动力工程学报

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锅炉技术

四角切圆燃煤锅炉变SOFA风量下燃烧特性数值模拟

李德波，徐齐胜，沈跃良，邓剑华，刘亚明，温智勇

2014, 34(12): 921.

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对某电厂660 MW四角切圆燃煤锅炉增加了分离燃尽风（SOFA）的低氮改造，利用Ansys Fluent14.0软件进行了改造后燃烧特性的数值模拟，并将数值模拟结果与实际测量数据进行对比，研究了炉膛速度场、温度场、组分场和NOx质量浓度的分布规律，分析了不同SOFA风门开度下燃烧器区域以及沿炉膛高度方向NOx质量浓度的变化.结果表明：低氮改造中增加SOFA后的温度分布较均匀，切圆形成较好，没有出现火焰贴墙现象；当SOFA风门开度由30%增大到100%时，燃烧器区域最高温度由1 803 K降低到1 684 K，最高温度降低119 K;燃烧器区域NOx最高质量浓度由388 mg/m3降低到259 mg/m3，降低了129 mg/m3;炉膛出口NOx质量浓度由487.9 mg/m3降低到307.4 mg/m3，降低了180.5 mg/m3；通过调节SOFA风门开度可有效降低炉膛出口NOx质量浓度.

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锅炉技术

流化床内不同密度颗粒流动特性的数值模拟

李斌，周遵凯，姚路，焦明月，宋小龙

2014, 34(12): 932.

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将计算流体力学和离散单元法相结合，在自行开发程序上对流化床内随机生成的密度服从正态分布的颗粒的流动特性进行数值模拟，得到了不同床层表观气速下床内颗粒的流化过程图、气相速度场以及不同密度颗粒的速度场、体积分数沿床高的分布和分离率.结果表明：在较小床层表观气速下，床内不同密度的颗粒会出现分离现象，并且颗粒的密度差越大，颗粒分离越明显，当增大床层表观气速后，颗粒间的分离程度减弱；小密度颗粒的速度大于大密度颗粒，颗粒间的密度差越大，颗粒间的速度差也越大.

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汽轮机与燃气轮机

基于分层模态综合法的大型汽轮发电机组转子末级叶片耦合系统扭转振动分析

徐自力，窦柏通，范小平，方宇，王建录，曹守洪

2014, 34(12): 938.

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针对应用三维有限元法计算大型汽轮发电机组转子末级叶片耦合系统扭转振动时存在自由度多和难以实现等问题，在模态综合法(CMS)的基础上，推导了计算转子末级叶片耦合系统振动的分层二重CMS法的基本方程，给出了降阶的思路和原理.采用该方法对某1 000 MW汽轮发电机组的转子、末级和次末级叶片组成的耦合系统进行了扭转振动特性计算和分析，与不考虑末级、次末级叶片实际结构影响的固有振动特性进行了对比.结果表明：如果不考虑末级叶片的实际结构，会漏掉一些重要的振动模态，给转子和叶片的安全带来隐患；降阶前系统的自由度达到1.5亿，而降阶后系统的广义自由度仅为原自由度的0.07％；分层二重CMS法可用于大功率机组转子、末级、次末级耦合系统的扭转振动分析.

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自动控制与监测诊断

汽轮机转子故障诊断中LMD法和EMD法的性能对比研究

向玲，鄢小安

2014, 34(12): 945.

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针对仿真信号和实验转子故障信号，对局部均值分解 (LMD) 法和经验模态分解 (EMD) 法的性能进行了对比研究，提出端点效应的评价指标和基于LMD法的转子不平衡、转子碰摩和转子油膜涡动的故障诊断方法,对基于EMD法和基于LMD法的信号分解结果进行对比分析.结果表明：LMD法分解转子振动信号时的模态混叠现象较EMD法分解时的模态混叠现象不明显；LMD法抑制端点效应的能力强于EMD法；LMD法的诊断结果更精确，能有效应用于汽轮机转子故障诊断中.

