动力工程学报

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锅炉技术

600 MW锅炉双尺度低氮改造后的燃烧特性及其机理分析

孙灵芳, 任訸, 郎坤, 唐宏, 侯波

2016, 36(7): 505-512.

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结合大容量锅炉分区热力计算和全炉膛温度压力简化动态模型思想,以能量守恒定律和辐射换热理论为基础,针对某电厂600 MW锅炉建立改造前和双尺度低氮改造后炉膛三区机理模型,通过Simulink软件仿真炉膛纵向空间燃烧特性.采用Fluent软件模拟炉内横向空间温度和速度场变化,并对双尺度低氮改造技术进行了较全面的机理分析.结果表明:低氮改造后由于二次风射流方向偏斜,使得一次风与二次风旋流方向相反,旋流区横向增大、纵向缩短,从而部分区域燃烧效率提高,NO_x排放量显著减少,但却具有燃烧过程惯性增大、升负荷适应性下降的缺陷.

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锅炉技术

超临界塔式炉燃尽风对NO_x生成的影响

李剑宁, 熊显巍, 施鸿飞

2016, 36(7): 513-518.

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以某670 MW超临界塔式炉锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况为基准模型,对八角单切圆煤粉炉的分级燃烧进行数值模拟,研究了不同燃尽风率下NO_x的生成及分布特性,分析了NO_x的排放规律,并与现场实际运行测试数据进行比较.结果表明:当燃尽风率由0.040增大至0.207时,炉内峰值温度降低80 K,出口NO_x质量浓度从535 mg/m³降低到373 mg/m³,说明燃尽风率变化对NO_x的影响较大;综合比较O₂质量分数和温度,实际运行中燃尽风率不宜超过0.2.

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锅炉技术

二次再热器热力计算分室模型的研究

李德龙, 张忠孝, 于娟, 范浩杰, 董建聪, 高昊天

2016, 36(7): 519-524.

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提出了二次再热器热力计算的分室模型,阐述了分室原则、分室方案、计算流程及方程表达,并采用该模型对二次再热器进行热力计算和分析.按照分室原则,根据烟气的冲刷和蒸汽的流动方向将高温过热器分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4个分区,根据高温再热器与高温过热器的布置关系将一、二次再热器均分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 3个分区,按照烟气与蒸汽的流程顺序完成各区的计算.结果表明:主蒸汽计算温度均在610℃附近,一次再热器与二次再热器出口蒸汽温度也在600℃以上,与设计值相比,锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况下两者温度偏差在0.6%以内,不同工况下温度偏差均可通过调节减温水量等方法进行控制;该模型可较好地完成二次再热器的热力计算,且简便易行.

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辅机技术

1000 MW机组凝汽器水侧流场的三维数值模拟

周兰欣, 张娜

2016, 36(7): 525-529,550.

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以某1000 MW机组为例,利用Fluent软件对凝汽器水侧的流场特性进行了数值模拟.结果表明:循环水在高压凝汽器和低压凝汽器前水室产生的较大漩涡区和循环水对管板的冲击,增加了循环水的阻力损失,影响了管束区水速的分布;在进口水室加装导流板和隔板上加装凸起扣板后,水室内的漩涡区明显减小,水速变得均匀平顺,循环水对隔板冲击现象明显减弱,且沿着凸起扣板方向进入管束,管束区平均水速提高了0.033 m/s,整体平均传热系数增大了28 W/(m²·K),改善了凝汽器水侧管束的传热效果.

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辅机技术

扰流孔强化波纹板蓄热元件传热性能的实验研究

李鹏程, 孙志坚, 黄浩, 汤舟, 胡亚才

2016, 36(7): 530-534.

