动力工程学报

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锅炉技术

超临界压力W火焰锅炉炉膛水冷壁热负荷分布的试验研究

杨勇, 俞谷颖, 陈端雨, 周文台, 杨耀, 王璞, 李剑平

2015, 35(6): 429-436.

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对某2×600 MW超临界压力变压运行W火焰直流锅炉炉膛水冷壁壁温进行了测量,获得了水冷壁热负荷的分布,并对不同工况下的热负荷进行了分析.结果表明:磨煤机投运方式对炉拱下方冷灰斗区域热负荷的影响较大;启动过程中,下部水冷壁热负荷的分布不均匀,但大部分测点的热负荷维持在400 kW/m²以内;在满负荷工况下,热负荷很高且分布不均匀;炉内形成了前墙压后墙的燃烧形式.

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锅炉技术

基于炉膛参数场测量的电站锅炉燃烧稳定性和经济性状态模糊综合评判

王东风, 刘千, 赵文杰, 韩璞

2015, 35(6): 437-444.

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分析了炉膛参数对锅炉燃烧稳定性和经济性的影响,提出了从炉膛温度、炉内O₂体积分数和CO质量浓度分布这3个方面来判别电站锅炉燃烧稳定性和经济性状态的模糊综合评判方法.以某680 MW机组燃煤锅炉为例,进行了基于炉膛参数场测量的锅炉燃烧稳定性和经济性状态模糊综合评判研究.结果表明:该方法能够对任意工况下锅炉燃烧稳定性和经济性状态进行客观有效的评判.

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锅炉技术

煤燃烧特征温度与变质程度的关系

朱川, 罗陨飞, 张宇宏, 高燕

2015, 35(6): 445-450.

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通过热重燃烧实验和煤岩镜质体反射率实验,研究了煤燃烧着火温度、峰值温度和燃尽温度与反映煤变质程度的干燥无灰基挥发分质量分数w(V_daf)和碳质量分数w(C_daf)的关系,探讨了燃烧速率峰的相对位置与变质程度的关系.结果表明:在程序升温条件下,煤着火温度随变质程度的加深呈现逐渐升高的趋势,而峰值温度、燃尽温度与着火温度均呈现较好的线性关系,相关系数R²分别为0.961 4和0.956 6;煤燃烧速率峰的相对位置较好地反映了变质程度的高低,变质程度高的煤,其燃烧失重曲线和燃烧速率峰相对位置均处于高温段,变质程度低的煤,其燃烧失重曲线和燃烧速率峰相对位置均位于低温段.

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汽轮机与燃气轮机

滑动轴承轴颈温度分布及其对振动的影响

何文强, 田永伟, 杨建刚

2015, 35(6): 451-456.

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针对滑动轴承的热效应现象建立了轴颈温度计算模型,分析了轴颈温差及其影响因素和轴颈温差对轴系振动的影响,并在转子试验台和汽轮发电机上开展了轴颈温差对振动影响的试验研究,在该试验台上测试了不同转速下轴颈表面温差分布,以验证计算结果.结果表明:随着运行时间的延长,轴颈温差会达到一个稳定值,振动爬升与轴颈温差的变化趋势基本一致;轴颈温差会对振动产生影响;对于悬臂转子而言,轴颈温差容易导致振动的波动和不稳定,提高润滑油温可缓解此类故障.

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工程热物理

两相格子Boltzmann方法模拟大密度比下双液滴冲击液膜的流动过程

李龙, 贾晓东, 刘永文, 苏明

2015, 35(6): 457-462.

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基于两相格子Boltzmann模型,对大密度比下有一定水平间距的双液滴冲击液膜的流动过程进行了仿真,模拟了不同液滴初始间距和不同雷诺数下液滴冲击液膜的动态过程,重点分析了不同液滴初始间距和雷诺数下产生不同冲击和溅射现象的原因,以及不同参数对冲击和溅射行为的影响.总结了中心位置水花溅射高度随时间的变化规律,并论述了冲击和溅射过程中的内在作用机理.结果表明:在一定范围内,初始间距和雷诺数越大,中心位置水花溅射高度上升越快;随着雷诺数的增大,冲击、碰撞的程度越剧烈,中心位置水花顶端有液滴飞出.

