动力工程学报

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锅炉技术

低负荷下燃烧器投运方式对锅炉性能的影响

钟礼今, 邓坚, 孙伟杰, 袁力, 方庆艳,谭鹏, 张成, 陈刚

2015, 35(9): 693-698.

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以一台低NO_x燃烧改造后的700 MW锅炉为研究对象,在300 MW低负荷下开展了CDEF 4层、DEF上3层和CDE中间3层燃烧器这3种投运方式对锅炉性能和机组煤耗影响的试验和数值模拟研究.结果表明:在300 MW低负荷下,不同燃烧器投运方式对再热蒸汽温度和煤耗的影响明显;采用DEF上3层燃烧器投运方式时,可以明显提高大屏入口炉膛截面平均温度,强化再热器换热,大幅提高再热蒸汽温度,提高汽轮机效率,降低机组的发电和供电煤耗;在300 MW及以下低负荷下,建议优先采用DEF上3层燃烧器投运方式,以提高机组的综合性能.

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锅炉技术

600 MW亚临界锅炉低氮改造后汽温特性研究

肖琨, 张建文, 王振东

2015, 35(9): 699-703.

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以某台600 MW亚临界锅炉为例,分析了低氮改造对其汽温静态特性和动态特性的影响.结果表明:低氮改造后炉内温度场、受热面结渣情况和锅炉运行模式均发生较大变化,对锅炉汽温特性产生较大影响;高负荷时锅炉汽温主要受分级燃烧导致的炉膛出口烟气温度上升和受热面结渣改善导致的炉膛出口烟气温度下降的综合影响;低负荷时锅炉汽温主要受分级燃烧导致的炉膛火焰中心高度降低和炉膛出口氧量的影响;快速降负荷过程中,炉膛火焰中心高度降低与汽轮机高压缸排汽温度下降对再热汽温的叠加影响是导致再热汽温易超跌的主要原因.

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锅炉技术

350 MW煤粉锅炉低氮燃烧改造与参数优化设计

程怀志, 文雷, 宋正昶

2015, 35(9): 704-708.

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对某350 MW煤粉锅炉的低氮燃烧改造方案进行分析,采用数值模拟方法研究了不同工况下气流的速度场、炉膛温度场和NO_x排放质量浓度,并与实测结果进行了对比.结果表明:延长并调整旋流燃烧器二次风的扩锥可降低NO_x的排放质量浓度;改变燃尽风喷口结构,增大燃尽风风量,使主燃区总体处于还原性气氛,既有利于NO_x的还原,又能有效控制炉膛出口烟气温度,缓解屏底结焦状况;数值模拟结果与实测结果吻合较好.

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汽轮机与燃气轮机

基于改进的磷虾群优化算法的汽轮机初压优化研究

牛培峰, 杨潇, 马云鹏, 卢青, 林鹏

2015, 35(9): 709-714.

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以求解汽轮机变工况运行时的最优主蒸汽压力为目标,首先根据汽轮机运行数据,利用回声状态网络(ESNs)建立热耗率预测模型,然后利用改进的磷虾群优化(I-KH)算法的全局搜索能力,在可行的主蒸汽压力范围内对所建预测模型进行主蒸汽压力寻优,并将优化后的汽轮机滑压运行曲线与厂家设计压力曲线进行对比.结果表明:优化后机组各个负荷下对应的热耗率均有所下降;按照优化后的汽轮机滑压运行曲线运行可有效降低机组热耗率.

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汽轮机与燃气轮机

后夹板结构对刷式密封泄漏特性和温度分布的影响

江生科, 王妍, 孔祥林, 王敔慈, 李军

2015, 35(9): 715-721.

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采用数值方法求解基于Non-Darcian多孔介质模型的雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和能量方程,研究了5种后夹板结构对刷式密封泄漏特性和温度分布的影响.结果表明:数值预测得到的刷式密封泄漏量与实验值吻合良好,验证了数值方法的有效性;在后夹板上设置开槽对泄漏量的减小没有益处,其中与下游腔室相连的开槽会导致泄漏量大幅增大;5种后夹板结构刷式密封的最高温度均发生在刷丝与转子的接触面上,后夹板开槽结构对刷丝束尖端温度的降低并未起到作用.

