动力工程学报

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锅炉技术

300 MW烟煤/高炉煤气混燃锅炉掺烧褐煤燃烧特性的数值模拟及经济性分析

王春波, 李伟

2013, 33(6): 413-418.

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对某300 MW烟煤/高炉煤气混燃锅炉掺烧褐煤的燃烧特性进行数值模拟和经济性分析,分析了褐煤完全取代烟煤、部分掺烧褐煤和不同高炉煤气掺烧比例等因素对炉内温度场和CO摩尔分数分布的影响.结果表明:褐煤完全取代烟煤后,炉内温度显著降低而炉膛出口烟气温度明显升高,影响了锅炉运行的安全性;褐煤取代部分烟煤后,随着褐煤掺烧比例的增大,炉内温度逐渐下降,炉膛出口烟气温度升高但CO摩尔分数变化不大;在褐煤掺烧比例一定时,随着高炉煤气掺烧比例的增大,炉膛最高温度明显降低且炉膛出口温度升高,CO摩尔分数的峰值逐渐减小;纯烧烟煤的发电成本为117 090元/h,当掺烧40%褐煤和20%高炉煤气时,发电成本降为80 107元/h,发电成本比纯烧烟煤降低了31.59%.

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锅炉技术

T型煤粉锅炉富氧燃烧的数值模拟

田娇, 王勇, 乔晓磊, 蔡新春, 金燕

2013, 33(6): 419-423.

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为研究采用富氧燃烧方式煤粉锅炉的燃烧特性,利用Fluent软件对一台T型煤粉锅炉的富氧燃烧过程进行了数值模拟,得到了一次风含氧体积分数变化时炉膛内温度场、速度场和烟气各组分物质的量浓度的分布.结果表明:富氧条件下整个炉膛温度水平高于空气助燃条件下;当含氧体积分数由21%增大至33%时,炉膛平均温度由1 413.2 K升高为1 447.1 K;当含氧体积分数增大至27%时,炉膛平均温度变化较明显,达到1 435.6 K;当含氧体积分数大于29%时,炉膛平均温度变化不明显;变一次风风量富氧燃烧方式的含氧体积分数最佳范围为27%~29%.

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锅炉技术

干煤粉加压气化炉对流废热锅炉内多相流场和温度场的数值模拟

张传美, 金晶, 张号, 蒋杰, 高文静, 董振

2013, 33(6): 424-429.

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采用数值模拟方法对干煤粉加压气流床对流废热锅炉3段受热面和3圈环隙内合成气的流动和温度分布进行了模拟和分析,其中连续相采用组分输运方程并结合Realizable k-ε湍流模型进行求解,颗粒相采用DPM模型,两相间的相互作用采用双向耦合模型求解,温度场基于离散坐标法及灰气体加权和模型进行求解,高压气体的基本参数采用对比态方法、压力组分修正法和Hottel图表法进行确定.结果表明:由上段受热面至下段受热面,由外圈环隙至内圈环隙,合成气的速度逐渐减小,由于堵板的作用,沿废热锅炉高度方向上速度波峰出现偏移;颗粒质量浓度在合成气入口、上段堵板挡住区域和各段受热面底部较大,需要布置吹灰装置;上段受热面、中段受热面、下段受热面和外侧水冷壁的总传热系数分别为274 W/(m²·K)、243 W/(m²·K)、198 W/(m²·K)和223 W/(m²·K).

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锅炉技术

OPCC型旋流燃烧器大面积烧损的关键原因及改造措施

李德波, 沈跃良, 邓剑华, 狄万丰, 徐齐胜

2013, 33(6): 430-436.

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针对某电厂660 MW超临界锅炉OPCC型旋流燃烧器大面积烧损给该电厂带来严重经济损失的实际情况,详细分析了旋流燃烧器烧损的原因,包括旋流燃烧器材料的选择、结构设计上的缺陷和现场运行存在的问题等方面.对全炉膛进行了热态数值模拟,得到旋流燃烧器烧损的关键原因,并提出相应的改造措施.结果表明:内二次风旋流强度过大是造成旋流燃烧器烧损的主要原因;一次风风筒所用材质为碳钢,材料的耐热等级不够,应采用高温耐磨合金钢整体铸造;陶瓷粘贴工艺不妥易造成陶瓷脱落,改进陶瓷粘贴工艺可避免陶瓷脱落;中心风风筒为耐热钢,现场观察到其氧化严重,应改进中心风风筒材料制造的工艺.

