动力工程学报

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锅炉技术

采用再热蒸汽短路调温技术的745 t/h循环流化床锅炉的设计与运行

毛军华, 唐志刚, 景磊, 谢玉荣

2012, 32(6): 425-429.

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介绍了我国投运的首台采用再热蒸汽短路调温技术的745 t/h循环流化床锅炉的设计与运行情况,并探讨了锅炉运行条件对减排NO_x和SO₂的影响.由性能测试结果可知,过热器、再热器、旋风分离器和空气预热器设计合理;再热蒸汽短路调温技术能够满足再热器调温要求;在机组带220 MW电负荷稳定运行时,锅炉热效率平均试验值和平均修正值分别为90.72%和90.56%;锅炉完全具备最大连续出力745 t/h和最低不投油稳燃出力连续运行的能力;锅炉合理运行时可以有效降低NO_x和SO₂的排放.

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锅炉技术

1 000 MW机组神华煤掺烧霍林河褐煤的试验研究

高继录, 邹天舒, 李志山, 纪宏舜, 冷杰, 吴景兴, 李含琼

2012, 32(6): 430-434.

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在某电厂1 000 MW机组上进行了神华煤与霍林河褐煤掺烧试验,研究了褐煤掺烧比例对磨煤机最大出力、机组最大出力和机组性能的影响,在最佳褐煤掺烧比例下进行了燃烧优化试验并提出了掺烧褐煤后产生的问题及解决措施.结果表明:随着褐煤掺烧比例的增大,磨煤机最大出力逐渐降低;当褐煤掺烧比例大于40%时,机组最大出力将受到明显影响;在目前设备条件下,褐煤最佳掺烧比例为30%.在最佳褐煤掺烧比例下,额定负荷时省煤器最佳出口氧量偏置为+0.4,最佳燃尽风挡板开度偏置为-10%.通过燃烧调整,基本上解决了掺烧褐煤后炉膛结焦问题,锅炉效率提高了0.07%,NO_x排放质量浓度为293.2 mg/m³.

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汽轮机与燃气轮机

平板气膜冷却孔下游湍流场的试验研究

梁俊宇, 孟宝宝, 康顺, 翟丽娜

2012, 32(6): 435-439.

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利用二维粒子图像测速(PIV)技术,在吹风比为0.5和1.0、雷诺数为480时,对平板直冷却孔和弯曲冷却孔下游湍流场的流动结构进行了测量,得到了中心截面及射流下游4个流向横截面上的平均速度、涡量分布以及烟雾显示照片,并分析了弯曲冷却孔通道对下游涡结构沿流向演化过程的影响.结果表明:冷却孔射流具有较低的射流轨迹,可以增强气膜的贴附效果,有利于提高冷却效率;弯曲冷却孔能为气膜提供较强的横向动量,使其具有较高的横向扩展能力,从而改善气膜的侧向覆盖效果.

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汽轮机与燃气轮机

填料式饱和器稳态和动态特性的试验研究

孙博, 闪颂武, 刘永文, 苏明

2012, 32(6): 440-444.

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对填料式饱和器进行了稳态及动态特性试验研究,分析了进水流量、进气流量、进水温度对空气加热加湿过程的影响,主要考察了出水温度、出气温度、进出口空气含湿量差、填料段压降和持液量等性能参数的变化规律.结果表明:在相同进水流量下,提高水气比和进水温度,可显著提高加热加湿性能;当气相速度升高时,进出口空气含湿量差减小,填料段压降及持液量升高;在动态工况下,当进口参数发生扰动时,持液量及出水温度比压降需要更长的时间才能达到新的稳定点.

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自动控制与监测诊断

基于微分器的燃料-汽压系统直接神经网络控制

崔志强, 刘吉臻, 刘金琨

2012, 32(6): 445-449.

