动力工程学报

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锅炉技术

基于富氧燃烧的超高温火焰点火实验研究

闫高程

2020, 40(4): 265-271. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.04.001

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为应对火电机组锅炉内燃式点火燃烧器存在的结焦和烧损问题，提出了一种基于富氧燃烧的超高温火焰点火方法。利用热态实验的方法研究了超高温火焰发生器在纯氧条件下的着火特性，重点分析了火焰特征与氧气体积流量的内在联系，提出外燃式富氧-煤粉燃烧器模型，并通过实验研究了该燃烧器点燃贫煤煤粉气流的实际情况，分析了给煤量和氧气体积分数对煤粉燃烧的影响。结果表明：在纯氧助燃条件下，超高温火焰发生器能够产生温度高达1 970℃的眩白色燃油火焰；本方法产生的煤粉火焰的最高温度达到947℃，煤粉气流的最佳煤粉浓度为0.35 kg/kg，最佳氧气体积分数范围为33%~37%。

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锅炉技术

准东煤与玉米秆共热解特性及气体产物释放规律

张瑞璞, 金晶, 赵冰, 杭伊煊, 刘中毅, 朱以周

2020, 40(4): 272-281. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.04.002

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利用热重-质谱联用（TG-MS）和原位漫反射傅里叶变换红外光谱（in situ DRIFT）等实验手段对准东煤与玉米秆的混合样品进行共热解实验，研究了共热解中主要小分子气体（H₂、CH₄、CO和CO₂）的释放规律，探讨了样品中官能团对小分子气体释放的影响。结果表明：准东煤与玉米秆共热解组分相互作用，当玉米秆与准东煤的掺混比K≤0.4时，加入玉米秆可以促进混合样品的热解失重，且K=0.2时促进作用最优，此时玉米秆中高含量的碱金属和热解时产生的大量H自由基会催化热解，能提高H₂、CO和CO₂小分子气体的生成量，并且强化去甲烷化反应；加入玉米秆促进了官能团的脱氢缩聚进程，大量含氧官能团会催化混合样品中半挥发性有机组分的裂解和重组。

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汽轮机与燃气轮机

自调逆滞流迷宫密封动力特性研究

顾乾磊, 张万福, 王佳蓉, 李春, 杨建刚

2020, 40(4): 282-289. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.04.003

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为抑制密封腔内流体的周向流动和提高系统稳定性，提出一种自调逆滞流迷宫密封结构。通过在密封齿上设计微型逆滞喷管，连通相邻密封腔，利用相邻密封腔室压差产生逆向射流，对密封腔周向流动进行自调。采用基于微元理论的迷宫密封动力特性系数识别方法，研究了逆滞喷管布置位置、进口压力和转速对迷宫密封动力特性的影响，并与原迷宫密封进行对比。结果表明：在高涡动频率下自调逆滞流迷宫密封有效阻尼系数为原迷宫密封的170%；自调逆滞流迷宫密封的稳定性随转速和进口压力的提高而提高；在迷宫密封进口段布置逆滞喷管可有效提高系统稳定性；逆滞喷管的布置对泄漏量影响较小。

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汽轮机与燃气轮机

燃气轮机燃料控制系统中非线性特性对其性能的影响研究

肖旺, 黄大文, 刘功银, 马永飞, 张会生

2020, 40(4): 290-296. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.04.004

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以驱动用燃气轮机为研究对象，考虑电液伺服机构中的非线性因素，从液压机械的基本原理出发建立了燃料控制系统模型，研究了燃料计量装置的动态特性以及电液伺服机构的死区继电特性对燃料控制系统的影响。结果表明：燃料控制系统的电液伺服机构可以快速精确地控制计量活门开度，等压差活门可以保证计量活门前后的压差维持在0.25 MPa左右；死区宽度对燃气轮机的动态特性有明显影响。

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汽轮机与燃气轮机

生物质气微型燃气轮机燃烧室污染物生成特性的实验研究

刘爱虢, 王栋, 陈炫任, 杨宇东, 曾文

2020, 40(4): 297-304. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.04.005

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在为中低热值气体燃料设计的低排放微型燃气轮机燃烧室单头部实验件上进行了燃烧污染物生成特性实验，对比分析不同热值气体燃料、不同喷射孔位置和射流深度以及不同值班级与主燃级燃料分配比例时的污染物排放特性。结果表明：燃烧室在50%~100%负荷范围内表现出较好的燃料适应性，NO_x排放质量浓度最高达到76.9 mg/m³，满足环保要求；喷嘴位置、混合距离、主燃级燃料压力会影响燃料与空气的混合均匀性，进而影响污染物的生成；燃料分配比例会影响燃烧室温度分布的均匀性，随着值班级燃烧区燃料占比的降低，污染物排放量降低。

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监测与测量

多跨转子系统联轴器偏角不对中试验研究

潘宏刚, 庞智元, 肖增弘, 李丽

2020, 40(4): 305-310. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.04.006

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为了减少多跨转子系统联轴器不对中故障，建立了双跨-三支撑转子系统试验装置，对试验转子系统进行有限元分析，将有限元结果与试验测得的临界转速进行对比验证，并测得联轴器偏角不对中条件下转子系统频谱图、轴心轨迹和时域波形。结果表明：随着偏角不对中量的不断增大，转子系统在通过临界转速时，1倍频振幅的提升倍率呈递增趋势；转子升速过程中，在不对中量的影响下，2倍频伴随整个升速过程，且轴心轨迹呈现"8"字形；在不对中量的影响下，3倍频在通过临界转速时的振幅提升倍率最大；对于双跨-三支撑转子系统，与联轴器在异侧的转子受联轴器偏角不对中振动的影响很小。