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自动控制与监测诊断

基于自适应高频谐波LMD法的风电机组故障诊断

武英杰，刘长良，范德功

2014, 34(12): 952.

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针对实际应用中局部均值分解（LMD）法存在的模态混叠问题，提出了自适应高频谐波LMD法.分析了信号中异常事件对求取包络函数和均值函数的影响，将构造的自适应高频谐波加入到原始信号中，通过改变原始信号的极值点位置来抑制模态混叠现象.对含有典型异常事件的信号进行了自适应高频谐波LMD法和ELMD法仿真实验对比，验证了该算法的有效性和优越性.将该算法应用于风电机组传动系统故障诊断中，结果表明：采用该算法后，原有的模态混叠状况得到明显改善，并成功提取出轴系不平衡故障特征，可为风电机组故障诊断提供参考.
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环境科学

基于尿素/NaClO₂溶液湿法烟气同时脱硫脱硝的研究

鲍静静，王健行，刘杭，杨林军，杨宏旻，彭飞

2014, 34(12): 959.

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结合燃煤电厂实际工况条件，基于尿素/NaClO₂溶液进行了同时脱硫脱硝试验研究，探索尿素/NaClO₂湿法同时脱硫脱硝的主要影响因素和优化工艺条件，并分析其反应机理.结果表明：纯尿素溶液可有效脱除烟气中的SO₂，但对NO脱除效果较差，NaClO₂的添加可有效改善NO的脱除效果；液气比和NaClO₂质量分数增大有利于提高尿素/NaClO₂溶液的脱硫脱硝效果，其中NaClO₂质量分数对NO脱除效率的影响比对SO₂脱除效率的影响明显；空塔气速和NO初始质量浓度与系统脱硫、脱硝效率成负相关关系.NaClO₂的添加对尿素溶液脱硫效果影响较小，SO₂被吸收后生成的SO₂-3主要被烟气中溶于水的O₂氧化成SO₂-4；难溶于水的NO被NaClO₂氧化为NO₂和NO-2等，进而被尿素溶液有效吸收，NOx最终多数以N2形式排放.

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环境科学

SO3脱除技术实验研究

陈晓露，赵钦新，鲍颖群，王云刚，李钰鑫

2014, 34(12): 966.

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在自行设计和搭建的实验平台上，研究了SCR催化剂的SO2/SO3转化率与反应温度的关系.在SCR催化剂催化SO2生成SO3的基础上，研究了钙基、镁基对SO3的吸附作用，并对吸附前后的样品进行电子显微镜扫描，分析了钙基、镁基对SO3吸附作用的影响因素及脱除机理.结果表明：SO2/SO3转化率随着反应温度的升高而提高，温度达到300 ℃后， SO2/SO3转化率增长趋势变缓，且在反应温度范围内与温度呈现良好的线性关系；4种吸收剂吸附SO3的效果依次为：Mg(OH)2＞Ca(OH)2＞MgO＞CaO.

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能源系统工程

大型火电成套机组的可靠性设计及验证方法

史进渊

2014, 34(12): 972.

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建立了火电成套机组的可用度计算模型，提出了大型火电成套机组等效可用系数和等效强迫停运率的设计值的计算方法以及等效可用系数设计值的可靠性验证方法，通过4个火电厂9台超超临界1 000 MW火电成套机组的45个台年运行数据统计结果的可靠性验证，给出了火电成套机组的强迫停运率修正系数和机组降低出力系数的统计结果以及超超临界1 000 MW火电成套机组等效可用系数设计值的计算实例与验证实例.结果表明：等效可用系数设计值的相对误差范围为-0.55%~3.37%；应用这些可靠性设计方法，可以在设计阶段定量计算大型火电成套机组的等效可用系数和等效强迫停运率的设计值，为大型火电成套机组的可靠性设计和改进提供依据.

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能源系统工程

燃气轮机发电机组余热锅炉低频噪声机理研究

唐虹云，蒋伟康，钟振茂，赵迎久

2014, 34(12): 978.