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采用瞬态实验方法研究了3种排列角度(15°、30°和45°)下的扰流孔波纹板蓄热元件的传热性能,并比较了等效泵功下的Nu/Nu_o^*值.结果表明:与未添加扰流孔的波纹板蓄热元件相比,3种排列角度下的带扰流孔的波纹板蓄热元件的平均Nu分别提高了17.1%、24.8%和34.9%;3种情况下的平均阻力因数f分别提高了24.7%、33.1%和38.4%;与排列角度为30°和15°相比,45°时的Nu/Nu_o^*分别提高了53.3%和67.8%,表明扰流孔排列角度为45°时,波纹板蓄热元件具有最佳性能.

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环保技术与设备

PZ/AEEA混合吸收剂脱碳性能研究

湛志钢, 周旭萍, 徐齐胜, 李方勇, 余岳溪, 方梦祥, 刘飞, 王涛, 骆仲泱

2016, 36(7): 535-540.

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在湿壁塔实验系统上比较了不同质量分数配比的混合吸收剂的传质特性,研究了哌嗪(PZ)/羟乙基乙二胺(AEEA)不同质量分数配比和不同溶液负荷对混合吸收剂总传质系数的影响;在鼓泡吸收实验台上比较了不同质量分数配比和不同温度条件下PZ/AEEA混合吸收剂的CO₂连续吸收性能.结果表明:PZ/AEEA混合吸收剂在传质特性、吸收容量和吸收速率方面显著优于30%MEA;溶液负荷对PZ/AEEA混合吸收剂的传质特性影响较大,近似线性相关;温度对PZ/AEEA混合吸收剂的CO₂连续吸收性能影响较为显著,而质量分数配比对该混合吸收剂的传质特性和连续CO₂吸收性能的影响均较小.

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环保技术与设备

基于技术经济学的氨水脱碳工艺参数影响分析

韩中合, 白亚开

2016, 36(7): 541-550.

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为了合理评价氨水脱碳工艺与燃煤电厂集成后的运行性能,基于脱碳系统仿真模型和燃煤电厂变工况模型,利用技术经济学方法建立了脱碳机组评价体系.考察了CO₂捕集系统主要参数(氨水质量分数、贫液CO₂负荷、吸收塔入口温度、再生塔压力、氨气逃逸率和CO₂捕集率)对机组运行性能的影响,选取了氨水脱碳系统可行运行参数.结果表明:氨水质量分数为11%、贫液负荷为0.36以及吸收塔入口温度为15℃为该系统可行运行参数,此时脱碳机组相对于优化前发电效率提升了0.7127%,发电煤耗降低了6.9594 g/(kW·h),发电成本降低了0.011元/(kW·h),脱碳成本降低了16.7563元/t.

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新能源

林产废弃物高温水蒸气气化制取清洁燃气

牛永红, 韩枫涛, 陈义胜, 王丽, 郭宁

2016, 36(7): 551-555,588.

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基于下吸式固定床气化炉,自建了生物质蒸汽气化实验平台,使用松木屑预处理后的成型颗粒进行富氢气化实验,研究分析了不同温度下的燃气组分、产氢率、燃气产率、燃气热值和冷煤气效率等指标.结果表明:高温水蒸气能有效促进水蒸气重整反应正向进行;随着温度的升高(700℃升高至900℃),H₂体积分数增大了50%,产氢率升高了2.5倍,燃气产率升高了近70%,冷煤气效率提高了37%;参与气化反应的高温水蒸气拥有较高的比焓,能够有效促进水蒸气重整反应向生成H₂的方向进行;气化温度的升高可以促进反应向正向进行,提高气体产物产量;以松木屑为例的林产废弃物高温水蒸气气化产气优良,在实验过程中稳定燃烧,理论上可应用于工业生产.

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新能源

液压型落地式风力发电机组长管道谐振分析

艾超, 刘艳娇, 叶壮壮, 孔祥东

2016, 36(7): 556-562.

