动力工程学报

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锅炉技术

超(超)临界直流锅炉蓄热系数计算

谷俊杰, 张永涛, 曹喜果, 董泽

2015, 35(3): 173-177.

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给出了超(超)临界直流锅炉蓄热系数的计算方法:首先根据水和水蒸气的热力性质,通过程序计算出水冷壁中各相态段的长度,然后依据体积守恒方程、质量守恒方程和能量守恒方程分别计算水冷壁和过热器的蓄热系数.以某660 MW超超临界直流锅炉为例,利用锅炉设计数据计算得到4个工况下水冷壁和过热器的蓄热系数.结果表明:锅炉的蓄热系数为60 s左右,水冷壁蓄热系数占锅炉蓄热系数的15%~30%,过热器蓄热系数占锅炉蓄热系数的70%~85%.

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锅炉技术

四角切圆燃煤锅炉掺烧印染污泥燃烧与
NO_x排放特性的数值模拟

殷立宝, 徐齐胜, 胡志锋, 马晓茜, 陈昱萌, 余昭胜

2015, 35(3): 178-184.

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采用Fluent软件对四角切圆燃煤锅炉掺烧不同质量分数和不同含水率印染污泥时的燃烧特性和污染物排放特性进行数值模拟.结果表明:随着印染污泥质量分数的提高,炉膛整体温度略有下降,而NO_x排放体积分数先显著升高然后平稳上升,其转折点是10%印染污泥质量分数;当含水率升高时,炉膛整体温度略有下降,40%含水率工况下的炉膛出口平均温度仅比10%含水率工况下低8.11 K;炉膛NO_x排放体积分数随着含水率的升高而升高;结合炉膛的燃烧情况和NO_x排放体积分数,掺烧质量分数和含水率分别为10%和40%的印染污泥是可行的,二次风配比从上到下的比例为3∶1∶2∶4的方式是最佳配风方案.

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锅炉技术

低氮改造对四角切圆锅炉NO_x生成特性的影响

付忠广, 石黎, 段学农, 朱光明, 吕当振

2015, 35(3): 185-190.

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对某300 MW四角切圆锅炉低氮改造前后NO_x的生成特性进行了数值计算,分析了低氮改造对NO_x生成特性的影响.结果表明:原有双通道自稳燃型燃烧器稳燃腔的设计明显加速了热力型NO_x的生成;新型水平浓淡燃烧器浓侧和淡侧煤粉均处于偏离化学当量比条件下燃烧,喷口附近火焰温度明显降低,有利于控制热力型NO_x的生成,缺氧燃烧降低了煤粉的燃烧效率,冷灰斗区域及三次风以上区域燃料型NO_x的生成速率有所增大.

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自动控制与监测诊断

基于改进DE算法的PID参数整定及其应用

王朋, 刘林, 陈哲, 翟永杰, 周杰联

2015, 35(3): 191-196.

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将PID经验整定公式和自适应算子引入到微分进化(DE)算法中,在此基础上提出了改进的微分进化(IDE)算法,即采用PID经验整定公式指导DE算法中初始种群的产生,减少了DE算法寻优的随机性,加快了收敛速度且不依赖调试人员的经验,实现完全自适应获得PID参数.对具有严重参数不确定性、多扰动及大迟延的循环流化床(CFB)锅炉汽温控制系统进行仿真研究,并将IDE算法应用到某300 MW CFB锅炉主汽温控制系统中.结果表明:IDE算法寻优速度快、计算量小,对参数优化非常有效;与遗传算法(GA)整定PID参数的效果相比,IDE算法具有较好的调节品质和较强的鲁棒性,汽温控制效果得到明显改善.

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自动控制与监测诊断

基于声子晶体理论的管阵列声透射特性实验研究

姜根山, 刘月超, 陈朵朵, 吴亚攀, 许伟龙

2015, 35(3): 197-204.

