的分析方式,研究了高温低氧情况下各因素对煤粉燃烧过程SO₂排放的影响.结果表明:低氧情况下,SO₂瞬时生成量曲线在恒温800℃、1000℃为单峰形式,在1200℃、1400℃为双峰形式,且随温度的升高峰值增加;SO₂瞬时生成量曲线峰值形态主要由温度决定,但也受CO₂体积分数的影响;高温1400℃时,氧体积分数的增大使得更多SO₂在焦炭燃烧阶段释放;高温低氧情况下,SO₂累积排放量随CO₂体积分数的增大先增加后减小.

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环保技术与设备

SCR脱硝过程中硫酸氢铵形成特性实验研究

马双忱, 邓悦, 吴文龙, 张立男, 马京香, 张小霓

2016, 36(2): 143-150.

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在自主设计的实验台上开展硫酸氢铵(ABS)形成特性实验,研究了温度和反应物体积分数对ABS形成机理的影响,通过热重分析实验得到ABS的挥发温度,并计算ABS分解反应的吉布斯自由能,从而得到ABS的热力学分解温度.结果表明:ABS的形成是温度和反应物体积分数的函数,其形成温度在220~261℃;φ(NH₃)与φ(H₂SO₄)乘积越大,ABS的形成温度越高;H₂SO₄过量且体积分数一定的情况下,φ(NH₃)越大,ABS沉积量越大;相反,若φ(NH₃)一定,φ(H₂SO₄)对ABS沉积量的影响不大;热重分析实验显示,ABS的挥发温度为173.7℃,热力学分解温度为447.18℃.

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新能源

海上漂浮式风力机张力腿平台静动力特性分析

吴中旺, 叶舟, 成欣, 高月文, 李春

2016, 36(2): 151-156,161.

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基于Von-Mises失效理论,利用Ansys有限元软件研究了张力腿平台结构强度和振动模态.结果表明:平台立柱迎风、背风侧分别发生拉伸、压缩变形,并在立柱与延伸腿交接面以上部分,随着高度增加,平台变形增大;立柱与x轴方向延伸腿交接处和平台顶端为平台危险区域;由于平台结构的对称性及低阶模态的危险性,为防止平台发生共振响应,应特别关注第1和第3阶模态特性;风轮转动和波浪运动均不会引起平台共振.

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核电技术

余热排出系统入口圆柱形涡流破坏结构的分析

侯建飞, 夏愈卓, 刘喜超

2016, 36(2): 157-161.

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针对CPR1000核电厂余热排出系统吸入管线,采用CFD方法对CPR1000原结构及增加了圆柱形涡流破坏结构的余热排出系统吸入管线进行了数值模拟,在主管道中心水位及多个一回路水位下,对比分析了2种结构的管内流场及空气卷入量的差异,并研究了2种结构下的临界水位.结果表明:圆柱形涡流破坏结构可以明显抑制余热排出系统吸入管线内的涡流,减少空气的卷入量,同时显著降低一回路的临界水位,提高了余热排出泵的安全运行裕量.

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核电技术

核级主蒸汽安全阀抗震分析及应力评定

沈伟, 张强升, 陈天敏, 高开科

2016, 36(2): 162-167.

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应用有限元软件Ansys对某核级主蒸汽安全阀样机进行模态分析及结构优化,计算安全阀在地震载荷及设计载荷组合作用下的应力和变形,完成应力评定并校核阀杆和静止部件的最大相对间隙.结果表明:该安全阀样机在地震工况下能保证其结构完整性及可运行性,满足抗震设计要求,具有良好的工程实用价值.

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