动力工程学报

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锅炉技术

煤基化学链燃烧串行流化床的冷态试验研究

马琎晨, 赵海波, 梅道锋, 郭磊, 郑楚光

2012, 32(12): 909-915.

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采用“湍动床+快速床”作为煤基化学链燃烧(CLC)系统的空气反应器(AR),鼓泡床作为燃料反应器(FR),设计了流动密封阀和旋风分离器,分别用于隔绝2个反应器之间的气氛和进行气固分离,在冷态试验装置上分析研究了CLC系统的压力分布、固体循环流量、气体泄漏率及煤灰与循环载体的分离效果.结果表明:该串行流化床反应器之间气氛隔绝性良好,气体泄漏率较低,固体循环流量达到甚至超过设计标准,FR二级旋风分离器的分离效率接近100%,FR中煤灰进入AR的质量分数小于1.55%,煤灰分离效果良好;装置可以长时间连续稳定运行,且操作气速范围较广,自行设计建造的循环流化床作为煤基化学链燃烧试验装置是可行的.

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锅炉技术

二次风旋流强度可调范围的数值模拟研究

李兵臣, 宋景慧, 沈跃良, 李德波, 周少祥

2012, 32(12): 916-921.

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利用Ansys 12.0软件对实际电站锅炉的炉内流场进行了数值模拟,分别研究了内、外二次风旋流强度对炉内流场的影响.结果表明:随着旋流强度的增加,中心回流区开始远离燃烧器出口轴线位置,回流区长度增加,回流区面积增大,当旋流强度大于某一数值时,将不能形成较好的中心回流区,易发生飞边现象;外二次风旋流强度对回流区的影响较大,但调节范围却较小,而内二次风旋流强度的可调范围较大;内二次风和外二次风旋流强度的可调范围分别为0.58~2.74和0.58~1.00.

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锅炉技术

600 MW超临界对冲燃烧锅炉CO和NO_x排放特性的研究

洪荣坤, 沈跃良, 赵振峰

2012, 32(12): 922-927.

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采用现场试验研究和数值模拟的方法对布置前后墙对冲燃烧器的某600 MW超临界锅炉CO和NO_x的排放特性进行了研究.结果表明:锅炉尾部烟气中CO质量浓度为500~2 500 mg/m³,当主燃烧区过量空气系数α₁为0.86~0.90时,高于该锅炉低NO_x排放的设计过量空气系数(0.80),对应的燃尽风占二次风的比例约为27%~32%, NO_x排放质量浓度出现拐点;锅炉的NO_x排放特性与HT-NR3燃烧器的低NO_x设计有关,并与该锅炉的CO排放特性呈负相关关系;在负荷为600 MW和总风量一定的工况下,当燃尽风比例从32%提高至49%时,CO排放质量浓度显著下降,飞灰可燃物浓度降低,氧气量对CO和NO_x排放的影响明显减弱,但NO_x排放质量浓度升高,主燃烧区侧墙高温腐蚀的风险增大.

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锅炉技术

基于共享最小二乘支持向量机模型的电站锅炉燃烧系统的优化

高芳, 翟永杰, 卓越, 韩璞, 陆原

2012, 32(12): 928-933.

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电站锅炉燃烧系统是一个复杂的多输入多输出系统,为了在同一个模型中实现高效率、低污染物排放的优化目标,对标准最小二乘支持向量机回归方法进行了扩展.借助某电厂1 000 MW超超临界锅炉的现场燃烧调整试验数据,建立了以锅炉热效率和NO_x排放质量浓度为输出的共享最小二乘支持向量机(LSSVM)模型,采用一种改进的粒子群算法对共享模型中的锅炉运行工况进行了寻优.结果表明:在共享LSSVM模型中,锅炉热效率和NO_x排放质量浓度的平均预测误差分别可达到0.028%和2.16%,搜索得到的高效率和低NO_x排放的参数组合可为电站锅炉优化运行提供指导.

