动力工程学报

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锅炉技术

CFB锅炉炉膛内颗粒横向扩散系数研究

胡南, 郭兆君, 杨海瑞, 吕俊复, 裴育峰

2016, 36(3): 168-171,206.

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在300 MW单炉膛循环流化床(CFB)锅炉按1/10比例缩小的实验装置上,利用热颗粒作为示踪颗粒,研究了流化风速对密相区颗粒横向扩散系数的影响.通过本文实验及文献中的理论分析和大量实验结果,拟合出新的横向扩散系数计算关联式,并采用此关联式预测了大型CFB锅炉炉膛内固体颗粒的横向扩散系数.结果表明:随着流化风速的减小,颗粒扩散能力减弱,横向扩散系数降低;不同尺寸、不同工况下的CFB锅炉密相区颗粒横向扩散系数为0.06~0.4 m²/s.

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锅炉技术

富氧燃烧条件下炉内数值模拟研究

葛学利, 乌晓江, 张建文, 范浩杰, 张忠孝

2016, 36(3): 172-177.

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以300 MW电站锅炉为研究对象,对燃烧过程的反应机理、物性参数和换热模型进行了修正,采用数值模拟方法对空气燃烧和富氧燃烧条件下炉膛的温度场和煤粉含碳量进行对比研究.结果表明:化学反应机理和物性参数对富氧燃烧有明显影响,煤粉着火延迟,火焰形状狭长,随着氧气体积分数的增大,煤粉颗粒在炉内的停留时间缩短,燃尽率增大;富氧燃烧条件下炉内烟气和颗粒的最高温度及炉膛换热能力均低于空气燃烧条件下,火焰中心高度上移;当氧气体积分数达到26%~29%时,富氧燃烧条件下炉内温度变化趋势与空气燃烧条件下炉内温度变化趋势一致;炉膛换热量数值模拟计算值比热力计算值低4%~11%.

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锅炉技术

热声不稳定主动控制的SVM时间序列预测模型

周昊, 丁芳, 黄燕

2016, 36(3): 178-184.

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针对目前热声主动控制方法中存在的滞后问题,提出采用支持向量机算法进行热声振动时间序列的模糊预测.在自行设计的Rijke管热声不稳定实验台上进行扬声器扰动实验,采集热声振动动态压力序列,利用相空间重构法则构建输入输出数据集,并采用支持向量回归机建立预测模型,用测试集进行校验,定性分析了嵌入维数和延迟时间对时间序列预测精度的影响.结果表明:所用方法能得到较高的预测精度,模型在较高的延迟时间下仍能保持决定系数为0.95的高拟合度,验证了该时间序列预测方法的可行性.

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汽轮机与燃气轮机

超超临界汽轮机末级动叶接触及振动特性分析

陈海燕, 张艳春, 范玮

2016, 36(3): 185-190.

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针对超超临界汽轮机末级动叶普遍采用的凸台式阻尼拉筋、整圈自锁扭叶片结构,建立了三维非线性接触模型,采用有限元软件对某汽轮机叶片的强度及振动进行数值模拟,分析了拉筋间及围带间不同安装间隙下叶片的扭转变形,并基于设计的间隙值,得到了围带及拉筋的接触状态随转速的变化规律以及非线性接触对振动特性的影响.结果表明:拉筋间及围带间的非线性接触对叶片的扭转变形和动频影响较大,可以通过调整围带、拉筋结构及其安装间隙来改变叶片的刚度和频率.

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汽轮机与燃气轮机

叶片前缘上游端壁气膜冷却试验研究

蒋文程, 赵志军, 李树元

2016, 36(3): 191-195,226.

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在低速高温风洞试验台上采用红外热成像技术研究燃气轮机叶片前缘上游端壁气膜冷却有效度,获得不同吹风比M、不同主流雷诺数下流道端壁气膜孔周围的温度分布.结果表明:随着吹风比不断增大,叶片前缘上游端壁气膜冷却效率不断提高,冷却范围也不断扩大;当M>1.2后,吸力面的前缘上游端壁气膜冷却范围明显大于压力面的前缘上游端壁气膜冷却范围;高雷诺数下主流的端壁气膜冷却效果优于低雷诺数下主流的端壁气膜冷却效果.