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针对燃料-汽压系统中锅炉蒸汽压力的控制问题,首先设计了一种基于高增益微分器的滑模控制器,实现了无需速度和加速度测量的滑模控制,在此基础上,设计了一种神经网络控制器,实现了无需模型信息的自适应控制.通过Lyapunov稳定性分析方法证明闭环系统的稳定性.仿真结果表明,采用微分器与神经网络相结合的控制方法,可实现锅炉蒸汽压力的高性能控制,具有很好的跟踪效果.

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自动控制与监测诊断

基于LabVIEW的声发射信号小波降噪方法研究

郭民臣, 梅勇, 马英, 陈文飞, 王卜平

2012, 32(6): 450-453.

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针对电厂汽轮机的滑动轴承碰摩故障,提出了一种有效的故障诊断方法.该方法首先采用声发射传感器来采集轴承的声发射信号,然后通过小波降噪的方法对所提取的信号进行去噪处理,再对处理后的声发射信号进行频谱分析,从而判断轴承的碰摩情况.通过在300 MW汽轮机转子模拟试验台上实施碰摩试验并进行分析研究,结果表明:运用上述方法能够准确地预测汽轮机的转子碰摩故障,了解碰摩的严重程度,实现对汽轮机的在线监测,大大提高了机组安全性.

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自动控制与监测诊断

基于改进粒子群优化支持向量机的汽轮机组故障诊断

石志标, 宋全刚, 马明钊, 李祺

2012, 32(6): 454-457.

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基于支持向量机(SVM)在核函数参数和惩罚因子人为选取的盲目性以及传统粒子群算法(PSO)后期易陷于局部最小值的不足,提出了一种改进的粒子群算法(MPSO),建立了汽轮机组振动故障诊断模型并且利用故障数据进行了模式识别.结果表明:模型能够对SVM相关参数自动寻优,并且能达到较为理想的全局最优解;与PSO-SVM和GA-SVM算法相比,MPSO-SVM算法在收敛速度和准确率方面都有所提高.

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工程热物理

当量比变化对合成气双旋流喷嘴燃烧火焰特征的影响

谢岳生, 胡国菊, 郭培卿, 葛冰, 臧述升

2012, 32(6): 458-462.

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采用平面激光诱导荧光(PLIF)、高温热电偶及红外气体分析仪,对不同当量比下的合成气在双旋流模型燃烧室内的火焰特征进行了试验研究.结果表明:当量比为0.2时,合成气火焰的反应区呈月牙形,随着当量比的增大,合成气火焰根部逐渐出现M型分布特征,火焰锋面的内、外侧张角均单调减小,火焰推举高度与穿透深度增大,同时,燃烧室中下游出现大量的反应区,火焰根部受到压缩,燃烧室排气温度升高,CO排放量迅速降低.

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环境科学

煤种及热解条件对煤焦脱除烟气汞的影响

李乾坤, 周劲松, 骆仲泱, 张义, 岑可法

2012, 32(6): 463-468.

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在固定床汞吸附机理研究试验台上,利用X射线光电子能谱仪和Autosorb-1-C吸附仪研究了煤种、热解温度及热解时间对煤焦汞吸附特性的影响.结果表明:煤种是影响煤焦吸附气态汞的重要因素,在相同制取条件下,褐煤焦的汞脱除效率达90%以上,明显高于烟煤焦不到40%的汞脱除效率.在热解时间不变的条件下,随着热解终温的升高,汞脱除效率明显提高,穿透率下降;在热解终温不变的条件下,随着热解时间的延长,汞脱除效率先提高后降低,当热解时间为30 min时,汞脱除效率最高.

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环境科学

煤灰对流化床氮氧化物排放影响的试验研究

张俊春, 程乐鸣, 黄晨, 解桂林, 方梦祥

2012, 32(6): 469-475.

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在流化床试验台上分别燃烧典型烟煤和褐煤,测量加入煤灰和煤灰中无机矿物质(CaO、MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、CaSO₄、MgSO₄)前后N₂O和NO排放质量浓度的变化,研究煤灰对流化床氮氧化物排放的影响及其主要活性成分.结果表明:煤灰能降低N₂O排放质量浓度,提高NO排放质量浓度;燃料氮向NO_x的总转化率随着灰分质量分数的增加而提高;煤灰中影响氮氧化物排放的主要活性成分为CaO、Fe₂O₃和MgO.

