动力工程学报

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锅炉技术

燃料粒径调控匹配循环流化床富氧燃烧高氧浓度运行研究

颜勇, 段伦博, 段元强

2019, 39(9): 693-699.

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基于循环流化床（CFB）锅炉炉内气固两相流动特性和传热特性，建立了炉内物料质量浓度模型和传热模型，以某1 000 t/h CFB锅炉为研究对象，研究了常规空气燃烧CFB锅炉在21%φ（O₂）/79%φ（CO₂）、30%φ（O₂）/70%φ（CO₂）气氛下运行时物料质量浓度和炉内传热系数的变化，并提出了通过调整床料粒径来调整炉内床层物料质量浓度，进而调节炉内传热系数的方法。结果表明：当燃烧气氛由空气气氛切换为21%φ（O₂）/79%φ（CO₂）气氛时，沿炉膛高度方向物料质量浓度和炉内传热系数基本不变；当燃烧气氛由空气气氛切换为30%φ（O₂）/70%φ（CO₂）气氛时，由于流化风速减小，稀相区床层物料质量浓度降低，稀相区传热系数减小；现有CFB锅炉在不新增受热面的情况下，仅靠调整床料粒径就能在30%φ（O₂）的富氧气氛下运行。

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锅炉技术

深度调峰下的再热汽温偏差调整试验研究

周文台, 王克, 吕为智

2019, 39(9): 700-704.

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为了消除低负荷时的再热汽温偏差，达到两侧再热汽温相对一致的目的，通过试验测试炉膛燃烧器喷口温度及煤粉质量分数，分析了产生再热汽温偏差的原因。结果表明：低负荷时产生再热汽温偏差的原因是磨煤机出口煤粉分配不均，造成各燃烧器着火不一致，进而影响左右侧的火焰中心位置；低负荷时难以通过强化着火来缩小各燃烧器着火距离偏差，但可以通过弱化部分燃烧器的着火来实现着火一致性，从而缓解热偏差，但低负荷时弱化着火的调整方法会牺牲着火稳定性，需要因炉而异实施；解决着火不一致的根本方法是在磨煤机出口安装煤粉分配器。

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汽轮机与燃气轮机

基于R5规范的超超临界汽轮机阀门损伤评估

周觉, 蔡振威, 王炜哲

2019, 39(9): 705-710.

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采用Abaqus软件对某超超临界汽轮机阀门进行有限元计算，得到阀门温度和Mises应力等参数在启动、稳定运行和停机阶段的分布规律，选取特征位置的数据结果，采用英国的R5规范中损伤评估流程开展疲劳、蠕变交互作用下阀门的损伤和疲劳寿命评估。结果表明：阀门在运行过程中蠕变问题显著；阀门的某些位置在运行中会产生很大的局部应力，不同阶段阀门Mises应力变化差异很大；阀门最危险位置单次循环损伤为0.014 07，即可以保证70次循环的安全运行。

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汽轮机与燃气轮机

重型燃气轮机透平叶片表面粗糙度对换热的影响

何磊, 黄启鹤, 赵连会, 竺晓程, 杜朝辉

2019, 39(9): 711-716.

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以某重型燃气轮机透平第一级静叶的叶型为研究对象，采用商业软件CFX的等效砂粒粗糙度模型研究了表面粗糙度对叶片表面换热的影响。结果表明：表面粗糙度对叶片表面附近的时均流场影响不大；但在叶片典型表面粗糙度下，压力面和吸力面的换热水平分别比光滑表面时高36.6%和33.4%，换热发生恶化；较小的表面粗糙度对叶片前缘换热基本没有影响，但当等效砂粒粗糙度增大到51 μm时，无量纲线平均传热系数反而比光滑表面时减小了15%；根据叶片一维传热过程模型，在换热增强30%时，叶片金属表面平均温度上升17 K，极大地影响了叶片的寿命。

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监测与测量

基于多元状态估计与自适应阈值的电站辅机故障预警

牛玉广, 李晓彬, 张佳辉

2019, 39(9): 717-724.

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为了有效识别辅机运行过程中的故障，将多元状态估计技术应用于辅机的故障预警中。根据机组功率高低将辅机的历史状态矩阵分为3类，通过等距抽样选取典型状态分别建立子模型。对于输入的观测向量，模型给出相应的估计向量，两者的偏差可用相似度函数表示，并基于区间估计的思想设计了相似度的自适应阈值方法。最后利用某350 MW热电机组的中速磨煤机堵煤故障前的数据进行仿真。结果表明：模型在磨煤机跳闸前264 s做出预警，具有较高的故障检测效率；与传统的固定阈值方法相比，采用自适应阈值方法可有效降低误报率。

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监测与测量

超低排放烟尘角散射法测量影响因素研究

邓杰, 于天泽, 杨斌, 蔡小舒

2019, 39(9): 725-730.

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针对超低排放烟尘角散射法测量不准确问题，基于Mie散射理论建立烟尘角散射仿真计算模型，结合超低排放烟尘的颗粒特征，开展不同参数的烟尘角散射仿真计算，分析了入射光波长、探测角度、相对折射率、颗粒粒径及颗粒质量浓度对超低排放烟尘角散射法测量的影响。结果表明：颗粒粒径、颗粒质量浓度和相对折射率对测量系统关键参数的选取有很大影响，光学系统的入射光波长和探测角度需要根据超低排放颗粒特征来优选。

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辅机技术

扩压器叶片前缘开槽结构降噪特性研究

肖鹏飞, 杨爱玲, 陈二云

2019, 39(9): 731-739.

