动力工程学报

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锅炉技术

800 MW旋流对冲燃烧锅炉低NO_x改造的数值模拟

段二朋, 孙保民, 郭永红, 白涛, 信晶

2012, 32(11): 825-829.

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针对某800 MW超临界锅炉NO_x排放量较高的问题,设计了配风方式不同的3种工况.利用CFD软件,对3种工况进行了炉内燃烧、传热及污染物排放等方面的数值计算,并分析了炉内的温度、NO_x及CO组分的分布情况.结果表明:计算结果与实测数据吻合较好,空气分级燃烧使主燃区温度降低,CO体积分数升高,NO_x质量浓度明显降低;燃尽风对燃料的燃尽率和炉膛出口烟温产生了不利影响,从而影响机组的经济性和安全性.通过对各个工况燃料的燃尽率及炉膛出口烟温进行综合比较分析,得出工况3为较理想的改造方案.

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锅炉技术

锅炉水冷壁节流孔板结构对结垢的影响及其优化

喻兰兰, 周克毅, 汤妍

2012, 32(11): 830-835.

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针对超超临界锅炉水冷壁节流孔板结垢问题,建立了节流孔板的数值计算模型,分析了结垢的主要原因以及孔板结构参数对结垢程度的影响.在大量数值计算的基础上,采用BP人工神经网络建立了孔板结构参数与结垢程度之间的关系模型并采用遗传算法进行结构优化,得到节流孔板的最佳结构参数.结果表明:节流孔板处压力突降造成磁性氧化铁的析出并沉淀是节流孔板结垢的主要原因; 节流孔板的入口倒角、出口倒角、孔径和厚度等结构参数对孔板壁面附近的最大压降幅度和孔板节流效果的影响不同,孔板的厚度越小越好,出口倒角对结垢几乎没有影响,而孔板的孔径和入口倒角对结垢程度影响较大;得到的最佳孔板尺寸参数为孔径9.54 mm,入口倒角35°.

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锅炉技术

一种旋风燃烧器内煤颗粒燃烧及沉积特性的研究

冉景煜, 刘丽娟, 黎柴佐

2012, 32(11): 836-840.

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采用数值模拟与试验相结合的方法研究了某旋风燃烧器内煤颗粒的燃烧及沉积特性.结果表明:该燃烧器在不同负荷下均能实现高温燃烧(1 700 K以上),并获得较高的燃烧效率及捕渣率.煤颗粒主要在燃烧器前部沉积,且上下壁面的分布几乎一致;较小的煤颗粒跟随性好,不易沉积,60 μm以上的煤颗粒几乎能在燃烧器中前部全部沉积下来并附壁燃烧;较小的过量空气系数及适中的一次风率(0.3~0.35左右)能保证煤颗粒在燃烧器内壁面上沉积分布较均匀,不至于造成低温区域燃烧通道煤粉堵塞.

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汽轮机与燃气轮机

汽轮机低压排汽缸气动性能的数值研究

朱幼君, 王红涛, 竺晓程, 杜朝辉

2012, 32(11): 841-846.

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针对汽轮机低压排汽缸气动性能对汽轮机组效率的影响,采用小尺寸试验模型对汽轮机低压排汽缸进行了数值模拟,得到扩压器进口导流环壁面压力分布和出口特征平面速度分布,并与相应的试验测量结果进行了比较,验证了数值计算结果的可靠性.通过数值模拟方法分析了扩压器和蜗壳的性能.结果表明:汽轮机扩压器导流环和蜗壳之间的涡系结构复杂,通道涡是造成排汽缸扩压能力降低和能量损失的主要因素.

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汽轮机与燃气轮机

汽轮机湿汽损失的分析与研究

高德伟

2012, 32(11): 847-852.

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对某台抽汽凝汽式机组末级叶片的水蚀特征进行了分析,提出了利用原有准则计算湿汽损失是有缺陷的.指出湿汽损失应该由2个部分组成:一是来源于一次水滴损失,二是来源于二次水滴损失,并且当蒸汽湿度大于一定值时, 二次水滴损失应该大于一次水滴损失.同时,阐述了有核凝结形成的一次水滴也会对叶片产生水蚀作用.通过使用汽轮机外缘内表面去湿隔板可以减小湿汽损失,提高机组效率,延长叶片使用寿命.