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为了探究系统参数对系统谐振的影响,了解具有长管道结构的液压型落地式风力发电机组稳定运行的条件,建立了机组液压主传动系统数学模型,分别从能量输入端、液压元件本身及能量输出端3个方面研究系统谐振激励源,并通过仿真对比研究了系统压力比频率特性影响因素,得出各参数对系统谐振的影响规律.结果表明:管径、管长和油液运动黏度等对系统传输压力比幅值影响较大,油液运动黏度和等效体积弹性模量同样也影响系统的工作频段;系统谐振频率都以基频的奇数倍形式存在.

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新能源

线性菲涅尔集热器光学特性实例分析与模拟

宋景慧, 马继帅, 湛志钢, 代彦军

2016, 36(7): 563-568.

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对线性菲涅尔集热器的聚光性能和光学效率进行了模拟与计算.根据几何光学原理,对集热器镜场各项光学损失(如余弦损失、阴影与遮挡损失)建立数学模型,计算出每项光学损失对应的光学效率.再用TracePro光学软件建立集热器的几何模型,利用光线追踪的方法,模拟入射到镜场的光线在模型空间的传播.光线在模型表面发生吸收、反射和散射等过程,追踪每束光线的光通量,计算得到集热器的光学效率和聚光比等性能参数.结果表明:通过数学模型和光学软件模拟得出的集热器光学效率一致,2种方法分别从细节与整体上剖析了影响集热器光学性能的因素,在集热器设计中可以结合使用,互相补充.

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系统工程

生物质发电中农户秸秆供应成本敏感性分析

翟明岭, 张旭, 程飞, 赵浩亮, 苏醒

2016, 36(7): 569-574,588.

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针对生物质发电中秸秆收集困难的问题,对秸秆供应构建4种模式:人工收集主动运送模式、机械收集主动运送模式、人工收集等待收购模式和机械收集等待收购模式,建立农户秸秆供应成本模型,计算不同模式的成本,并对不同的重要因素进行单因素敏感性分析.结果表明:人工收集模式比机械收集模式成本低,但受人力工资影响大,当人力工资≥18元/h时,人工收集主动运送模式成本最高;当土地面积>0.667 hm²时所有模式的成本稳定,变化不大;运输距离对人工收集模式成本的影响大于机械收集模式,留茬高度越低影响越大;作物产量水平越高,越适合机械收集模式.

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系统工程

直接空冷机组最佳背压计算方法及应用

翟永杰, 米路, 刘金龙

2016, 36(7): 575-582.

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分析了直接空冷机组运行中背压的主要影响因素,基于机组运行数据,采用支持向量机和粒子群算法建立了一个最佳背压计算模型,分析了背压与发电机功率和空冷风机耗功功率的关系.以某300 MW直接空冷机组为研究对象,利用所建模型计算得出不同负荷段内不同环境温度所对应的最佳背压;在DCS里设计背压优化调节方案,将最佳背压送入背压调节逻辑中参与控制.结果表明:直接空冷机组最佳背压随负荷和环境温度的升高而升高;最佳背压实际应用后,能够在保证机组安全平稳运行的前提下提高经济效益.

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材料研究

热处理工艺对马氏体不锈钢X39CrMo17-1组织和性能影响的研究

黄维浩, 任晓, 何龙

2016, 36(7): 583-588.

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针对阀门构件用马氏体不锈钢X39CrMo17-1国产化过程中出现的力学性能不合格问题,采用金相显微镜、扫描电镜及室温力学性能试验方法,对国产化X39CrMo17-1钢进行了不同调质工艺热处理的对比研究.结果表明:在淬火温度1060℃下延长保温时间或提高淬火温度,再进行750℃/3 h的回火处理,组织与性能无明显改善;该钢具有共析点附近过共析钢的特征,不宜采用过高的淬火及回火温度;采用优化调质工艺1040℃/1 h+650℃/4.5 h热处理后,材料组织中碳化物呈细小颗粒状弥散分布,其力学性能显著提高,塑性、强度和韧性指标达到了最佳的性能配合.

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