动力工程学报

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锅炉技术

循环流化床锅炉机组变负荷过程能量变迁研究

牟犇, 高明明, 洪烽, 刘吉臻, 乔金玉

2017, 37(12): 945-949.

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研究了循环流化床（CFB）锅炉机组能量变迁过程，在分析CFB锅炉蓄能动态特性的基础上，对动态过程中的能量转换进行了定量计算与比较，将经济给煤量与实际给煤量进行比较，得到经济给煤评价指标，并以此来考察锅炉动态过程的控制效果.利用主蒸汽压力波动来反映动态过程的能量平衡，并通过2个升负荷过程实例进行了工程验证.结果表明：研究CFB锅炉机组的能量变迁，采用经济给煤评价指标指导风煤配比，对动态过程中的CFB锅炉机组安全、稳定、经济运行具有重要意义，为变负荷控制提供了理论基础.

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锅炉技术

切圆煤粉锅炉墙式燃尽风技术的研究与应用

孔红兵, 杨章宁, 谢佳, 但家瑜, 张山鹰, 何维, 刘泰生

2017, 37(12): 950-955.

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在某电厂330 MW四角切圆煤粉锅炉上应用墙式燃尽风技术，研究了该技术对NO_x和CO体积分数以及锅炉效率、汽温偏差的影响，并将通过改进模型所得的NO_x质量浓度计算值与实际值进行对比.结果表明：采用墙式燃尽风技术，通过合理配风，锅炉NO_x和CO等未燃尽可燃物体积分数均比常规角式燃尽风工况下低，在降低NO_x质量浓度的同时锅炉效率不变，并且在解决锅炉两侧汽温偏差方面具有良好的效果.

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锅炉技术

新疆高碱煤混烧含Ca、Fe矿物分布特性的CCSEM研究

雷煜, 于鹏峰, 喻鑫, 吴建群, 曾宪鹏, 于敦喜, 徐明厚, 姚洪

2017, 37(12): 956-962.

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选用高质量分数Si、Al的大南湖一矿煤以及高质量分数Na和高质量分数Ca、Fe的二矿煤，在高温沉降炉系统中进行单煤及不同混烧比例混煤的燃烧实验.采用先进的计算机控制扫描电镜（CCSEM）技术对单煤及混烧煤灰中含Ca、Fe颗粒的粒径分布、矿物形态及其共生特性等进行表征，研究了含Ca、Fe矿物的分布规律.结果表明：相比于二矿煤灰，混烧煤灰中含Ca、Fe颗粒粒径有增大的趋势，矿物形态更加复杂；随着一矿煤混烧比例的增加，硅铝酸盐中Ca、Fe的质量分数降低，且低质量分数（<10%）Ca、Fe的硅铝酸盐颗粒增加；混烧可显著减弱二矿煤的灰沉积倾向.

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汽轮机与燃气轮机

球型调节阀内流动特性及结构优化

鲁敬妮, 屠珊, 王红娟, 杜洋, 洪振瀚

2017, 37(12): 963-968.

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以球型调节阀实体为依据建立数值模拟模型，研究小升程下阀内流体的流动特性，并基于流动分析进行调节阀的结构优化.结果表明：小升程下阀内流型交变，流场不稳定因素主要表现为环形通道气流速度较高、静压变化剧烈，阀碟下方存在低速高静压的漩涡区，阀座及扩压段区域壁面附近存在低速流体区域；在阀腔加装270°节流挡板、一定程度增大入口管径以及在阀碟下表面开圆柱形槽，都能够改善小升程下流场极不稳定的情况；加装270°节流挡板后，阀碟横向受力减为原来的0.08倍；当入口管径增大20%时阀碟受力最小，其中横向受力减小约12%.

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自动控制

1000MW直流炉机组非线性动态模型及闭环验证

范赫, 张雨飞, 苏志刚, 王培红

2017, 37(12): 969-976.

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为获得适用于大范围变工况的超超临界机组机理模型，采用机理分析法建立了协调控制系统（包括制粉系统、锅炉系统和汽轮机系统）模型，输入量为燃料量指令、总给水量和汽轮机调门开度，输出量为汽水分离器蒸汽焓值、主蒸汽压力和机组功率.在参数辨识方面，静态参数采用机组稳态运行数据结合非线性回归分析获得；动态参数采用免疫遗传算法，结合大范围变工况运行数据求取，最后对所建立的机理模型进行静、动态模型验证.结果表明：此协调控制系统模型具有正确、简单的机理模型结构和较高的精度，可用于控制算法测试和协调控制系统设计.

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自动控制

循环流化床锅炉主汽温自抗扰控制系统

王万召, 谭文

2017, 37(12): 977-982.

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针对循环流化床锅炉主汽温具有大惯性、非线性和动态特性随工况变化而难以精确建模的特点，基于自抗扰控制理论，提出了一种循环流化床锅炉主汽温自抗扰控制方案.通过设计扩张状态观测器对循环流化床锅炉主汽温对象的动态不确定性和外扰进行实时估计，利用该估计量对状态误差反馈控制器的输出量进行补偿，实现循环流化床锅炉主汽温的精确控制.结果表明：该控制方案能很好地解决循环流化床锅炉主汽温对象动态特性随锅炉负荷变化的难题，可以有效克服主汽温对象的大惯性和非线性；相比于常规的比例积分微分（PID）控制方案，所提控制方案显著改善了主汽温对象的调节品质.

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辅机技术

MPS型中速磨煤机制粉系统机理建模与仿真

谷俊杰, 王玉坤

2017, 37(12): 983-991.