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在理论研究基础上,对管阵列的声透射特性进行了实验研究,通过改变实验中管阵列的排数、纵向节距以及环境温度等参数,得到管阵列声压级插入损失与管阵列参数的关系,并与根据平面波展开法的计算结果以及Comsol软件仿真结果进行了对比.结果表明:实验所得声透射带隙波段与理论计算结果相互吻合,并发现了在“阻声带隙”中有时存在“透明带隙”的实验现象.

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自动控制与监测诊断

基于小波包的EITD风力发电机组齿轮箱故障诊断

向玲, 鄢小安

2015, 35(3): 205-212.

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基于三次样条插值和固有时间尺度分解中的线性变换,提出了集成固有时间尺度分解(EITD)方法,将该方法与小波包变换相结合,实现了风电机组齿轮箱故障的精确诊断.首先使用三次样条插值拟合基线控制点,将振动信号分解为一系列固有旋转分量;然后选择相关系数最大的PR分量进行小波包分解,计算分解后小波包系数的能量分布,选择能量比重较大的小波包系数重构PR分量;最后计算重构PR分量的关联维数,实现振动信号的故障诊断.利用所提出的方法对风电机组齿轮箱振动信号进行了分析,结果表明:与经验模态分解(EMD)方法处理后直接计算关联维数和经小波包的EMD方法处理后计算关联维数相比,采用小波包的EITD方法处理后计算关联维数更具有区分性,可有效识别齿轮的工作状态和故障类型.

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辅机技术

波纹板式空气预热器内流动换热过程的数值模拟

秦赟, 关欣, 顿喆, 刘昊俊

2015, 35(3): 213-218.

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对波纹板式空气预热器内换热与流动过程进行数值模拟,分析了波纹板片的结构特征、波纹倾角β、波纹高度H、波纹节距以及板间距对空气预热器性能的影响.结果表明:当波纹倾角和波纹高度增大时,换热性能提高但是压降增大,在β=45°、H=10 mm时换热性能最优;波纹间距的改变对换热性能影响较小,但板间距的影响较为明显,综合考虑换热器的紧凑性,选用较小板间距能达到较好的换热效果.

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辅机技术

四分仓回转式空气预热器三维数值分析

陈昌贤, 孙奉仲, 田思来, 李飞, 吴艳艳

2015, 35(3): 219-223.

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针对四分仓回转式空气预热器实际运行中存在的低温腐蚀问题,基于CFD软件Fluent,将转子受热面温度定义为用户自定义标量(UDS)并求解标量方程,建立了四分仓回转式空气预热器的传热三维数值模型.以某300 MW循环流化床锅炉的四分仓空气预热器为例,模拟得到工质和受热面的三维温度分布,分析了转子热段和冷段受热面传热性能存在差异的原因.结果表明:受热面板型和板材的不同是造成热段、冷段受热面传热性能和传热量差异的主要原因;右二次风仓的热段入口处受热面是发生低温腐蚀的危险区域,使其壁温高于酸露点可有效减缓低温腐蚀.

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辅机技术

散热器热负荷分配对间接空冷系统运行的影响

田松峰, 刘会阳, 柴艳琴

2015, 35(3): 224-229.

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以某SCAL型间接空冷塔为研究对象,根据散热管束的实际尺寸和冷却三角与塔体的布置方式,建立了详细的空冷塔几何模型,并基于RNG k-ε湍流模型和多孔介质模型对空冷塔内外流场进行三维数值模拟,分析了环境风速和散热器热负荷对其运行性能的影响,并针对散热器非满负荷运行,提出了改变冷却扇区热负荷分配的优化方案.结果表明:空冷塔通风量和塔出口速度随散热器热负荷的降低而减小,且随环境风速的增大减小趋势变慢;改变热负荷分配后,塔内流场明显改善,且通风量和塔出口速度增大.