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汽轮机与燃气轮机

三油楔滑动轴承油膜压力特性及对转子稳定性的影响

张艾萍, 林圣强, 谢媚娜

2013, 33(6): 437-442.

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采用CFD软件、考虑黏性流体有旋性的SST湍流计算模型和N-S方程研究了三油楔滑动轴承的油膜压力特性,分析了三油楔滑动轴承对汽轮机转子稳定性的影响,并对三油楔滑动轴承、圆柱轴承与椭圆轴承的油膜压力特性进行了对比分析.结果表明:在相同油膜厚度和进口压力下,三油楔滑动轴承比圆柱轴承和椭圆轴承具有更好的稳定性,不容易出现油膜震荡和失稳现象;在相同油膜厚度和偏心率下,椭圆轴承的承载能力大于三油楔滑动轴承的承载能力,但三油楔滑动轴承更有利于汽轮机转子和机组的稳定运行.

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自动控制与监测诊断

基于BP神经网络的直接空冷凝汽器换热性能预测

高建强, 王艳

2013, 33(6): 443-447.

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通过对直接空冷凝汽器传热系数计算过程的分析,以直接空冷机组负荷、排汽压力、凝结水温度、排汽温度、空气入口温度、空气出口温度为输入参数,以直接空冷凝汽器的传热系数和迎面风速为输出参数,将理论模型与实际运行数据相结合,采用BP神经网络方法建立了一种新的直接空冷凝汽器换热性能的预测模型.结果表明:该BP神经网络模型预测得到的参数精度较高,可用于直接空冷凝汽器换热性能的在线监测.

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自动控制与监测诊断

采用激光吸收光谱测量高温条件下CO体积分数及其影响因素的研究

张海丹, 王飞, 邢大伟, 许婷, 姜治深, 严建华, 岑可法

2013, 33(6): 448-454.

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采用中心波长位于2.3 μm的半导体激光器,结合扫描波长直接吸收法,对高温条件不同工况下的CO气体谱线吸收特性进行了测量,分别研究了压力和温度对谱线线宽和吸收线强的影响.结果表明:随着压力的提高,谱线宽度逐渐增加,选择的激光器需要有足够宽度的扫描范围,R(30)谱线高压下独立性好,不与周围干扰谱线发生叠加,是理想的CO测量吸收谱线;通过消除背景信号的方法可减少颗粒对谱线吸收测量精度的影响;所选波段的谱线在高温时(>1 000 K)有足够的线强,可以得到直接吸收(DA)信号,避免了采用调制技术带来的复杂性,为研究各种因素的影响提供了便利.

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自动控制与监测诊断

基于声发射检测的阀门泄漏故障模式诊断技术研究

杨晶, 李录平, 饶洪德, 朱益军, 刘功春

2013, 33(6): 455-460.

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为了实现对阀门泄漏故障更直观、准确的诊断,采用理论与试验相结合的方法,对工程实际中常见的阀门泄漏模式进行了归纳和分类,分析了典型泄漏模式下阀门漏孔处流场及能量计算方法;对具有不同泄漏模式的阀门泄漏状态进行了模拟试验研究,并对阀门泄漏声发射信号进行了小波包分析,获得不同泄漏模式下阀门泄漏产生的声发射信号能量的变化规律.结果表明:不同泄漏模式下阀门发生泄漏产生的声发射信号各子频率段能量比具有规律性差异;该诊断标准为阀门泄漏故障的可视化诊断奠定了一定的基础.

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工程热物理

汽-气凝结气膜分布及对换热特性的影响

李慧君, 彭文平

2013, 33(6): 461-465.

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基于双边界层理论,考虑气膜内诱导速度、气液界面剪切力和压力梯度等因素的影响,建立了在水平管外汽-气凝结换热过程中所形成气膜厚度的数学模型,并讨论了气膜分离情况.结果表明:沿管壁向下,气膜厚度逐渐增大;当气膜发生分离时,气膜厚度在分离点处急剧增大,且随流速增大而减小;当气膜不发生分离时,气膜厚度在管壁底部附近急剧减小,且随流速增大而增大;气膜厚度随壁温升高而增大,随不凝结气体质量分数增大而增大;气膜厚度及气膜分离对换热特性有一定的影响.

