动力工程学报

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锅炉技术

2 150 t/h切圆燃烧锅炉旋流指数的试验研究

靳允立

2013, 33(10): 745-752.

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为减小切圆燃烧锅炉的汽温偏差,以2 150 t/h四角切圆燃烧锅炉为试验对象,研究了炉膛火焰中心与旋流指数的关联以及燃烧调整对旋流指数的影响.在试验分析的基础上,结合汽温偏差变化,得到了炉膛火焰中心随旋流指数的变化轨迹.从风箱炉膛压差控制的角度进行了计算,并分析了加大配风不均衡性对旋流指数的影响.结果表明:加大配风不均衡性会导致旋流指数增大;旋流指数与负荷不存在确定的对应关系;降低氧体积分数过程中旋流指数减小,降低氧体积分数后降负荷过程中旋流指数的变化幅度增大,易引起汽温偏差增大和超温现象;燃烧器下摆会增大旋流指数;反切分离燃尽风(SOFA)过大时,反向旋流指数的增大同样会引起两侧汽温偏差增大.

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锅炉技术

600 MW超临界W火焰锅炉防超温燃烧调整试验研究

周文台，程智海，金鑫，何翔

2013, 33(10): 753-758.

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分析了云南华电镇雄发电有限公司2号600 MW超临界W火焰锅炉水冷壁出现频繁超温的原因，并据此进行了二次风配风、煤粉粒度和一次风压力等方面的燃烧调整试验.结果表明：水冷壁超温是由于配风模式的不合理和炉内燃烧不稳定共同作用而引起的；经燃烧调整后，水冷壁的超温问题得到有效解决，炉内热负荷的分布更加均匀，炉膛负压波动减小，火检信号稳定，火焰电视清晰可见，燃烧更加稳定.

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锅炉技术

循环流化床内颗粒混合特性的数值模拟

李斌, 宋小龙

2013, 33(10): 759-764.

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为了更好地研究循环流化床内颗粒的混合行为和揭示颗粒的混合机理,将离散单元法和计算流体力学相结合,对床内颗粒的轴向混合与径向混合过程进行了数值模拟.从气体和颗粒运动速度的角度将轴向混合与径向混合结合起来,对床内颗粒的整体混合过程进行了分析,并采用颗粒特征浓度标准差对颗粒的混合程度进行了定量评价,通过数值模拟得到了床内气体的速度场、颗粒的速度场和体积分数分布.结果表明:颗粒与气体的速度分布趋势基本一致,床内呈现上部稀相下部密相;颗粒的轴向混合效果优于径向混合效果,增大流化风速有助于加速颗粒的混合,且颗粒轴向混合对流化风速的敏感性低于径向混合.

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锅炉技术

富氧燃煤锅炉再循环方式对烟气酸露点的影响

王春波, 秦洪飞

2013, 33(10): 765-769.

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以某600 MW富氧燃煤锅炉为例,对其在3种不同再循环方式下烟气中H₂O和SO₂体积分数的变化进行了计算与分析,预测了烟气酸露点,并分析了再循环方式对尾部受热面低温腐蚀的影响.结果表明:富氧燃烧下烟气的酸露点比空气状况下高15 K左右;再循环方式中脱硫脱水处理过程对烟气中H₂O和SO₂体积分数影响明显;3种再循环方式下烟气酸露点最大差值可高达11 K;烟气酸露点随一次循环烟气比的增加呈下降趋势.

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汽轮机与燃气轮机

某500 MW汽轮机机组中压转子振动特性计算分析

张磊, 张俊杰, 徐亚涛, 赵宗彬, 秦志文

2013, 33(10): 770-774.