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为了对MPS型中速磨煤机运行进行快速有效的评价与控制，建立了综合磨煤机研磨与干燥过程、煤粉分离过程以及返料过程的数学模型，将MPS型中速磨煤机分为磨盘区、研磨区、初步分离区、分离器和磨煤机外壁5个部分，建立了煤粉质量平衡、热量平衡和水平衡方程，并利用Matlab软件对该磨煤机动态模型进行计算与仿真.结果表明：在磨煤机给定运行工况下，当一次风温、一次风量、给煤量阶跃扰动时，磨煤机出力、磨煤机出口温度和外壁温度变化仿真曲线与实际运行相符；在不同干燥剂量和分离器转速下，煤粉细度变化与实际运行相符.

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环保技术与设备

煤电超低排放脱硫运行状态及稳定性评估

滕卫明, 李清毅, 郑成航, 胡达清, 范海东, 李立, 高翔

2017, 37(12): 992-998.

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以实施超低排放改造后的某1 000 MW燃煤机组为例，从机组负荷、入口SO₂质量浓度、出口SO₂质量浓度、脱硫效率、浆液pH值等之间的相互关系及系统物耗、能耗入手，建立该机组脱硫装置的性能评估体系，对脱硫装置的运行状态、可靠性和稳定性进行详尽评估.结果表明：出口SO₂质量浓度与入口SO₂质量浓度具有一定的正相关性；机组负荷增大，出口SO₂质量浓度和脱硫效率均呈稍增长的趋势；浆液pH值维持在5.0~5.6时，出口SO₂质量浓度与浆液pH值具有一定的线性关系；石灰石消耗体积流量与SO₂的排放速率具有线性关系；石膏浆液保持稳定，可满足工艺设计要求；超低排放改造后水耗减少，电耗增加，脱硫塔出口SO₂质量浓度明显降低，其达标率为99.59%；机组总排口SO₂质量浓度稳定可靠，改造效果显著.

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环保技术与设备

不同添加剂对废弃SCR催化剂熔融无害化处理的影响

周昊, 国旭涛, 周明熙

2017, 37(12): 999-1006.

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研究了1 300℃高温下不同添加剂对废弃SCR催化剂高温熔融处理的影响，分别考察了3组不同添加剂及不同添加质量分数对熔渣的影响.结果表明：在1 300℃高温下，高温熔融法对废弃SCR催化剂有很好的稳定效果；当C组添加剂的质量分数为40%时（Fe₂O₃、SiO₂、CaO和Al₂O₃的质量分数分别为31.2%、2.64%、5.2%、0.96%），熔渣中重金属Ni、As、Se、Cu和Mn的浸出质量浓度分别减小了98.6%、68.0%、96.8%、11.1%和77.3%.

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环保技术与设备

锅炉烟道飞灰颗粒电除尘捕获特性研究

王为术, 王鑫, 张春杰, 王纪宏, 王保文, 姚明宇

2017, 37(12): 1007-1014.

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采用标准k-ε双方程湍流模型对1台连接于锅炉烟道的线板式静电除尘器（ESP）进行三维数值模拟，研究了ESP内烟气流场分布、电晕电场以及飞灰颗粒的荷电特性和运动轨迹，并分析了电场力与湍流作用对烟气流动和飞灰颗粒捕获的影响.结果表明：气流分布板能均化烟气流场，降低电场区入口烟气流速；电场区飞灰颗粒质量浓度沿深度方向逐渐降低，放电极电压的增加使得飞灰颗粒荷电量增加，较强的电场力增强了收尘极板对飞灰颗粒的捕获，提高了收尘效率；在较高的烟气流速下飞灰颗粒所受惯性力增大，克服电场力逃脱收尘极板捕获的能力增强，使得ESP收尘效率降低.

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新能源

考虑到台风海况浮式风力机半潜式平台风浪流载荷动态响应及系泊性能分析

黄致谦, 李春, 丁勤卫, 周红杰, 陈福东

2017, 37(12): 1015-1022.

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为研究浮式风力机半潜式平台的动态响应及系泊性能，建立了基于半潜式平台的NREL 5 MW浮式风力机模型.结合有限元方法，并利用辐射和衍射理论，在考虑风、浪、流载荷的联合作用下，运用Aqwa软件对极端海况下半潜式平台的动态响应及系泊性能进行数值仿真，得到了幅值响应算子（R_AO）、附加质量、辐射阻尼随波浪频率的变化趋势以及极端海况下半潜式平台的动态响应和系泊线的张力响应.结果表明：半潜式平台在高频区域（大于1.6 rad/s）具有良好的运动性能，动态响应小；垂荡方向动态响应不受波浪方向变化的影响，且波浪方向为0°时，纵荡和纵摇动态响应最为剧烈；台风海况下半潜式平台的动态响应和系泊线的张力响应均大于无台风海况；随着海况恶劣程度加深，半潜式平台的动态响应和系泊线的张力响应均明显增大.

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新能源

风力机尾缘襟翼结构参数优化及控制性能分析

张文广, 白雪剑, 韩越

2017, 37(12): 1023-1030.

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为研究适应不同风况下的尾缘襟翼最优结构参数，以NREL 5 MW风力机为参考对象，对FAST进行二次开发，在Matlab/Simulink上搭建了带尾缘襟翼的风力机气动弹性伺服仿真平台；以11.4 m/s稳定风为例，综合考虑尾缘襟翼位置、长度、占弦比及摆角范围对风力机载荷抑制及功率捕获的影响，提出了基于正交设计的大型智能风力机尾缘襟翼的参数优化方法，得到一组最优的尾缘襟翼结构参数；研究了标准湍流风况下尾缘襟翼控制对风力机动态性能的影响.结果表明：尾缘襟翼不仅可显著降低叶片的疲劳载荷、减少变桨机构动作，还可有效抑制风力机输出功率的波动.

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