动力工程学报

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汽轮机与燃气轮机

基于三维热弹性接触的汽轮机调节级叶片枞树型叶根轮缘结构的优化

张明辉, 张荻, 谢永慧

2012, 32(7): 501-507.

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在考虑高温热变形影响的前提下,对汽轮机调节级叶片枞树型叶根轮缘结构进行了优化研究.采用有限元分析软件Ansys的参数化设计语言APDL建立了枞树型叶根轮缘的参数化模型,以叶根轮缘的8个关键尺寸作为设计变量,以叶根轮缘处最大等效应力达到最小为目标函数,应用模式搜索算法进行优化控制,对叶根轮缘结构进行多变量的优化分析,获得了使叶根轮缘处最大等效应力大幅减小的枞树型叶根轮缘优化型线.结果表明:相对于原始结构,优化后,叶根和轮缘处的最大等效应力分别降低了19.84%和6.48%,提高了汽轮机运行的可靠性.

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汽轮机与燃气轮机

高低齿汽封与蜂窝汽封及孔式阻尼汽封密封性能的比较

江路毅, 刘网扣, 张兆鹤, 崔琦

2012, 32(7): 508-512.

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使用商用CFD软件Fluent对高低齿汽封、蜂窝汽封及孔式阻尼汽封进行了三维数值模拟,得到三种汽封在不同压比、轴转速和汽封相对间隙时的密封性能,并将高低齿汽封和蜂窝汽封计算值与试验数据进行了对比.结果表明:高低齿汽封流量系数随压比增大而增大,随转速加快而略有减小,随相对间隙的增大而减小;蜂窝汽封与孔式阻尼汽封的流量系数均随压比增大而减小,随转速加快而略有减小,基本呈直线变化规律,随相对间隙的增大而增大;在相同的条件下,蜂窝汽封的漏汽量比高低齿汽封的漏气量减少10%,而孔式阻尼汽封的漏汽量比蜂窝汽封漏汽量减少6%.

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汽轮机与燃气轮机

应变-传递矩阵法计算轴系载荷分布及实验研究

张世东, 杨建刚, 朱先宝, 李燕勇

2012, 32(7): 513-516.

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通过建立轴系对中的力学模型和测量轴系截面的应变值,应用应变-传递矩阵法计算轴承的实际载荷和标高,实现轴系载荷的分布计算;并通过改变轴承的标高来测量其负荷影响系数.结果表明:测量值和理论值比较接近,采用应变-传递矩阵法计算轴系载荷分布十分有效,该方法实现简单,模块性强,处理复杂结构的能力也较强.

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锅炉技术

300 MW高炉煤气与煤粉混燃锅炉热力特性及经济性分析

王春波, 魏建国, 黄江城

2012, 32(7): 517-522.

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针对高炉煤气与煤粉混燃易发生过(再)热器超温、飞灰含碳量高等问题,对某300 MW机组四角切圆高炉煤气/煤粉混燃锅炉进行了热力特性计算,并对掺烧高炉煤气后机组的经济性进行了分析.结果表明:掺烧高炉煤气后炉内温度降低,烟气量增加,辐射吸热量减少而对流吸热量增加,炉膛出口烟温及其后受热面区域的烟温升高,排烟温度升高,锅炉效率降低;掺烧高炉煤气后厂用电率有所升高,但发电煤耗降低,使发电成本降低.

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锅炉技术

燃尽风喷口位置对NO_x排放的影响

王顶辉, 王晓天, 郭永红, 孙保民, 白涛

2012, 32(7): 523-527.