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汽轮机与燃气轮机

振动平板气膜冷却的数值分析

葛利顺, 王宏光, 沈佳欢

2015, 35(9): 722-727.

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采用数值方法模拟振动平板单孔气膜冷却过程,对比不同振动频率、不同振幅和不同吹风比下气膜孔中心线下游绝热壁面的有效温比曲线,并分析了气膜孔周围壁面相对静压分布.结果表明:振动会削弱气膜冷却效果;在吹风比λ=1.0下,不同振幅、不同振动频率振动时绝热壁面的有效温比比稳态时小,且在x/D>10时,2种情况下有效温比的差距更明显;同一振动下,在吹风比小于0.6,x/D<5振动时绝热壁面的有效温比比稳态时大,在x/D>5振动时的有效温比比稳态时小;在吹风比大于0.6振动时的有效温比始终比稳态时小;振动时气膜孔周围壁面相对静压会出现周期性变化.

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汽轮机与燃气轮机

振动对带肋通道内流动与传热影响的数值模拟

宋平, 沈佳欢, 王宏光

2015, 35(9): 728-732.

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运用Fluent UDF动网格技术将二维流场中振动对带肋矩形直通道的流动与换热特性进行了数值模拟,分析了相同振动条件下入口速度对流动与换热的影响,以及相同振动强度下振幅和频率对流动与换热的影响.结果表明:相同振动条件下,Re越大,换热增长率越低,入口静压波动越大,且静压峰值相位相对于振动峰值相位逐渐超前;相同振动强度下,振幅越大,振动引起的换热波动越小,换热增长率越低;当振幅大于一个临界值时,振幅对换热的影响不明显;振幅越大,入口静压波动幅度越大;振动可以强化换热,但是随着Re和振幅的增大,局部区域会出现抑制换热的情况.

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自动控制与测量技术

过热汽温的非线性广义预测控制与优化

王松鹤, 丁维明, 王伟

2015, 35(9): 733-739.

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针对锅炉过热汽温被控对象大惯性、时变性和非线性等特点,提出了一种基于神经网络前馈补偿的在线自适应非线性预测控制算法.采用高阶惯性环节加神经网络补偿的混合非线性模型作为预测模型代替传统的可控自回归积分滑动平均(CARIMA)模型,并在此基础上推导出非线性广义预测控制(GPC)算法的控制规律,通过仿真实验得到典型工况下的最佳预估长度和控制长度,拟合出其与锅炉负荷的非线性关系.结果表明:该控制算法对于某些非线性被控对象具有良好的跟踪品质;在锅炉降负荷实验中,能有效克服对象参数和结构的时变,具有一定工程实用价值.

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自动控制与测量技术

凝结水节流变负荷能力静态建模与分析

王玮, 刘吉臻, 曾德良, 牛玉广

2015, 35(9): 740-745.

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基于汽水分布方程,计算得到凝结水节流后机组各级抽汽质量流量的变化,并在此基础上建立了凝结水质量流量对汽轮机输出功率影响特性的2个边界模型,确定了凝结水节流方案的可达负荷;在分析除氧器内蓄水温度变化的基础上,确定了当前蓄水量下凝结水节流的可持续时间,并以某600MW机组为例进行验证.结果表明:凝结水节流方案可使机组的变负荷速率提升一倍以上,且机组负荷越高,凝结水节流在相同的节流倍率条件下具备的可调能力越强.

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自动控制与测量技术

声波法测量电站锅炉烟气流速的实验研究

沈国清, 何寿荣, 安连锁, 范鹏

2015, 35(9): 746-751.

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对声波法测量电站锅炉烟道流速的方法进行了冷态模拟.根据时差法求气体流速的原理,实验采用可听声为信号源,结合Fluent流场模拟功能获得声源的较佳布置点,并使用直接互相关算法和经PHAT加权的广义互相关算法对声波飞渡时间进行估计,并通过涡街流量计直接测量风道的气体流速,来验证结果的正确性.结果表明:声波法测量结果与涡街流量计直接测量结果在一定程度上吻合较好,6000-8000 Hz的扫频信号是较为理想的声源信号,PHAT算法在准确性和灵敏性上均优于直接互相关算法;声波法测量气体流速能达到较高的精度,可作为电站锅炉烟气流速在线监测的有效方法.