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为研究燃气轮机余热锅炉(HRSG)低频噪声的产生机理，采用大涡模拟（LES）结合FWH积分方程法对炉内换热器管阵的非定常流场和声场进行数值模拟，研究了单个鳍片管、单个圆管以及圆管管阵的涡流噪声特性，并与试验结果进行了对比.结果表明：余热锅炉低频噪声主要源自换热器管阵涡流噪声；单根圆管的涡流噪声具有明显的低频特征频率，螺旋鳍片的存在降低了噪声的特征频率和总声压级;管阵中管间流场的相互作用增强，其涡流噪声是具有一定带宽的窄带噪声.

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能源系统工程

水煤浆气化合成气显热回收对IGCC电站性能的影响

邓广义，韩龙，范永春，马雪松，郑赟，吴家凯

2014, 34(12): 985.

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利用Thermoflex热力系统软件分别建立了基于GETexaco和EGas水煤浆气化的400 MW级IGCC电站模型，通过设置的5种合成气显热回收方案，分析了水煤浆气化炉型、废热锅炉配置和废热锅炉出口合成气温度3个因素对IGCC电站性能的影响.结果表明：与GETexaco全热回收气化技术相比，采用EGas全热回收气化技术时蒸汽轮机的发电量和净发电量较低，供电效率提高、厂用电耗率降低；与合成气激冷方案相比，增设辐射废锅和对流废锅可以提高GETexaco气化合成气显热回收过程的蒸汽质量流量，进而提高IGCC电站的蒸汽轮机发电量、净发电量和供电效率；降低废热锅炉出口合成气的温度可以改善IGCC电站的整体性能.

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能源系统工程

利用LNG冷能与低温太阳能的新型联合动力循环系统优化研究

饶文姬，赵良举，张墨耕，莫依璃

2014, 34(12): 990.

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对提出的利用LNG冷能与低温太阳能的新型联合动力循环系统进行参数优化分析和〖XC5A8KT.TIF〗分析，选取R143a为循环工质，研究了循环蒸发温度、透平进口温度、冷凝温度和LNG汽化压力对循环系统效率、〖XC5A8KT.TIF〗效率和单位做功的换热面积的影响.结果表明:循环系统效率和〖XC5A8KT.TIF〗效率随蒸发温度的升高均先升高后降低，随透平进口温度和LNG汽化压力的升高而升高；冷凝温度越高，循环系统效率和〖XC5A8KT.TIF〗效率越低；单位做功的换热面积随各变量的变化趋势与循环系统效率和〖XC5A8KT.TIF〗效率随各变量的变化趋势相反；当蒸发温度为298.15 K、透平进口温度为353.15 K、冷凝温度为213.15 K和LNG汽化压力为3 MPa时，循环性能最优，在该工况下进行〖XC5A8KT.TIF〗分析发现，换热器〖XC5A8KT.TIF〗损占总〖XC5A8KT.TIF〗损的80%，而泵的〖XC5A8KT.TIF〗损最小.

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制造工艺

叶片激光三维熔覆与钎焊合金片工艺质量的比较研究

姚建华，潘世明，杨龙兴，董刚

2014, 34(12): 997.

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为克服钎焊合金片与基体结合不牢固的缺点，采用半导体激光器在汽轮机叶片进汽边熔覆专用钴基合金.对比了激光熔覆和钎焊合金片叶片的断面组织结构、显微硬度分布以及激光熔覆层和钎焊Stellite合金片与基体之间的结合强度.结果表明：激光熔覆层与基体呈冶金结合，在拉伸试验中结合区没有断开，其平均抗拉强度达699 MPa，熔覆层组织均匀无缺陷，从熔覆层到基体硬度呈阶梯式分布；而钎焊试样钎焊层有气孔，厚薄不均匀，从合金片到基体硬度差异较大，拉伸试样最小抗拉强度仅为206 MPa；激光熔覆层与叶片基体的结合强度至少为钎焊Stellite合金片工艺的3倍以上.

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