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工程热物理

文氏管对旋流流动影响的数值模拟

张阳, 邹建锋, 郑耀

2015, 35(6): 463-468.

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为了研究文氏管结构对燃烧室流场特性的影响,对单级轴向旋流器/文氏管结构进行了三维数值模拟.结果表明:随着文氏管扩张角度的增大,回流区径向扩张强度增强,回流区直径增大;文氏管扩张角度和收缩比的变化会使火焰筒回流区内出现双涡、三涡和四涡结构,前后排列的涡旋分别相当于主涡和次涡,这种三涡和四涡结构在燃烧室的点火燃烧方面具有较大发展潜力;中央回流区长度和回流速度会随着文氏管收缩比的增大而逐渐增大;三涡和四涡结构相比双涡结构更稳定,使燃烧室负荷调节范围更大,有助于燃烧室性能的提高.

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辅机技术

板壳式换热器传热准则关系式的分析与实验研究

刘家瑞, 赵巍, 黄晓东, 张华, 余晓明

2015, 35(6): 469-475.

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假设板壳式换热器为特殊板式换热器,介绍了板壳式换热器传热准则关系式的研究方法.分析比较了壁面温度测定法、等雷诺数法、威尔逊法和等流速法等的适用性,确定了利用等流速法来进行实验研究,并分别进行了测定实验和验证实验,测定实验控制进出口流速相同,验证实验控制热侧流速不变,改变冷侧流速,采用实验获得的数据拟合传热准则关系式,计算出传热系数的相对误差.结果表明:传热系数的相对误差小于5%,所得传热准则关系式是合理的,表明板式换热器的研究方法适用于板壳式换热器.

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环境科学

660 MW超超临界机组运行方式对SCR系统氨逃逸率的影响

杨建国, 胡劲逸, 赵虹, 万朝晖, 康科伟, 陈理帅, 周霭琳

2015, 35(6): 476-480.

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以某台660 MW超超临界机组为例,通过燃烧调整及SCR运行调整,研究了主要运行参数对氨逃逸率的影响.结果表明:氨逃逸率随着脱硝效率提高而提高,当脱硝效率高于设计值(65%)时,氨逃逸率上升幅度增大;SCR入口NO_x质量浓度存在一个最佳值(约200 mg/m³)使得氨逃逸率最低,最佳的燃尽风率和最佳氧体积分数分别为18%和3%,过高的燃尽风率或过高的氧体积分数对氨逃逸率的影响尤其显著;在额定机组负荷下,氨逃逸率较高,而机组负荷在500 MW及以下时,氨逃逸率总体降低约60%.

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环境科学

燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统流场优化的数值模拟

朱天宇, 李德波, 方庆艳, 陈刚

2015, 35(6): 481-488.

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对某600 MW超临界燃煤机组SCR系统进行反应器内烟气流动均匀性和飞灰沉积的数值模拟.通过对比进入上层催化剂层烟气速度分布不均匀性,加入飞灰颗粒离散相后,开展烟道内导流板布置形式和导流板结构对SCR反应器内流场以及飞灰沉积的影响研究.结果表明:当SCR反应器入口导流板数目为13时,烟气通过上层催化剂层速度分布较其他3种工况均匀;导流板的弧形板后加装一段竖直直板可进一步引导烟气流动,减小回流作用,烟气进入上层催化剂层时速度更加均匀,综合考虑,弧-直型导流板为最优结构;数目13块的弧-直型导流板结构有利于改善SCR反应器壁面飞灰沉积情况;飞灰颗粒对SCR反应器内流场有一定影响,但改变较小,在实际运行中应进行相应吹灰处理.