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辅机技术

轴流风机叶片切割后的性能及静力结构特性

叶学民, 丁学亮, 李春曦

2015, 35(9): 752-759.

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以OB-84型动叶可调轴流风机为研究对象,采用Fluent软件模拟了在保持叶顶间隙不变情况下动叶安装角为29°、32°和35°,切割量为5%、10%和15%时的风机性能,分析了安装角和切割量对风机性能、噪声、叶片静力结构特性和经济性的影响.结果表明:当q_V≥35 m³/s时,全压和效率随切割量的增大及安装角的减小而降低,且大体积流量侧降低更为显著;当q_V<35 m³/s时,叶片切割和减小安装角均可使不稳定区减小甚至消失,进而改善风机运行状态,同时可降低噪声水平,且叶片静强度校核均满足要求,但叶片切割效果更好;选取β=29°、Δ=10%,可适用于机组在多种方案下运行,并保证机组经济性最佳.

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能源系统工程

垂直弯管段高压密相煤粉气力输送特性的数值模拟

裴宇, 熊源泉, 周海军

2015, 35(9): 760-767.

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基于以氮气为输送介质的高压密相煤粉气力输送,在现有壁面模型和颗粒动力学基础上,充分考虑弯管中对气固两相流动特性起主要作用的摩擦应力的影响,建立了高压密相煤粉气力输送一体化管道(垂直管、弯管和水平管连在一起)的多相流新模型.采用该新模型模拟垂直向上转水平弯管内的气固两相流动特性,分析了补充风体积流量对弯管内固相速度、体积分数、湍动能分布以及垂直弯管压降的影响.结果表明:考虑摩擦应力后模拟所得弯管压降与试验值的误差减小至20%以内,验证了该模型的正确性;随着补充风体积流量的增大,垂直弯管压降先增大后减小,表观气速增大,垂直弯管壁面外侧煤粉堆积减少,低体积分数区范围增大,固相湍动能和固相拟温度均有所增大,当补充风体积流量达到1.0 m³/h时,固相湍动能和固相拟温度均减小.

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核电技术

核电站控制棒驱动机构隔磁片应力分析

曲大庄, 李晨, 钱浩, 朱宝, 詹阳烈, 景益, 刘刚

2015, 35(9): 768-772.

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考虑到磁极对隔磁片的弹性支撑,根据弹性力学板壳理论建立了隔磁片在衔铁冲击载荷作用下的基于弹性基础的薄壁圆盘轴对称弯曲的应力分析模型,利用幂级数和传递矩阵技术给出了相应的解析解,并将理论分析结果与有限元数值计算结果进行了比较.结果表明:理论分析结果与有限元数值计算结果完全吻合;在隔磁片磁极接触侧出现与冲击疲劳相关的弯曲拉应力;以径向拉应力为主体的最大疲劳等效应力发生在距离内径1/3的隔磁片径向宽度处,它是导致隔磁片经历一定次数步跃运动的衔铁冲击载荷作用后出现疲劳破损的主要原因.

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核电技术

核电机组常规岛热力系统分析

张乐乐, 张燕平, 高伟, 黄树红, 李哂, 梅晓燕, 陈运良

2015, 35(9): 773-780.

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以某核电机组常规岛为研究对象,运用分析法对热力系统中的热力设备或热力过程的损失和效率的分布进行了计算.基于汽轮机做功过程和加热器换热过程指明了影响汽轮机和加热器的损失和效率的热力参数,对所得经济指标的分布规律进行了阐释.结果表明:在常规岛热力系统中,汽轮发电机组的损失最大,低压缸具有一定的节能潜力;汽轮机末级长叶片设计对核电机组热经济性的影响较大;核电机组的节能潜力可通过冷端系统优化进行挖掘.

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