动力工程学报

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锅炉技术

660 MW超超临界旋流对冲燃煤锅炉NO_x分布数值模拟

李德波, 宋景慧, 徐齐胜, 邓剑平, 温智勇

2013, 33(12): 913-919.

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利用Ansys Fluent 14.0软件对某电厂660 MW超超临界旋流燃煤锅炉进行NO_x生成规律的数值模拟,并将数值模拟结果与现场实际测量结果进行了比较.结果表明:数值模拟结果与现场实际测量结果吻合较好,验证了数值模拟结果的有效性;第1层燃烧器区域生成NO_x的体积分数比其他2层高,燃烧器出口附近NO_x的体积分数迅速升高到0.001;从第1层燃烧器开始沿炉膛高度方向,NO_x体积分数逐渐降低,炉内NO_x体积分数最高的区域位于后墙第2层燃烧器上方.

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锅炉技术

锥形布风板双循环流化床颗粒循环流率研究及预测

陈鸿伟, 张志才, 李忠猛, 闫景波, 崔彩艳

2013, 33(12): 920-925.

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在锥形布风板双循环流化床冷态装置上,研究了提升管风速、气化室风速、物料质量和颗粒粒径对提升管颗粒循环流率的影响,并与水平布风板的结果进行了对比.利用3种改进的BP神经网络算法建立模型来预测循环流率.结果表明:提升管颗粒循环流率随着提升管风速和气化室风速的增大而增大,当风速达到一定值后,增大趋势逐渐平缓;循环流率随着物料质量的增大基本呈线性增大,随着颗粒粒径的增大而明显减小;锥形布风板比水平布风板更具优势,同样条件下可以增大循环流率;BFGS拟牛顿算法的预测效果最佳,其颗粒循环流率预测值与实验值的最大相对误差为7.703 5%,平均相对误差为3.594 3%.

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锅炉技术

600 MW电站锅炉烟气含氧体积分数优化策略研究

李路, 李永华, 丁艳军, 谷丽景, 张七十

2013, 33(12): 926-931.

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以某600 MW燃煤机组为例,在调节烟气含氧体积分数的基础上,增加一次风配比、二次风配比和燃尽风风门开度调整试验,分析了烟气含氧体积分数对锅炉经济性的影响,并对烟气含氧体积分数进行优化,提出了有关优化策略.结果表明:在400 MW、500 MW和600 MW 3种负荷下,最佳运行烟气含氧体积分数分别为3.8%、3.2%和2.3%,可以有效降低发电成本和风机电耗,提高锅炉整体热经济参数及降低NO_x排放质量浓度,为锅炉安全运行和节能减排提供依据.

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汽轮机与燃气轮机

基于轴系对中数据的轴承载荷识别方法

李燕勇, 杨建刚, 董川, 彭斌

2013, 33(12): 932-935.

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基于汽轮发电机组轴系对中检测数据,应用传递矩阵方法建立了轴承载荷识别模型,首先由对中数据识别轴承标高,然后由轴承标高计算轴承载荷.以某350 MW汽轮发电机组为例进行了计算,分析了张口和高低差对轴承载荷的影响以及3种不同对中状态下的载荷分配.结果表明:该方法可有效地由轴系中心检测数据识别轴承标高和轴承载荷;理想对中状态下,各对轮处的张口和高低差为0;检修后低速盘车状态下,1号、2号轴承顶轴油压相近,2个轴承的载荷分配基本均匀;满负荷运转状态下,轴系振动稳定,消除了突发性不稳定振动现象.

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汽轮机与燃气轮机

带无叶扩压器离心压气机的稳定性分析

刘海清, 高闯, 张宏武, 黄伟光

2013, 33(12): 936-941.