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监测与测量

声波夹带法测量可吸入颗粒物粒径的误差和范围

杨旭峰, 凡凤仙

2016, 36(3): 196-200.

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基于同时考虑Stokes力和非稳定力的水平驻波声场中的颗粒动力学模型,通过数值模拟计算研究声波夹带法测量粒径的误差和范围.结果表明:对于特定粒径的颗粒,存在一个使测量误差为0的最佳测试声场频率,低于该频率,粒径测量值偏大,高于该频率,粒径测量值偏小;随着颗粒密度的增加,测量误差迅速减小,最终测量误差接近0;随着声波频率的增加,测量范围的上限和下限均下降,粒径测量范围减小;随着声强的增加,测量范围上限增大,下限则保持不变,粒径测量范围增大.

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监测与测量

超声波测量电厂煤粉管道内煤粉体积分数的研究

李永明, 苏明旭, 周健明, 袁安利, 蔡小舒

2016, 36(3): 201-206.

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提出了一种管内煤粉体积分数的超声波测量方法,设定中心频率为31 kHz的一体式超声波探针,基于声散射理论模型,利用数值模拟结果拟合出超声波衰减系数随煤粉体积分数的变化关系,并对某电厂煤粉输运管道进行了管内不同深度测点煤粉体积分数的在线测量实验,通过对超声波信号分析得到对应的衰减系数值,分析超声波信号与煤粉体积分数之间的关系,得到煤粉体积分数.结果表明:衰减系数与煤粉体积分数存在线性关系;实验段煤粉管道内煤粉体积分数基本在0.09%~0.14%浮动;所提方法可为管内煤粉体积分数的实时在线测量提供一种行之有效的手段.

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辅助技术

LSSVM动态软测量模型在磨煤机一次风量预测方面的应用

杨耀权, 张新胜

2016, 36(3): 207-212,217.

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针对磨煤机一次风量离线软预测模型难以满足机组变负荷要求的问题,建立了一种自适应修正预测模型参数的LSSVM动态软测量模型.以总的预报误差大小作为阈值来实时更新模型参数,该阈值无需人为参与设定,且能够根据负荷变化自适应改变,并采用网格搜索结合粒子群寻优算法得到LSSVM动态软测量模型中的2个最优参数,应用电厂实际运行数据建立软测量模型并对一次风量动态预测.结果表明:所建立的LSSVM动态软测量模型正确合理、预测精度高(相对误差波动小于1.5%)、实时性好,能很好地实现磨煤机一次风量的实时预测和估计,为磨煤机一次风量的在线监测提供数据支持.

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辅助技术

滚筒内灰渣表面滚落平均停留时间的模拟及预测

贾建东, 刘汉涛, 苏铁熊, 张培华, 马理强, 樊泽明

2016, 36(3): 213-217.

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采用颗粒轨迹模型,考虑灰渣滚落时间,建立了滚筒内灰渣表面滚落过程平均停留时间的数学模型,并与前人的试验数据和模型进行对比验证.采用该模型对滚筒内径、滚筒转速、滚筒倾角α、渣床高度与滚筒内径比h₀/R与滚落时间百分比p_gun的关系进行预测分析.结果表明:该模型更精确;增大滚筒内径、滚筒转速和滚筒倾角,或减小h₀/R值均可使p_gun增大,其中滚筒内径和滚筒转速的影响较大.

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辅助技术

异常动叶周向位置关系对轴流风机性能的影响

叶学民, 王丰, 丁学亮, 李春曦

2016, 36(3): 218-226.