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汽轮机与燃气轮机

湿蒸汽非均质高速凝结流动的数值研究

王智, 罗彦, 韩中合, 安连锁

2012, 32(12): 934-940.

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基于冠状成核机理,建立了湿蒸汽两相非均质凝结流动数值模型,对缩放喷管、汽轮机叶栅和汽轮机级内湿蒸汽两相非均质凝结流动进行了数值模拟.结果表明:与自发凝结相比,非均质凝结流动中杂质颗粒改变了凝结过程;杂质颗粒减小了喷管中凝结激波强度,改变了汽轮机叶栅中的压力分布,降低了蒸汽过冷度,减少了不平衡热力学损失;在汽轮机级内,非均质凝结流动的动、静叶进、出口汽流角接近过热蒸汽流动的动、静叶进、出口汽流角,其动叶前压力高于过热蒸汽的动叶前压力,但级反动度偏离过热蒸汽流动数值.

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汽轮机与燃气轮机

不同安装角下透平静叶气膜冷却流动特性的试验研究

张玲, 董海瑞, 牟雪峰, 王维

2012, 32(12): 941-946.

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在直流式低速风洞试验室内,采用粒子图像测速技术(PIV)对带6排气膜冷却孔的透平静叶在不同吹风比M和不同叶片安装角β下的流场结构进行了测量,并对流场速度和湍动能进行了分析.结果表明:吸力面的速度梯度明显大于压力面,并且随着叶片安装角的减小和吹风比的增大,速度梯度逐渐变大;安装角对气膜的贴壁性有影响,当β=70°时,气膜的贴壁性最好,且吸力面的贴壁性强于压力面;湍动能的最大值位于冷气发生弯曲的上部,即主流与射流掺混的边界;随着安装角的减小,在压力面下游远场出现的湍动能集中区的脉动程度逐渐减弱,当β=70°时达到最小,随着安装角的再度减小,该湍动能集中区在吸力面下游出现并逐渐增大.

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辅机技术

轴流风机动叶异常对风机内熵产影响的数值模拟

李春曦, 尹攀, 叶学民, 张磊

2012, 32(12): 947-953.

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采用Fluent软件对OB-84型轴流风机动叶安装角异常情况进行数值模拟,并用熵产理论研究和分析了风机动叶安装角异常前后的熵产分布特征.结果表明:湍流耗散为风机熵产的主要来源,动叶区和导叶区的熵产率较高,集流器区和扩压区的熵产率很小,但动叶区、导叶区和扩压区的总熵产处于同一数量级.叶片偏离程度对风机熵产有不同程度的影响,除异常叶片安装角偏离值Δβ=±10°外,风机内的熵产均高于正常值,且熵产随Δβ增大而提高,但当Δβ>30°时,Δβ对风机内熵产的影响有所减弱;同向偏离时,在异常叶片下游形成影响多流道的高熵产带,而反向偏离时的高熵产率区仅呈现零散分布;在相同偏离程度下,同向偏离对熵产的影响大于反向偏离.

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环境科学

添加钙对燃煤过程颗粒汞生成特性影响的试验研究

高正阳, 周黎明, 殷立宝, 钟俊, 于航, 郑双清

2012, 32(12): 954-959.

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在高温煤粉携带炉上进行了2种煤添加CaO和CaCl₂的燃烧试验,采集各燃烧条件下的飞灰样品进行Hg质量分数测定,并对飞灰进行了能谱(EDS)与X射线衍射(XRD)分析.结果表明:添加CaO能使Hg_p含量增加,添加CaCl₂促进Hg_p的生成效果比添加CaO显著;当CaCl₂的添加率为3%时,Hg_p比率最大,且灰中的Cl占总投入Cl的质量分数也最大.

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环境科学

基于石灰石的CO₂吸收循环特性多参数线性回归分析

陈鸿伟, 闫瑾, Stuart Scott, 危日光, 高建强, 黄新章

2012, 32(12): 960-965.