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结合实验数据,采用数值模拟方法对某带无叶扩压器离心压气机的性能与稳定性进行了详细分析,比较了设计点与近失速点下无叶扩压器内部的流动特征.结果表明:在发生喘振瞬间,扩压器进口最先出现了压力崩溃;扩压器进口流动特别是轮盖侧流动是导致压气机失稳的重要因素,对扩压器进口逆叶轮旋转方向的轮盖侧喷蒸汽能够提高扩压器的稳定性.

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汽轮机与燃气轮机

非平衡等离子体辅助燃料重整的实验研究

张玉龙, 刘倩, 郑洪涛, 杨仁, 陈曦, 张智博

2013, 33(12): 942-946.

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基于介质阻挡放电(DBD)催化燃料蒸汽重整试验平台,系统地研究了水蒸气与甲烷物质的量比n(H₂O)/n(CH₄)、壁面温度、停留时间、输入功率及频率等对甲烷蒸汽重整过程中的有效碳回收率、甲烷转化率及其产物选择性等的影响.结果表明:当停留时间为0.29 s时,有效碳回收率为96%,随着停留时间的增加,有效碳回收率线性下降;增加停留时间及增大n(H₂O)/n(CH₄)和输入功率有利于甲烷转化;停留时间为0.59 s时,不同操作条件下甲烷转化率在20%以上,H₂选择性在20%左右,C₂+C₃选择性在20%左右,CO选择性在4%左右,有C₄以上高碳烃生成.

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自动控制与监测诊断

超临界直流锅炉煤水比控制系统机理建模及定量反馈控制

谷俊杰, 曹晓威, 王丕洲, 曹晓光

2013, 33(12): 947-954.

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针对超临界直流锅炉在变负荷运行过程中被控对象参数不断发生变化的特点,将超临界直流锅炉看做具有不确定性的非线性系统,并根据部分分散控制方法对某600 MW超临界机组简化模型进行了分析,充分论证了燃料量对中间点温度的动态特性单独建模的合理性.以超临界直流锅炉燃料量变化对水冷壁出口温度的影响为研究对象,进行动态机理分析并建立动态模型,通过计算在3个典型工况点处的传递函数,确定其不确定性模型的参数变化范围.将定量反馈理论应用到煤水比控制中,结合给定的设计性能指标计算出煤水比控制系统的反馈控制器和前置滤波器的参数.结果表明:锅炉中间点温度在不同负荷下都能较快地高精度跟踪给定信号,有较强的鲁棒性,控制性能良好且易于实现.

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自动控制与监测诊断

直流炉机组简化非线性动态模型

秦志明, 刘吉臻, 张栾英, 谷俊杰

2013, 33(12): 955-961.

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以某1 000 MW超超临界机组为例,基于机理分析并结合机组实际运行数据,通过分析制粉过程、锅炉受热系统、过热器系统和汽轮机的动态特性,建立了直流炉机组在大范围变工况运行下的简化三输入三输出非线性动态模型.该模型以燃料质量流量、总给水质量流量、汽轮机阀门开度为输入,以汽水分离器出口比焓、主蒸汽压力和汽轮机功率为输出.采用机组稳态运行数据确定模型的静态参数,利用负荷变化剧烈的数据辨识动态参数,对模型进行阶跃扰动实验,并与实际运行数据进行对比.结果表明:所建立的模型能够反映机组主要的动态特性和非线性特性,具有结构简单、参数求取容易、复现性好等优点.

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工程热物理

气化炉内气体穿越液池过程中气泡特性的数值模拟

吴晅, 高慧杰, 王丽芳, 李海广, 武文斐

2013, 33(12): 962-968.

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采用数值模拟方法对含尘气体通过下降管穿越液池过程中的气泡特性进行了研究,展现了该过程中池内气泡生成、破碎和液滴飞溅等一系列行为过程,分析了下降管出口气流速度、静态液位和突扩比等实际操作参数对气泡分布和气液界面面积等气泡特性的影响.结果表明:轴向含气率分布随气流速度的变化存在一个转折点;液面以上空间的含气率随着突扩比的减小而降低,而在液面以下区域,含气率随着突扩比的增大而降低;随着气流速度的增大、静态液位的升高及突扩比的减小,气液界面面积增大.