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以某两级动叶可调轴流风机为研究对象,采用全三维定常数值模拟方法分析了两级叶轮上异常叶片的4种周向位置关系对风机性能和内流特征的影响.结果表明:偏离角Δβ较小时,异常情形下的全压与正常情形下相近,效率有小幅降低;随Δβ增大,叶轮出口截面上的总压和湍动能的规律性分布被破坏,湍动能强度整体升高,导致全压规律性显著恶化,效率降低,体积流量较小时更为突出;总体上,F₁和S₂叶片异常偏离时的影响最显著,F₁和S₁叶片异常时的影响次之,F₁和S₃叶片异常时的影响最小.

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环保技术与设备

可再生型有机胺脱除SO₂的实验研究

徐宏建, 金吉钊, 孙雅萍, 王美霞, 潘卫国

2016, 36(3): 227-235.

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采用静态鼓泡吸收法,对4种有机胺吸收模拟烟气中SO₂的脱硫性能进行了实验研究,并采用油浴加热装置,对4种有机胺的解吸性能进行了研究.结果表明:有机胺溶液脱硫效率随时间变化逐渐降低,不同有机胺吸收性能排序依次为哌嗪> 乙二胺> DEA> MDEA;在相同解吸温度下,解吸率随反应进行逐渐升高;不同有机胺解吸性能优劣排序为MDEA> 乙二胺> DEA> 哌嗪;通过热力学参数计算得到MDEA吸收SO₂的吉布斯自由能比石灰石吸收SO₂的吉布斯自由能更小,说明MDEA吸收SO₂的能力比石灰石更好,理论上是一种更合适的脱硫剂.

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核电技术

ACME整体试验台架堆芯模拟体设计

李玉全, 常华健, 叶子申, 陈炼, 王含

2016, 36(3): 236-241.

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为完成CAP1400非能动堆芯冷却系统试验验证,设计并建造了1/3高度比例的ACME整体试验台架.针对整体试验中堆芯处的关键热工水力过程进行比例分析,确定堆芯模拟体设计所需满足的相似准则,并在综合考虑加热棒制造工艺参数等因素后,通过不同方案比较确定了ACME堆芯模拟体加热棒参数及整体几何排布方案.为在试验运行过程中有效支撑加热棒,采用了具有梅花孔支撑形式的支撑板,并通过阻力计算确定支撑板流通孔开孔结构尺寸,以匹配台架堆芯阻力设计要求.结果表明:ACME试验台架堆芯模拟体的设计通过了加工制造、组装、阻力测试和试验运行各环节的验证,其设计满足整体试验要求.

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核电技术

燃料组件管座压降试验研究

李继威, 干富军, 郑轶雄, 张朝柱, 朱丽兵, 顾汉洋

2016, 36(3): 242-246.

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介绍了CAP1400燃料组件上下管座压降试验过程和数据处理方法,得到了阻力系数及其测量不确定度,并与对比燃料组件上下管座的试验结果进行了对比分析.结果表明:试验本体的摩擦压降基本可以忽略;CAP1400上下管座和对比上下管座的阻力系数的相对扩展不确定度均小于1.5%;CAP1400上管座的阻力系数相比对比上管座降低约9%;CAP1400下管座的阻力系数相比对比下管座降低约2.4%.

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核电技术

堆内构件钴基合金堆焊工艺研究

李延葆, 郭宝超, 金伟芳

2016, 36(3): 247-251.

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通过改变不同焊接参数,使用手工钨极氩弧焊在奥氏体不锈钢304H表面进行司太立6钴基合金堆焊,并对所得的堆焊层熔敷金属进行化学成分、截面显微硬度、洛氏硬度、晶间腐蚀和显微组织等测试分析.结果表明:电特性参数及焊接热循环对堆焊层成分、硬度和显微组织等有明显影响;使用176℃预热温度、145~190 A电流参数和8~12 cm/min焊接速度,可达97%以上堆焊合格率;在奥氏体不锈钢304H表面先用ER308L焊丝堆焊3 mm厚隔离层,再采用400℃的预热温度和400℃的道间温度进行钴基合金堆焊,可以进一步降低堆焊层熔敷金属开裂的风险.

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