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自动控制与监测诊断

基于多尺度相关和机理建模的炉膛压力分析

田亮, 刘鑫屏, 王琪, 刘吉臻

2012, 32(11): 853-858.

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借鉴小波分析思想,设计了简单滤波器组,将信号分解为不同频率尺度的分量,对不同信号的各个分量之间进行相关分析,比较不同频率尺度下频率分量间的相关性特征,从而大致判断出信号间的影响关系及类型.利用多尺度频率相关分析方法对电站锅炉炉膛压力等信号进行分析,发现炉膛压力低、中频段分量分别与燃料量、送风量的中、高频段分量呈现出明显的正相关性.建立了燃料量、送风量和引风量与炉膛温度和压力间的简化动态模型,并进行机理分析.结果表明:炉膛压力信号与锅炉燃烧率之间具有带通滤波特性,炉膛压力能够在较宽的负荷范围和频带内反映锅炉燃烧强度的变化.

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新能源

催化剂粒径与质量对生物质热解焦油催化裂化反应的影响

李永玲, 吴占松

2012, 32(11): 859-864.

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针对催化裂化条件对生物质热解焦油处理的影响,以秸秆热解产生的焦油为原料,在固定床焦油催化裂化反应试验台上研究了催化剂作用下焦油催化裂化的过程,并对催化剂粒径和质量等参数对焦油转化效果和催化裂化产物的影响进行了分析.结果表明:减小催化剂的粒径或者增加催化剂质量能促进燃气中高热值大分子气体转化为低热值的小分子轻质气体,从而有效促进焦油裂化,提高燃气产率,降低燃气热值.

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新能源

热解温度对生物质半焦特征的影响

鲁许鳌, 冉旭, 郑小龙, 阎维平

2012, 32(11): 865-870.

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对稻壳和稻秸进行了机理性热解试验,并采用TG、SEM、EDS和XDR方法研究和分析了半焦的孔隙结构、结渣特性、氯和硫元素迁移和无机化合物晶相等物化特性的变化规律.结果表明:在500~800 ℃,生物质热解半焦孔隙结构的变化较大.当热解温度为1 000 ℃时,稻壳半焦的凸面呈现熔融现象,稻秸半焦呈现熔融黏结现象.在800~1 000 ℃,半焦中剩余的氯和硫大部分会析出;在稻壳和稻秸热解过程中,当终温为1 000 ℃时,物相发生较大变化并且出现非晶态的无机化合物.

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能源系统工程

垃圾焚烧电厂飞灰在固定床中烧结的数值模拟

杜辉杰, 王恒, 宋广懂, 王琥, 常正则

2012, 32(11): 871-877.

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针对某垃圾焚烧飞灰固定床烧结无害化处理炉,建立了炉内流动、传热传质和燃烧的数值模型.利用Fluent软件对设计工况下的烧结炉进行数值模拟,采用多孔介质模型来计算炉内气体流动和压强分布,采用缩核模型来描述炉内物料的燃烧反应过程,得到了炉内气流速度场、温度场、气体组分分布以及烧结物料的温度分布.结果表明:鼓风进入风口0.2 m后,速度变化平缓且分布较为均匀;物料的燃烧反应主要发生在风口中心线以上0.3～0.55 m的区域内,物料下行至风口中心截面时已经燃烧完全;当掺煤量为12％、物料直径为16 mm、过量空气系数为1.2时,炉内物料的温度为1 138~1 400 K,完全可以满足无害化烧结工艺的要求.

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能源系统工程

城市污水污泥与煤混烧的热重试验研究

唐子君, 岑超平, 方平

2012, 32(11): 878-884.

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采用热重分析法对1种煤样(C)和2种城市污水污泥(S1和S2)及其混合试样进行了燃烧特性试验研究.结果表明:污泥的失重主要为挥发分的析出与燃烧,升温速率提高有助于污泥的快速处理及热能的利用,但总失重率较小,减量化较差;污泥与煤样的混烧特性从总体上表现为污泥和煤样共同作用的结果,随着污泥所占比例的增加,试样的着火温度逐渐降低;当污泥的掺烧比为25%左右时,综合燃烧性能最好.采用Freeman-Carroll微分法确定污泥与煤混烧过程中化学动力学参数,结果显示污泥在温度较低时更易于反应,而煤则表现出相反的性质.根据对不同掺烧比下污泥燃烧性能参数及化学动力学等方面的分析,得出污泥S2更适合燃烧处理.