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工程热物理

ORC直接接触式蒸发器传热性能研究

黄峻伟, 王辉涛, 王华, 徐建新, 葛众

2013, 33(12): 969-973.

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为分析低温余热发电ORC直接接触式蒸发器内分散相在连续相中的传热性能,分别选用新型环保有机工质R245fa和THERMINOL_66导热油作为分散相和连续相,进行ORC直接接触式蒸发器传热性能的研究,分析了初始传热温差、工质体积流量和导热油质量流量对ORC直接接触式蒸发器容积传热系数的影响.结果表明:容积传热系数随着传热时间的增加先呈增大趋势,然后逐渐减小并趋于平稳,但大于传热开始阶段的容积传热系数;在工质体积流量和初始传热温差为定值的情况下,为获得较大的容积传热系数,导热油质量流量应控制在较小的范围内.

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环境科学

脱硫后烟气冷凝酸液质量分数的数值预测

赵毅, 马天忠, 孟令海

2013, 33(12): 974-979.

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通过检测烟囱内冷凝酸液质量分数可以预测其腐蚀程度,但获取具有代表性的冷凝酸液样本十分困难.为解决这一难题,采用修正逸度方程与Matlab软件对1台300 MW安装湿法烟气脱硫装置的烟气冷凝酸液质量分数进行了数值预测,分析了烟气中水蒸气体积分数、壁面温度和烟气绝对压力对烟气冷凝酸液质量分数的影响.结果表明:冷凝酸液质量分数随着壁面温度的升高而增大,随着烟气绝对压力的提高而减小,随着烟气中水蒸气体积分数的增大而减小;预测值与试验值相吻合,该预测模型可以很好地模拟对冷凝酸液质量分数的预测

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材料科学

基于参数回归模型的2.25Cr-1Mo钢蠕变断裂时间统计分析

郑开云, 吾之英

2013, 33(12): 980-988.

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基于多种寿命数据分布,包括指数(Exponential)、对数正态(Log-Normal)、威布尔(Weibull)、广义Gamma以及对数罗吉斯提克(Log-Logistic)分布,采用Manson-Haferd时间-温度参数模型对2.25Cr-1Mo(T22)钢的蠕变断裂时间进行了回归分析,对比研究了基于不同分布模型的蠕变断裂时间与温度和应力的关系、模型拟合优度以及各种模型蠕变断裂时间中位值与5%分位值的差异.结果表明:除Exponential分布模型不适用以外,Log-Normal、Weibull、广义Gamma和Log-Logistic分布模型均适用于蠕变断裂时间数据;这4种模型对蠕变断裂时间中位值的估计均相近,但是对低分位值的估计有所不同,特别是在数据分散度较大时,蠕变断裂时间低分位值的差异较为显著,其中Weibull分布模型的蠕变断裂时间低分位值显著低于其他模型.因此,宜采用多种分布模型对2.25Cr-1Mo钢进行综合统计分析,以正确预测其蠕变寿命或长时服役应力.

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核电技术

压水堆核电机组热力系统损分布的矩阵算法

李永华, 蒲亮

2013, 33(12): 989-998.

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基于分析法和矩阵算法,建立了压水堆核电机组热力系统的通用损分布矩阵方程,并以某900 MW 压水堆核电机组为例进行了计算分析,得到了额定工况下热力系统及设备的损分布规律.结果表明:反应堆的损失最大,占核能总的50.85%,其次为汽轮发电机、蒸汽发生器和凝汽器,分别占核能总的6.17%、3.2%和2.55%;矩阵方程较常规分析法具有构造简单、矩阵元素填写法则简便、物理意义明确和规律性强等优点;利用该方程便于开发出相应的计算程序,进而为核电机组节能潜力挖掘和故障诊断提供依据.

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