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环境科学

脱硝系统内横梁结构对催化剂磨损的影响

盛波, 韦红旗, 朱亚迪

2015, 35(6): 489-494.

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采用冷态试验与数值模拟相结合的方式,对SCR脱硝装置内催化剂上方的气固两相流动进行了分析.结果表明:横梁结构是导致催化剂磨损的主要原因,气流撞击横梁结构后在催化剂表面形成不同方向的高速含尘气流,对催化剂进行强烈冲刷,最终导致横梁结构两侧下方的催化剂出现不同特点的严重磨损;气流速度是催化剂磨损的主要因素,飞灰质量浓度是次要因素;通过对横梁结构进行适当改造,改善了气流分布,减轻了催化剂的磨损,保证了脱硝装置的经济及安全运行.

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新能源

木质生物质定温热解炭化特性研究

李帅, 张居兵, 朴桂林, 谢浩, 夏光璧, 姜小祥

2015, 35(6): 495-500.

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在自制大型热重实验平台上,进行了不同温度下松木颗粒的定温炭化热重实验,探讨木质生物质在不同温度下的炭化反应规律,并得到反应动力学参数.对炭化产物进行燃料特性分析,研究炭化温度对炭化产物特性的影响.结果表明:当炭化温度高于250 ℃时,所得松木炭燃料特性接近烟煤,进一步提高炭化温度后,其燃料特性逐渐接近无烟煤;当炭化温度超过650 ℃后,炭化过程中会发生一部分气化反应;生物质定温炭化过程中,随着反应程度的深入,反应动力学参数发生变化,表现为反应级数逐渐增大,表观活化能和相应的频率因子逐渐减小.

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新能源

槽式集热系统流速及布置优化

于刚, 罗娜, 侯宏娟, 杨勇平

2015, 35(6): 501-508.

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通过对槽式太阳能集热器结构及能量转换过程特性的研究,建立了基于多热容变物性的集热器动态仿真模型,并由LS-2型槽式集热器实验数据进行了验证.在仿真平台上结合泵、阀门等模型组建起集热系统仿真模型,并根据SEGS-VI的电站实际运行数据进行了对比验证.在此基础上,分析研究了系统的集热效率和所消耗总泵功随太阳辐照量及导热油流速的变化,得到了不同工况下集热系统的最优折合效率、导热油最佳流速和单支路最优长度.结果表明:在相同的导热油进、出口温度下,太阳辐照量越大,集热系统最优折合效率越高,当太阳辐照量从500 W/m²升至1 000 W/m²时,导热油最佳流速从2 m/s变化到3 m/s;在同一太阳辐照量下,系统最优折合效率随导热油工作温度的升高而降低.

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材料科学

四种锅炉管材料650 ℃/26 MPa的蒸汽氧化研究

马云海, 郑开云

2015, 35(6): 509-516.

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研究了S30432、TP347H、TP310HCbN和T91钢4种锅炉管材料在650 ℃/26 MPa超临界水蒸气中的氧化行为,氧化1 500 h后,采用增重法测量试样单位表面上的质量变化,用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析氧化膜表面及截面形貌、微观结构和元素分布,用X射线衍射仪(XRD)进行氧化膜物相表征.结果表明:4种材料氧化情况差异显著,其抗蒸汽氧化性能很大程度上取决于合金中Cr元素的含量;4种材料都形成了双层氧化膜结构,包括内层富Cr尖晶石型氧化物及外层铁氧化物(Fe₃O₄或Fe₃O₄+Fe₂O₃);氧化膜中形成的孔洞会成为阳离子由材料基体向氧化膜/蒸汽界面扩散,以及氧和水分子由氧化膜/蒸汽界面向金属基体扩散的快速通道,使氧化速率加快;S30432、TP347H及TP310HCbN氧化膜的剥落机制可用屈曲模型解释,T91钢氧化膜的剥落机制可用楔入模型解释.

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