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针对一台采用旋流式燃烧器的煤粉炉NO_x排放质量浓度较高的问题,采用空气分级燃烧方式以降低NO_x排放量,基于CFD软件平台,在额定负荷下,分别对3种不同燃尽风喷口位置的改造方案进行了炉内燃烧及污染物生成的数值模拟,并通过综合比较炉内各参数的变化确定了最佳燃尽风喷口位置.结果表明:燃尽风喷口位置的上移降低了主燃区氧气的体积分数,同时使炉膛内的最高温度降低了23~29 K.燃尽风喷口位置对NO_x的还原效果、出口烟气温度以及煤粉焦炭转化率的影响较大.当燃尽风喷口位置升高时,NO_x质量浓度降低,炉膛出口烟气温度升高,煤粉焦炭转化率下降.经综合比较炉膛出口烟气温度、NO_x质量浓度以及煤粉焦炭转化率得出,距最上层燃烧器7.7 m处为最佳燃尽风喷口位置.

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自动控制与监测诊断

直流炉机组燃煤发热量信号测量模型

曾德良, 闫姝, 孙伟毅, 刘吉臻, 谢谢

2012, 32(7): 528-531.

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针对直流炉机组特点,提出了一种适用于直流炉的燃煤发热量信号测量模型.为了提高模型的动态性能,同时考虑了制粉系统动态和锅炉动态.利用国内某1 000 MW超超临界机组的运行数据对模型参数进行了辨识,并对该模型的精确度进行了验证.结果表明:该模型抗锅炉侧扰动性能强,具有一定精度,可以用于实时监测燃煤发热量.

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自动控制与监测诊断

基于补偿模糊神经网络的灰循环系统控制研究

高明明, 刘吉臻, 高明帅, 杨世明, 吴玉平, 张明胜

2012, 32(7): 532-537.

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针对循环系统回料量对循环流化床锅炉床温的影响,采用补偿模糊神经网络的建模方法,建立灰循环系统回料控制模型,选取锅炉床温变化及变化率作为输入、回料风量作为输出进行了仿真研究,并与常规控制进行比较.结果表明:补偿模糊神经网络控制器对参数变化的适应性明显优于常规控制器,补偿模糊神经网络方法对灰循环系统控制优化有实际意义.

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工程热物理

脉动压力下旋流喷嘴流动特性的数值模拟

刘闳钊, 吴伟亮

2012, 32(7): 538-541.

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对旋流喷嘴在脉动压力作用下的内部流动进行了数值模拟,分析了瞬时流量、平均流量、雾化角、脉动压力与瞬时流量间相位差随脉动压力频率的变化规律.结果表明:瞬时流量和雾化角均呈现与脉动压力频率相同的周期性变化,且瞬时流量与雾化角之间相位相差一个π角;喷嘴出口的平均流量随脉动压力频率的变化呈振荡变化,其变化规律比较复杂.

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辅机技术

变工况下直接空冷机组最佳真空的分析

郭民臣, 谢静岚, 李鹏

2012, 32(7): 542-546.

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为了提高直接空冷机组运行经济性,以冷端系统的变工况模型为基础,通过计算空冷凝汽器风机送风量增大时空冷机组发电功率与对应风机耗功功率的增量,得到直接空冷机组凝汽器最佳真空的确定方法.根据相似定律确定迎面风速对风机耗功的影响,并通过冷端系统数学模型的分析和简化得到机组背压与发电功率的关系,最终导出了不同环境温度和排汽热负荷下迎面风速对应的最佳真空.根据模型对某330 MW机组在变工况下的最佳真空进行了计算,结果表明:随着排汽量的增加或环境温度的升高,最佳真空及对应的风量都增加;当环境温度高于20 ℃时,环境温度对最佳真空的影响更加突出.

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辅机技术

换热器动态过程中的定常输出

汤盛, 李科群

2012, 32(7): 547-551.

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为了使换热器在动态过程中保持目标出口参数的恒定,从整体系统考虑建立了换热器动态过程的数学模型,采用Laplace变换及其逆变换推导了换热器出口温度响应的分析解,并在一个或者多个进口参数阶跃变化的情况下,推导了两股流换热器和多股流换热器的调节方法.结果表明:在动态过程中,通过对换热器进口参数的调节可以精确地控制换热器出口参数,保证换热器的稳定和安全运行.