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为了分析某500 MW汽轮机机组中压转子在经过临界转速过程中的安全性,对该机组实际运行中发生振动最大的中压转子进行了振动特性计算与分析.采用自己开发的转子动力学软件计算得到中压转子的第一、第二阶临界转速,分别求得转子在第一阶临界转速和3 000 r/min转速下的最大弯曲静挠度,通过静挠度分析程序计算得到不同转速下对应的等效重力加速度,最后在Ansys中通过施加等效重力加速度模拟了不同转速下转子的不平衡离心力,并施加此离心力载荷来计算分析不同转速下转子的弯曲等效应力分布.结果表明:第一阶临界转速和3 000 r/min转速下的等效重力加速度分别为10 m/s²和1 m/s²;计算得到的各种工况下的最大弯曲等效应力均远小于该材料的屈服极限.

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汽轮机与燃气轮机

蜂窝密封泄漏流动特性影响因素的数值研究

张毅, 曹丽华, 索付军, 李勇, 姜思博

2013, 33(10): 775-781.

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采用RNG k-ε 两方程紊流模型和Simple算法,利用Fluent软件对蜂窝密封内的三维流动情况进行了数值模拟,从压比、蜂窝芯格尺寸、蜂窝深度、蜂窝壁厚等因素分析蜂窝密封的泄漏流动特性.结果表明:蜂窝密封特殊的六边形蜂窝结构可以将泄漏流分割成许多小涡流,气体在蜂窝腔中呈逆时针螺旋式三维紊流运动;随着压比的增大,蜂窝密封泄漏量增加,压比越大,泄漏量增加的趋势减缓;蜂窝芯格尺寸小,泄漏流被分割成小涡流的个数多,密封间隙摩阻效应大,泄漏量减少;蜂窝深度增大,泄漏量减少,蜂窝深度大于4 mm时,泄漏量减少的趋势减缓;随着蜂窝壁厚的增加,泄漏量略有减少.

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自动控制与监测诊断

基于量子遗传算法的循环流化床锅炉Hammerstein模型辨识

王东风, 任燕燕, 刘长良, 韩璞

2013, 33(10): 782-788.

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将Hammerstein模型应用于某循环流化床锅炉2个典型系统的辨识,用多项式表示模型的非线性部分,用差分方程表示模型的线性部分,并通过量子遗传算法将模型的辨识问题转化为参数空间上的寻优问题,求得模型中待定参数的最优解,从而得出循环流化床锅炉2个系统的具体模型,并结合现场数据进行了一系列仿真试验.结果表明:Hammerstein模型可以很好地表达循环流化床锅炉典型系统的特性,用量子遗传算法优化可得到精度较高的数学模型.

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自动控制与监测诊断

蒸汽发生器水位SDRNN优化自抗扰控制

周洪煜, 汪正海, 黄建平, 赵乾

2013, 33(10): 789-794.

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针对蒸汽发生器(SG)水位控制过程存在的主要问题,引入水位自抗扰控制(ADRC)方案.通过扩张状态观测器实时估计系统内、外扰动,并采用前馈方式予以动态补偿,同时依据状态误差矢量进行非线性反馈调节,缓解控制系统快速与超调之间的矛盾.并引入二阶对角递归神经网络(SDRNN)动态辨识SG Jacobian信息,实时优化自抗扰控制器参数.分别在水位、蒸汽和给水扰动下进行SG水位仿真实验,并对比了前馈串级PI控制与SDRNN-ADRC控制的响应曲线.结果表明:在扰动工况及控制对象参数时变下,此SG水位控制系统的控制响应迅速、超调小且稳态误差小,具有优良的动、静态性能.

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能源系统工程

600 MW太阳能协同燃煤发电机组的变工况性能分析

林琳, 张燕平, 黄树红

2013, 33(10): 795-802.