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基于热重分析法(TGA)测试2种钙基吸收剂的CO₂循环特性,引入多参数线性回归统计分析方法,确定了反应参数(循环次数、碳酸化反应时间、煅烧温度及煅烧气氛)与循环反应速率和转化率之间的关系,引入评价函数F推导了各参数对吸收剂循环吸收特性的影响程度.结果表明:通过对不同反应机理阶段分别建立回归方程,准确描述了不同参数条件下钙基吸收剂的CO₂吸收循环过程;在化学反应控制阶段,反应时间对吸收效率的影响最为显著,而进入扩散反应控制阶段后循环反应次数成为决定因素.

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环境科学

介质材料对介质阻挡放电脱除NO的影响

汪涛, 孙保民, 肖海平, 曾菊瑛, 杨斌, 饶甦

2012, 32(12): 966-970.

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为了研究介质材料对介质阻挡放电脱除NO的影响,采用不同介电常数的材料作为介质层进行了模拟和试验研究,并用玻尔兹曼方程计算了折合场强与分子离解速率和电子平均动能的关系.结果表明:随着介质介电常数的增大,反应器内电场强度增大,导致折合场强升高,增大了电子的平均动能,提高了气体分子的离解速率,可产生更多活性粒子;在刚玉、石英和陶瓷3种材料中,刚玉的介电常数最大,刚玉介质层的等效电容运输电荷的能力最强,放电电流增大,有利于NO的脱除.

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能源系统工程

700 ℃超超临界燃煤发电机组热力系统设计及分析

蔡小燕, 张燕平, 李钰, 黄树红, 高伟

2012, 32(12): 971-978.

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根据MC(Master Cycle)系统的框架结构,设计了基于MC的1 000 MW、700 ℃超超临界燃煤发电机组热力系统,确定了相关的热力参数,同时设计了基于常规热力系统结构的对比系统.将这2个热力系统划分为锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器和管道共5个单元,采用分析法计算了各单元的损、损系数和效率指标.结果表明:采用MC系统机组的热经济性比常规热力系统机组的热经济性高,主要体现在MC系统机组中汽轮机系统的热经济性较高,尤其是MC系统机组中汽轮机系统的中压缸、第3~6级加热器具有更高的热经济性.

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能源系统工程

基于渣层法的改进型shell气化炉动态建模与仿真研究

唐凯锋, 张会生, 翁史烈

2012, 32(12): 979-983.

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由于普通集总渣层法模型无法反映气化炉中各参数的分布特性,将水煤浆气化炉仿真中运用的小室建模方法与集总渣层法模型相结合,形成一种新的小室渣层法气化炉模型,并使用该模型对shell气化炉进行仿真.将模型仿真得到的稳态与动态结果与已有文献数据及原有集总渣层法的仿真结果进行了对比和分析.结果表明:小室渣层法的仿真结果与文献数据相吻合,具有良好的可行性,且在参数分布变化仿真方面的性能优于传统的集总渣层法模型.

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核电技术

AP1000核电机组巨型冷却塔型体优化数值计算

周兰欣, 马少帅, 弓学敏, 孙会亮

2012, 32(12): 984-990.

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根据气水两相间热质传递原理,利用Fluent数值计算软件建立了AP1000核电机组用20 000 m²淋水面积巨型冷却塔的三维计算模型,对双曲线塔筒的母线方程中的特征值及喉部半径的最优取值进行了计算验证,综合分析了特征值及喉部半径对塔内流场、进塔风量、蒸发水量和平均出塔水温的影响,得到了210 m高巨型冷却塔的最优型体结构参数.计算结果表明:喉部半径与塔底半径的比值r₀/r₂=0.6～0.7、塔筒母线方程中的曲率特征值α=0.17～0.18时,冷却塔运行最优.

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