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环境科学

含焦油生物质气再燃还原燃煤锅炉NO_x的试验研究

殷仁豪, 罗永浩, 刘春元, 张睿智, 曹阳

2012, 32(7): 552-557.

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搭建了10 kW上吸式生物质气化炉和20 kW煤粉沉降炉组成的生物质气化再燃试验系统,分析了不同再燃条件下含焦油生物质气再燃还原燃煤锅炉NO_x的特性.结果表明:气化过程中产生的焦油在再燃过程中会裂解生成高热值的烃类气体,这些烃类气体还原NO_x的效果明显;当过量空气系数较小、再燃温度较高时,NO_x的还原效率较高,试验中最高还原效率超过80%;采用生物质气化再燃的方式既可以解决焦油难处理的问题,又可以提高生物质能量的转化效率,同时可高效降低燃煤锅炉NO_x的排放量.

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环境科学

基于Aspen Plus的CCRs碳捕捉系统过程模拟

陈海平, 王忠平, 吴文浩, 童家麟

2012, 32(7): 558-561.

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采用商业软件Aspen Plus对钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法(CCRs)的碳捕捉过程进行了模拟,讨论CCRs碳捕捉系统的能量回收问题,并运用Aspen Plus软件进行灵敏度分析,研究补充碳酸钙流量对循环固体量、煅烧燃煤量和CO₂捕捉率的影响.结果表明:某600 MW超临界机组引入CCRs碳捕捉系统后,机组效率下降为39.59%,而将该碳捕捉系统回收的能量用于蒸汽轮机发电,电厂输出功率则从600 MW增加到1 041.90 MW.

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环境科学

并流与逆流竖炉垃圾焚烧工艺计算及对比分析

赵巍, 汪琦, 刘海啸, 邹宗树

2012, 32(7): 562-568.

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对并流竖炉焚烧工艺的物料平衡和热平衡进行了计算,并与传统的逆流竖炉焚烧工艺进行了对比,结果表明:垃圾中灰分变化对临界热值的影响较小,而空气预热温度变化对临界热值的影响较大,当空气预热温度升高时,垃圾气化熔融所需的临界热值明显降低.在相同条件下,并流工艺允许的临界水分值远高于逆流工艺,逆流工艺对垃圾水分限制更为严格;同时并流工艺要求的垃圾临界热值远低于逆流工艺,两种工艺要求的临界热值平均相差4 500 kJ/kg左右,说明并流工艺更适合熔融低热值的垃圾.

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核电技术

1 000 MW核电站双壳体离心式上充泵抗震计算

付强, 袁寿其, 朱荣生, 王秀礼, 欧鸣雄

2012, 32(7): 569-576.

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采用有限元Ansys软件建立离心式上充泵三维模型和划分有限元网格,对其结构进行固有模态分析,并采用静力法按SSE地震载荷计算上充泵的抗震性能,并将自重、温度、工作压力等载荷的作用结果与地震载荷的作用结果按SRSS组合.结果表明:离心式上充泵结构的基频为655.13 Hz,远大于33 Hz,为刚性结构;上充泵最大Von Mises等效应力发生在外壳体中部,为103.40 MPa,小于ASME-Ⅱ 所确定的该材料许用应力140.23 MPa;位移最大响应发生在外壳体中部,为0.143 mm,远小于各部件最小1 mm间隙,满足抗震规范要求.

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核电技术

广东台山核电站稳压器卸压箱热工设计方法

宫爱成, 张波, 高亚甫

2012, 32(7): 577-580.

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根据理想气体状态方程、质量守恒定律、能量守恒定律,假定热力平衡态卸压箱中为饱和蒸汽,推导了核电站稳压器卸压箱的容积设计方法,探讨了不同温度和压力限值对卸压箱容积设计的影响,以及如何确定水位控制范围,并对台山一期核电站的稳压器卸压箱和鼓泡管喷嘴处的热工参数进行了核算.结果表明:推导出的稳压器卸压箱的热工参数完全符合工程设计实际情况,为国内压水堆核电站稳压器卸压箱的热工设计提供了思路.

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