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新能源

复合抛物面太阳能集热器热性能分析

高宏宇, 王辉涛, 王华, 黄峻伟, 葛众

2012, 32(6): 476-480.

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对真空管式复合抛物面太阳能集热器的传热模型进行了分析,在总热损失系数、效率因子、热迁移因子和瞬时效率表达式的基础上,建立了有盖板带翅片的复合抛物面集热器性能预测模型,并对有盖板和无盖板两种类型接收器的集热器进行了瞬时效率的对比计算.结果表明:当集热介质与外界环境间温差较小时,在相同辐射强度的情况下,有盖板带翅片的复合抛物面集热器的集热效率反而比无盖板的复合抛物面集热器的集热效率低;而当集热介质与外界环境温差增加到一定程度时,有盖板带翅片的复合抛物面集热器显示了其集热效率高的优点.

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新能源

翼型气动性能与噪声的综合优化设计方法

卓文涛, 季锃钏, 陈二云, 戴韧, 黄逸

2012, 32(6): 481-486.

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将风力机翼型气动性能与气动噪声同时作为翼型优化目标,建立了低速翼型的多目标优化设计方法,包括利用Bezier曲线对翼型几何结构进行参数化建模,使用位势流动与边界层迭代(IBL)的流动分析方法计算翼型流场,采用Brooks-Pope-Marcolini翼型自噪声半经验模型预测气动噪声,利用Powell优化方法求得优化翼型.以naca0012翼型为例,对多种目标权重分配方案的优化目标进行设计和计算.结果表明:与原始翼型相比,在设计工况下,优化翼型的升阻比提高,噪声降低,可以获得更好的气动性能和声学性能.

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能源系统工程

低温余热双循环发电系统的设计与优化

汤元强, 余岳峰

2012, 32(6): 487-493.

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采用螺杆膨胀机双循环系统回收低温余热用于发电,拟合有机工质R245fa的热物性参数进行热力设计计算,并提出2种确定蒸发温度的方法,对单位质量的热源,分别以系统净功率、系统效率为优化目标,结合热力学第一定律与第二定律评价2种方法的优劣性.结果表明:随着蒸发温度的升高,存在最佳蒸发温度使得系统净功率最大,而系统热效率逐渐提高;系统净功率最大时,系统对余热能量回收较大,且

回收量最大,故选择以系统净功率为目标作为蒸发温度的优化方法;基于蒸发压力恒定不变,证明了余热回收热量、系统净功率和系统效率随着过热度的增加而减少,应尽量采用饱和状态蒸气动力循环.

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能源系统工程

基于数据挖掘的火电厂最经济煤种决策方法

冉鹏, 李庚生, 张树芳, 王松岭

2012, 32(6): 494-500.

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在分析煤质变化对火电厂运营成本影响的基础上,提出了综合评价发电企业的复合燃煤使用成本计算模型.基于数值型模糊关联规则数据挖掘方法,确定了煤质特性与发电企业的燃煤装卸倒运成本、污染物排放成本、原煤采购成本、脱硫系统运行成本、辅机耗电成本及设备维护成本的关联关系,提出了一种基于数据挖掘技术的最经济煤种决策方法.以某电厂3年历史运行数据为基础,对4种预采购煤种的复合燃煤使用成本进行了比较分析,在高价优质煤与低价劣质煤之间确定了最经济煤种.结果表明:燃煤采购决策既需要考虑发电企业生产过程的多个环节,也需要考虑燃煤价格因素及燃煤的煤质因素.燃用便宜的劣质煤不一定比燃用价格较高的优质煤更合算,一味追求高品质的高价煤或低价格的劣质煤都是不可取的,煤种2为该厂的最经济煤种.

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