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工程热物理

半月形折流挡板的参数对沿程摩阻系数的影响

冯乐乐, 唐国力, 吕俊复, 吴玉新, 张扬, 张缦

2020, 40(4): 311-316. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.04.007

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采用数值模拟方法研究了雷诺数、折流挡板间距、数目和管径等参数对沿程摩阻系数的影响，分析了带有折流挡板的管流沿程摩阻系数的放大效应，并给出了高雷诺数下沿程摩阻系数的经验关联式。结果表明：当雷诺数大于20 000时，带有折流挡板的管流的沿程摩阻系数与雷诺数几乎没有关系；沿程摩阻系数随着管径的增大而减小，随着挡板间距的增大而减小，随着挡板数目的增大先增大后趋于定值；当带有折流挡板的管流等比例放大时，沿程摩阻系数会发生改变，可根据所提出的关联式重新计算沿程摩阻系数。

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工程热物理

通道中簧片流固耦合振荡的强化传热

江鑫宇, 杨茉

2020, 40(4): 317-322. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.04.008

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采用任意拉格朗日-欧拉（Arbitrary Lagrangian-Eulerian，ALE）方法，研究低雷诺数下内置倒转簧片通道的流动与传热，模拟不同抗弯刚性系数下倒转簧片的振动现象、流场特性及其对通道传热的影响。结果表明：随抗弯刚性系数的增大，倒转簧片在均匀来流中存在偏转模式、大幅度拍打模式、小幅度拍打模式和稳定模式4种运动模式；与普通通道相比，大幅度拍打模式下，通道壁温降低，平均努塞尔数显著提高；小幅度拍打模式下，通道壁温有较小程度的降低，平均努塞尔数有一定提高；稳定模式下，簧片对流场扰动极小，通道壁温与普通通道几乎相同，平均努塞尔数基本不变；偏转模式下，由于簧片始终偏向通道下侧，阻塞了通道下侧的流动，通道壁温显著升高，平均努塞尔数显著降低；在实际工程应用中，应避免使倒转簧片处于偏转模式和稳定模式下，尽量使其处于大幅度拍打模式下，才能有效强化通道内传热。

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工程热物理

流化床布风板部分堵塞对床内气固流动影响的CPFD模拟研究

陈鸿伟, 张巍, 刘拓, 刘玉强, 贾建东

2020, 40(4): 323-329. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.04.009

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基于计算颗粒流体力学（CPFD）方法，进行了三维流化床局部堵塞模拟研究。通过观察局部堵塞对床内流化状态及混合特性的影响，对产生高浓度区域的影响因素进行了分析。结果表明：局部堵塞会导致床内存在高浓度区域，影响床内颗粒的混合；局部堵塞导致的高浓度区域呈向周围扩散的趋势；随着流化风速的增大，高浓度区域扩散程度减弱，床层高度对其扩散程度的影响较小，堵塞面积的增大在一定程度上会增强高浓度区域的扩散程度。

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辅机技术

动态分离器分离特性数值模拟及现场测试

康志忠, 李建睿, 蒙涛, 孙哲, 赵虎军

2020, 40(4): 330-336. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.04.010

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为研究动态分离器在不同转子转速和碾磨出力下的分离特性，进行了现场取样测试和数值模拟。通过对入口不同粒径煤粉的质量占比进行设置，使模拟结果可以与现场测试入炉煤粉细度进行对比，得出了较为可靠的数学模型。结果表明：碾磨出力较高时提高转子转速，入炉煤粉细度R₉₀减幅变慢，转子转速为67.5 r/min左右较合适，转子转速过高会使分离电耗迅速增加而入炉煤粉细度改善不明显；碾磨出力较低时提高转子转速，入炉煤粉细度R₉₀的减幅逐渐加快，设置较高的转子转速可使煤粉更细，低负荷下稳燃效果更好。

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环保技术与设备

空气分级下主燃区喷氨还原NO_x实验研究

毕德贵, 于娟, 朱志祥, 张忠孝

2020, 40(4): 337-341. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.04.011

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通过在煤粉燃烧实验台上进行测试，研究了空气分级下主燃区喷氨还原NO_x的特性规律及影响因素。结果表明：主燃区过量空气系数K_SR1是影响NO_x还原效果的关键因素，当K_SR1≤0.85时，K_SR1越大，NO_x还原效果越好；强还原性气氛（K_SR1=0.65）反而不利于NO_x的还原，最佳工况为K_SR1=0.85；当K_SR1≤0.85时，温度越高则NO_x还原效果越好；温度T为1 673 K时，NO_x还原效率最高为42.66%；温度越高越利于燃烧中OH、H等中间产物的生成，这是在无氧条件下NH₃还原NO的必要条件。

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系统工程

燃煤电厂烟气冷凝法水回收试验研究

杨建国, 许明路, 陈永辉, 赵敏, 王晨辉, 康科伟, 彭越宇, 赵虹

2020, 40(4): 342-348. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.04.012

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为实现燃煤电厂烟气水回收，研究低温湿烟气中水蒸气的冷凝回收特性，在某燃煤机组湿法脱硫系统出口搭建烟气冷凝水回收试验平台。采用理论计算确定了脱硫系统出口烟气状态，分析了饱和烟气的冷凝过程，通过现场试验研究了冷却水相对质量流量对换热的影响，以及烟气温降对冷凝水回收的影响，考察了烟气冷凝器的水捕集性能。结果表明：烟气温降与烟气水回收率和冷凝水回收率线性相关；在本试验系统中，烟气温降为10 K时，烟气水回收率约为35%，冷凝水回收率接近80%；冷却水相对质量流量达到3后，总传热系数保持稳定，此时传热系数为烟气侧纯对流传热系数的9倍左右；烟气冷凝器可以实现56%的冷凝水回收率，尚有44%的冷凝雾滴需要分离器回收。

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