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能源系统工程

CaO和Fe(NO₃)₃复合催化锦界煤焦-CO₂气化的实验研究

陈鸿伟, 索新良, 陈龙, 于伟峰, 黄雪丽

2012, 32(11): 885-890.

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在搭建的固定床实验台上对CaO和Fe(NO₃)₃复合催化锦界煤焦-CO₂常压等温气化的反应特性进行了研究.结果表明:复合催化剂最佳质量添加比例为1%Ca、2%Fe,且在最佳添加量下气化时间比原煤焦和单组分催化剂下的气化时间分别缩短了103 min和18 min,催化强度系数分别是原煤焦、单组分催化剂CaO和Fe(NO₃)₃的5.71倍、1.65倍和2.04倍,气化温度降低了100 K,气化温度降低程度介于单组分催化剂CaO和Fe(NO₃)₃之间;复合催化过程生成的部分Ca(NO₃)₂与CaO的活性不同,即Ca的催化强度与其前驱物的形式有一定关系;添加单组分催化剂的煤焦活化能与原煤焦的活化能基本相同,不同添加比例的复合催化剂的煤焦活化能增加的程度不同,且在最佳添加比例下增加程度最小,其值为15.4%.

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材料科学

5种电站锅炉过热器用材料高温腐蚀试验研究

成丁南, 张知翔, 边宝, 邓翔, 姜薇薇, 赵钦新

2012, 32(11): 891-897.

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选取超超临界电站锅炉高温过热器用钢Tempaloy AA-1、Super 304H、TP347HFG、Tempaloy A-3和HR3C为研究对象,在实验室真空炉中模拟实际烟气进行气相和气相-熔盐两相高温腐蚀试验.提出用腐蚀层厚度和迁移渗透深度之和作为衡量腐蚀速率的指标,分别得到5种钢的抗气相及气相-熔盐两相高温腐蚀能力.结果表明: 5种过热器材料抗气相高温腐蚀的能力都很强;Tempaloy A-3、TP347HFG、Super304H、Tempaloy AA-1和HR3C 5种钢的抗气相-熔盐腐蚀的能力依次增强;过热器材料的腐蚀主要是气相-熔盐两相腐蚀.

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材料科学

P92钢高温持久强度试验后组织变化对性能的影响

姜筠, 朱丽慧, 王延峰

2012, 32(11): 898-902.

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采用扫描电镜和透射电镜对国产P92钢在600 ℃下经持久强度试验后的显微组织进行了观察,并研究了组织变化对性能的影响.结果表明:试验1 429 h前硬度下降主要是由于M₂₃C₆的粗化,而后由于大量Laves相析出产生的强化作用使硬度重新上升.当试验6 063 h后,Laves相粗化使强化效果减弱,硬度再次下降,此时MX仍然保持细小的尺寸,具有较好的强化效果.在整个持久试验过程中,板条马氏体的回复、再结晶导致的位错强化减弱,W、Mo从基体的脱溶导致的固溶强化减弱都对硬度下降起一定作用.

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材料科学

表面状态对TP347H钢蒸汽氧化速度的影响

张波, 亓安芳, 金用强, 王建泳, 郑子杰, 郑开云

2012, 32(11): 903-908.

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研究了磨削、喷丸、细晶粒+酸洗、磨削+酸洗和15%变形+酸洗等5种状态TP347H钢试样在650 ℃水蒸气中氧化2 000 h的表面形态和氧化速度.用蒸汽氧化炉进行蒸汽氧化试验,用扫描电子显微镜和能谱仪对氧化后试样表面氧化膜的形貌和成分进行了观察和分析,用X射线衍射(XRD)分析了表面氧化膜的结构,用减重法和厚度法测试和计算了5组TP347H试样在蒸汽中的氧化速度.结果表明:表面状态不同的试样在水蒸气中氧化时,形成的氧化膜形貌相似,但氧化速度不同.氧化速度由小到大依次为磨削试样、喷丸试样、细晶粒+酸洗试样、磨削+酸洗试样和15%变形+酸洗试样.

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