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采用大涡模拟技术以及FW-H积分方法数值模拟离心鼓风机内的非定常湍流场及其远场辐射噪声，研究了扩压器叶片前缘开槽参数对离心鼓风机噪声的影响规律及作用机理。结果表明：带有开槽结构的扩压器可抑制或延缓扩压器叶片表面的附面层分离，起到均匀流动的作用，从而抑制流动噪声源的产生；离心鼓风机的噪声性能与叶片前缘开槽几何参数相关，当相对槽长L/C=0.3、相对槽高h/H=0.1时，测点总声压级最大可降低20 dB；从整体上看，固定相对槽长、改变相对槽高的模型降噪效果要优于固定相对槽高、改变相对槽长的模型。

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环保技术与设备

高盐脱硫废水水泥化固定基础实验研究

马双忱, 向亚军, 陈嘉宁, 万忠诚, 张净瑞, 柴晋

2019, 39(9): 740-746.

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通过正交实验分析了固化体的最佳质量配比，研究了掺不同水样对固化体性能的影响，并采用浓缩脱硫废水作为掺和物，研究了固化体对结合Cl^-能力的影响。结果表明：固化体的最佳质量配比为m（水泥）：m（粉煤灰）：m（高盐水）：m（河砂）=0.97：0.17：0.60：0.98；水中Cl^-与水泥中铝酸三钙相生成的Friedel's盐能提高固化体抗压强度；浓缩脱硫废水中的硫酸盐会导致结合Cl^-能力下降，Cl^-浸出率升高；固化体中自由Cl^-质量分数较高，可用作无钢筋材料或路缘石等。

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环保技术与设备

生物焦负载金属离子对燃煤烟气中汞吸附的量子化学研究

姚禹星, 贾里, 乔晓磊, 郑仙荣, 樊保国, 金燕

2019, 39(9): 747-751.

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建立了负载金属离子的生物焦（WB）饱和簇模型，并采用量子化学密度泛函理论对单质汞（Hg⁰）在改性WB表面的吸附过程进行了研究。结果表明：金属离子可以稳定存在于WB表面；Hg⁰吸附在改性WB表面时，与WB表面发生化学吸附，且金属离子提升了WB对Hg⁰的吸附能力。

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新能源

垃圾衍生燃料耦合燃煤流化床燃烧特性研究

赵鹏勃, 李楠, 袁野, 肖平, 高洪培, 孙献斌, 张伟

2019, 39(9): 752-757.

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在1 MW循环流化床试验台上，对垃圾衍生燃料（RDF）耦合燃煤进行了燃烧特性试验研究。结果表明：燃烧混合燃料1时SO₂排放质量浓度为234.06 mg/m³，纯烧霍林河褐煤时SO₂排放质量浓度为273.81 mg/m³，说明掺入RDF可以明显降低SO₂的排放质量浓度；燃烧混合燃料时NO_x排放质量浓度随着RDF掺烧质量分数的增加而升高，燃烧混合燃料3时NO_x排放质量浓度达到350 mg/m³；燃烧混合燃料1时N₂O排放质量浓度随燃烧温度的升高而降低；燃烧混合燃料1和混合燃料2时二噁英排放浓度均低于国家排放标准。

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新能源

风力机智能叶片颤振建模及主动控制仿真

张文广, 王媛媛, 刘瑞杰, 沈炀智

2019, 39(9): 758-764.

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以带有尾缘襟翼的NREL 5 MW参考风力机为研究对象，综合考虑非定常气动力、气动阻尼和弯扭耦合等因素，建立了改进的智能叶片气弹模型，并与FAST平台进行仿真对比。基于径向基函数（RBF）神经网络自适应比例、积分、微分（PID）方法设计了尾缘襟翼主动控制器，在标准湍流风况下对叶尖偏移量进行仿真控制。结果表明：改进气弹模型的准确度较高；尾缘襟翼主动控制方法可有效减小叶尖偏移量的波动。

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新能源

沙尘对光伏组件输出特性影响的风洞实验研究

赵明智, 孙浩, 苗一鸣

2019, 39(9): 765-769.

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通过风洞实验测试，研究了不同沙粒质量浓度和风速下风沙对太阳能光伏组件输出特性的影响，绘制不同倾角光伏组件的输出特性曲线，比较积沙前后其发电效率。结果表明：当风速较低时，各倾角组件输出功率积沙前后变化幅度不大，降幅在5%以下；当风速较高时，各倾角组件输出功率积沙前后变化幅度较大，降幅在5%~10%；安装倾角分别为30°和60°时，太阳能光伏组件在纯风沙环境下积沙前后输出功率会有明显的特点。

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材料研究

低温渗铝涂层对P92钢650℃饱和蒸汽氧化行为的影响

周永莉, 鲁金涛, 党莹樱, 杨珍, 黄锦阳, 袁勇, 谷月峰, 赵钦新

2019, 39(9): 770-776.

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利用低温粉末包埋渗法在P92钢服役温度下制备了铝化物涂层，并结合氧化增重法、扫描电镜观察及X射线衍射分析，研究了P92钢及其铝化物涂层在650℃下的饱和蒸汽氧化行为。结果表明：P92钢抗蒸汽氧化性能不足，350 h前氧化动力学遵循抛物线规律，外层疏松层氧化物Fe₃O₄+Fe₂O₃与内层氧化物FeCr₂O₄呈双层结构，氧化700 h后外层氧化膜发生严重剥落；低温包埋渗铝后，试样表面形成保护性Al₂O₃氧化膜，可显著提升P92钢抗蒸汽氧化性能；Al₂O₃氧化膜具有较慢的生长速度，因此铝化物涂层的耗损并不是继续形成Al₂O₃带来的消耗，而是Al向内扩散形成AlN相以及Fe向铝化物涂层扩散形成Fe₃Al相，从而降低Al浓度梯度。

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