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辅机技术

正弦波形填料基底上液膜的研究及热经济性分析

程友良, 杨星辉, 韩富强

2015, 35(3): 230-236.

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为研究正弦波形填料基底上液膜的流动、传热特性及不同结构该基底的冷却效果对电厂热经济性的影响,通过建立合理的物理模型,运用Fluent软件对不同振幅、波长和倾斜角度条件下正弦波形填料基底上的冷却液膜进行了数值模拟.以数值模拟的出口水温为计算依据,通过热力计算分析了不同正弦波基底结构对全厂热经济性指标的影响.结果表明:倾斜角度、振幅不变时,随着波长的增加,基底上液膜的厚度变薄,出口水温升高;波长、振幅不变时,倾斜角度的增大使得基底上液膜的厚度增加,出口水温降低;倾斜角度、波长不变时,随着振幅的增大,基底上液膜的厚度变厚,出口水温降低.

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环境科学

CFB锅炉尾部喷氨水深度烟气脱硫试验流场优化研究

方立军, 尹荣荣, 高建强, 程少伟

2015, 35(3): 237-244.

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针对某电厂设计的循环流化床(CFB)锅炉尾部烟道喷氨水深度烟气脱硫系统,通过现场试验得到喷入氨水后灰中CaO的质量分数和烟气中SO₂的质量浓度,采用Fluent软件对其尾部喷氨水深度烟气脱硫流场进行数值模拟,分析了不同喷嘴位置和角度时氨水在烟道中的运动轨迹、质量浓度分布和烟气进出口压降,确定了气液混合效果较好时的最佳喷嘴位置和角度.结果表明:当喷嘴进口氨水质量流量为0.056 kg/s,上层喷嘴在y=2.4 m处、角度为水平方向,下层喷嘴在y=1.6 m处、与水平方向成45°斜向下时,氨水在烟道中的充满度以及与烟气的混合效果最好,脱硫效率最高可达60.13%,烟气进出口压降为42.3 Pa;烟气进出口压降的数值计算结果与现场试验数据较吻合.

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环境科学

膜分离法、化学吸收法以及联合法分离CO₂/CH₄试验比较

凌凡, 张忠孝, 樊俊杰, 安海泉

2015, 35(3): 245-250.

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在中空纤维膜和化学吸收塔的试验台上,分别采用膜分离法、化学吸收法进行了CO₂/CH₄混合气体的分离试验.在此基础上提出了联合法新型CO₂脱除技术,并在中空纤维膜串联化学吸收塔的试验台上进行了CO₂/CH₄混合气体分离试验,重点考察了各影响因素对各分离方法脱碳效果的影响,并对各分离方法脱碳效果进行了对比.结果表明:膜分离法的脱碳效率低且CH₄损失率高,适用于处理小流量且对脱碳效率要求不高的工艺;化学吸收法的脱碳效率和CH₄回收率高,适用于分离纯度要求高的工艺;联合法脱碳效率偏低但CH₄损失率低,适用于处理大流量且对脱碳效率要求不高的工艺.

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能源系统工程

基于最小二乘支持向量机和萤火虫算法的开式循环水系统优化

王玺, 张学东, 司风琪, 徐治皋

2015, 35(3): 251-255.

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针对开式循环水系统循环水泵优化问题,考虑开式循环水系统循环水体积流量随静扬程变化而改变的特点,建立了基于最小二乘支持向量机回归的静扬程软测量模型;基于凝汽器真空预测模型,建立循环水泵等效益曲线目标函数,并采用萤火虫算法对等效益工况点进行求解.结果表明:静扬程软测量模型测得的静扬程与真实静扬程的最大相对误差控制在4%以内;通过分析100个样本,凝汽器真空预测模型的预测真空与实际真空的最大相对误差控制在3%以内;对比枚举法可知,采用萤火虫算法寻求等效益工况点的方法具有一定准确性,为离散问题的优化提供了新思路.

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