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利用Aspen Plus建立了600 MW超临界汽轮机系统的模型,在此基础上构建了利用太阳能集热场生产蒸汽取代某一段高压加热器抽汽的协同燃煤发电模型,并模拟了4种不同负荷工况下机组的协同发电运行情况,分析了3种太阳能协同方案在变工况下的能耗情况及汽轮机通流量等参数的变化规律.结果表明:所构建的太阳能协同发电方案可在保证汽轮机蒸汽质量流量变化较小的情况下,显著降低600 MW燃煤机组的发电煤耗率,3种协同发电方案均适合对在运火电机组进行改造,是实现火电机组节能减排和太阳能稳定发电的有效途径之一.

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能源系统工程

基于热力学第二定律的余热资源定量分析方法

周少祥, 邹文波, 胡三高, 梁双印

2013, 33(10): 803-807.

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应用热力学基本原理分析了余热回收的热量和热量的定量计算问题.基于能源利用的单耗分析理论,推导出基于第二定律的余热利用节煤量的定量计算公式,并对比分析了燃气轮机、水泥窑炉和电厂锅炉烟气余热回收及余热发电的节能特性.结果表明:余热回收的节能量不仅取决于余热的绝对量,还取决于其温度水平,温度水平越低,节能量越小.

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能源系统工程

CO₂减排机理及与燃煤电厂集成特性的研究

韩中合, 王继选

2013, 33(10): 808-814.

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推导了CO₂吸收工艺系统再生能耗计算公式,分析了吸收剂性质对再生能耗的影响,计算得到不同质量分数下吸收剂的再生能耗;提出几种基于槽式太阳能辅助燃煤发电技术的CO₂减排集成方案,以N600-24.2/566/566型发电机组为例,以集成系统热耗率、发电标准煤耗率和热效率作为经济性指标,采用热平衡法对不同集成方案机组的热经济性指标进行了计算和比较.结果表明:在加入太阳能热量和机组主蒸汽质量流量不变的情况下,集成方案5在设计辐照强度下的热耗率和发电标准煤耗率均最低,是最经济的集成方案.

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材料科学

国产S30432钢和T92异种钢焊接接头力学性能和显微组织分析

梁军, 赵雷, 赵彦芬

2013, 33(10): 815-821.

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研究了国产奥氏体S30432钢和马氏体T92异种钢焊接接头的力学性能、各微区的显微组织、硬度分布以及T92钢化学成分变化对焊接接头微观组织的影响,并与进口S30432钢和T92异种钢焊接接头的性能进行了对比.结果表明:国产S30432钢和T92异种钢焊接接头与进口同类型钢焊接接头的力学性能相当,硬度分布情况相同,T92钢侧熔合区的硬度最高,但国产S30432钢和T92异种钢焊接接头的硬度稍低于进口钢.在异种钢焊接接头的T92钢侧熔合区出现块状铁素体带,且发现T92钢不同的Cr_eq当量会影响块状铁素体生成的数量和尺寸.

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材料科学

HR3C钢内压蠕变试验后显微组织与力学性能试验研究

吕一楠, 刘树涛, 张红军

2013, 33(10): 822-828.

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研究了HR3C钢管试样在不同内压蠕变试验时间下显微组织和力学性能的变化,分析了HR3C钢析出相对力学性能的影响.结果表明:内压蠕变试验后,HR3C钢管试样晶内和晶界上均析出弥散分布的NbCrN相,此外M₂₃C₆碳化物在晶界形成连续链状分布,并随着试验时间的延长发生聚集和粗化,M₂₃C₆碳化物在晶内析出弥散分布的方形颗粒,在孪晶界以长板状析出;弥散分布的NbCrN相和M₂₃C₆碳化物以及晶界连续分布的M₂₃C₆碳化物产生弥散强化和晶界强化,导致内压蠕变试验后HR3C钢的强度和硬度均明显增大,随着试验时间的延长,不断聚集的M₂₃C₆碳化物弱化了晶界强化效果,使得HR3C钢抗拉强度略有下降;内压蠕变试验后,晶界连续分布的M₂₃C₆碳化物导致HR3C钢室温下冲击吸收功和断后伸长率明显减小.

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