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环境科学

一种新型液包气雾化喷嘴流场特性的研究

刘定平, 陈博强

2013, 33(6): 466-471.

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基于CFD技术对一种新型液包气雾化喷嘴内部的气液两相流流场进行了数值模拟,分析了该喷嘴内部气液两相流的流动特性,得到气相和液相入口压力对气液两相流流动特性的影响,并结合试验数据对模拟结果进行了验证.结果表明:当气相和液相入口压力在0.1~0.5 MPa变化时,喷嘴的出口湍流强度随气相和液相入口压力的提高而增大;提高气相入口压力有利于减小雾化粒径;提高液相入口压力有利于提高雾化粒径的均匀性.

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新能源

槽式太阳能集热器中萘热虹吸管启动特性的研究

刘赟, 张红, 战栋栋, 李四海

2013, 33(6): 472-478.

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对槽式太阳能集热器中萘热虹吸管的启动特性进行了理论分析,并对萘热虹吸管在不同受热方式、不同倾角和不同充液率下的启动特性进行了试验研究,同时对4°倾角、半周向受热方式下的启动特性进行了试验与理论计算的对比.结果表明:萘热虹吸管在较小工作倾角、半周向受热方式下能正常启动和稳定运行;受热方式对萘热虹吸管启动特性的影响不大;充液率对冷凝段开始启动的时间有一定的影响,充液率越小,开始启动所需的时间越短;冷凝段转折温度的试验值稍低于理论计算值,启动过程与理论分析过程基本一致.

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新能源

酒糟在流化床中燃烧特性的试验研究

别如山, 黄兵, 宋兴飞, 纪晓瑜, 朱少飞

2013, 33(6): 479-483.

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利用X射线荧光光谱仪、灰熔点仪和热重分析仪等对酒糟的灰成分、灰熔点及着火温度进行了测试,并在小型流化床试验台上进行了酒糟燃烧试验,对不同含水率酒糟的着火特性、烧结特性和NO_x排放质量浓度进行了研究.结果表明:酒糟灰中K₂O和Na₂O的含量很低,只有4.936%;酒糟灰的软化温度较高,高于1 290 ℃;干燥酒糟的挥发分较高,高于250 ℃就能够着火燃烧;当石英砂的平均粒径为300 μm、流化床内的流化速度大于0.36 m/s时,流化状况良好;在900 ℃下,酒糟在石英砂流化床中燃烧不会出现烧结现象;在不同的燃烧温度下,NO_x排放质量浓度均较大,且随着燃烧温度的升高而增大;酒糟可以在石英砂流化床中燃烧,且燃尽效果良好.

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新能源

生物质灰熔融温度预测模型的研究

阮芮彬, 龙兵, 刘志强, 徐爱祥

2013, 33(6): 484-489.

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基于生物质灰成分和熔融温度实测数据构成的数据样本分析了灰成分对灰熔融性的影响,采用回归分析方法建立了灰熔融温度预测模型,并对回归方程的显著性及准确性进行了检验.结果表明:SiO₂、CaO、K₂O、SO₃和P₂O₅对生物质灰熔融性的影响具有双重性;MgO和Na₂O对生物质灰起助熔作用;该预测模型适用于预测生物质灰熔融温度,具有工程应用价值.

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新能源

几何参数对风力机翼型转捩特性的影响

高伟, 李春, 高月文, 叶舟

2013, 33(6): 490-486.

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针对3组风力机专用翼型,采用势流方程与边界层方程耦合的方法,对不同相对厚度和相对弯度下的翼型边界层转捩及其气动特性进行了研究,分析比较了转捩点位置随来流攻角的变化、翼型表面的边界层转捩与再附着现象对翼型升力和阻力系数的影响.结果表明:转捩点位置随着来流攻角的增大向前缘移动;随着翼型厚度和弯度的增大,转捩点持续前移,但移动速度与位置不同;翼型表面的流动再附着可以使升力进一步增大.

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