动力工程学报

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锅炉技术

考虑金属蓄热情况下超临界循环流化床锅炉水冷壁流动不稳定性数值分析

谢贝贝, 龙俊, 茆凯源, 王文毓, 杨冬, 夏良伟, 殷亚宁

2016, 36(8): 589-593.

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建立了考虑金属蓄热情况下超临界循环流化床（CFB）环形炉膛锅炉流动不稳定性分析的数学模型，采用交错网格对超临界CFB环形炉膛锅炉水冷壁流动不稳定性进行模拟，计算分析了对回路施加热负荷扰动后进、出口质量流量及金属壁温随时间的变化.结果表明：施加1.1倍、1.2倍和1.3倍热负荷扰动后，进、出口质量流量随时间呈反相脉动，最终进、出口质量流量相等且恢复到稳态值，金属壁温随时间波动后也维持在一常数值，表明该工况下水冷壁流动仍是稳定的.

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锅炉技术

基于智能算法的燃煤电站锅炉燃烧优化

余廷芳, 耿平, 霍二光, 曹孟冰

2016, 36(8): 594-599,607.

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基于Matlab人工智能工具包对某300 MW燃煤电站锅炉进行了燃烧优化混合建模：利用BP神经网络建立了锅炉燃烧特性的BP神经网络模型，用以预测锅炉热效率和NO_x排放质量浓度.基于该模型，以锅炉热效率和NO_x排放质量浓度为目标，结合Matlab遗传算法工具包对锅炉进行燃烧优化，并采用权重系数法将多目标优化问题转化为单目标优化问题.结果表明：锅炉热效率和NO_x排放质量浓度校验样本的相对误差平均绝对值分别为0.142%和1.790%，该模型具有良好的准确性和泛化能力；权重系数法可根据实际情况，以锅炉热效率或NO_x排放质量浓度为优化重点选取相应的权重系数，对燃烧优化具有一定的指导意义.

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汽轮机与燃气轮机

一种重型燃气轮机建模及其参数估计的方法

黄玉柱, 蒋洪德

2016, 36(8): 600-607.

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为研究燃气轮机系统动态特性，基于Rowen模型建立了燃气轮机及其控制系统的数学模型，利用燃气轮机现场运行数据，运用质量守恒、能量守恒和动量守恒原理以及热力学和传热学等基本公式，推算和估计模型的相关参数.以GE MS6001FA型燃气轮机为研究对象，给出燃气轮机建模及参数估计的具体方法和过程。结果表明：该模型能够正确反映燃气轮机的动态特性，符合机组运行规律，具有很好的研究和参考价值.

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汽轮机与燃气轮机

9E燃气轮机LEC-III燃烧室预混模式的数值计算

叶文, 刘传亮, 范雪飞, 黄行良, 吴革新, 杨道刚

2016, 36(8): 608-614,628.

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采用数值模拟方法对LEC-III燃烧室的燃烧流场进行数值模拟，分析了预混模式下火焰筒内速度分布、温度分布和组分分布.结果表明：在预混模式下，火焰筒通过二级燃料喷嘴旋流器和中心体旋流器形成回流来稳定火焰；中心体旋流器控制了火焰范围，这对组织二级燃烧区的火焰燃烧非常重要；随着吹扫空气质量流量的增加，NO体积分数逐渐减小；模拟计算得出的NO体积分数与试验值接近，且两者的变化趋势一致.

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环保技术与设备

基于集成深度玻尔兹曼机和最小二乘支持向量回归的燃烧过程NO_x预测算法

李楠, 卢钢, 李新利, 闫勇

2016, 36(8): 615-620.

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通过研究燃烧过程中的火焰自由基图像与NO_x排放之间的关系，提出了集成深度玻尔兹曼机和最小二乘支持向量回归的NO_x预测算法.首先采用深度玻尔兹曼机对4类火焰自由基图像（OH^*、CN^*、CH^*和C₂^*）进行自动图像特征学习，然后用最小二乘支持向量回归来拟合图像特征与NO_x排放量之间的关系，进而对NO_x排放量进行预测.结果表明：NO_x排放预测值与NO_x排放参考值具有一致性；与已有的基于图像的NO_x预测算法相比，所提方法在预测精度方面具有明显的优势.

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环保技术与设备

电站燃煤锅炉飞灰特性对其吸附汞能力的影响

樊保国, 贾里, 李晓栋, 刘军娥, 郑仙荣, 金燕

2016, 36(8): 621-628.

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为了获得电站燃煤锅炉飞灰对汞的吸附特性，对电站煤粉锅炉和循环流化床锅炉2种燃烧方式下的飞灰进行了研究.通过分析孔隙结构、粒径和碳质量分数对飞灰吸附汞的影响，进一步探究飞灰对汞的吸附机理.结果表明：循环流化床锅炉的飞灰汞质量分数约为煤粉锅炉的10倍；飞灰中碳质量分数对飞灰吸附汞能力起促进作用；飞灰对汞的吸附能力与粒径大小有直接关系，随着飞灰粒径在24.5～362.5 μm范围内增大，飞灰中汞质量分数呈现先增大后减小的趋势，在粒径77.5～<106 μm内出现峰值，约为560×10^-9；汞质量分数较高的飞灰样品中4～6 nm范围内的介孔含量较高，有利于飞灰对汞的吸附，且比表面积较比孔容积在汞吸附过程中发挥了更为重要的作用.

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新能源

螺旋侧板对漂浮式风力机平台动态响应的影响

丁勤卫, 李春, 王东华, 张楠, 叶舟

2016, 36(8): 629-637,657.

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为探究螺旋侧板对漂浮式风力机Spar平台动态响应的影响，对Spar平台附加螺旋侧板，建立有无螺旋侧板的2种NREL 5 MW漂浮式风力机整机模型.根据辐射-绕射理论和有限元方法，结合正交设计法研究螺旋侧板及螺旋侧板片数、侧板高度和侧板螺距比对漂浮式风力机Spar平台在风、浪和流载荷作用下动态响应的影响.结果表明：螺旋侧板可明显抑制Spar平台的运动响应，但会增大平台所受的绕射力和F-K力；较优的螺旋侧板参数组合为侧板片数为2、侧板高度为15%D、侧板螺距比为5；侧板高度和侧板螺距比对Spar平台纵摇响应有显著影响，螺旋侧板高度和螺距比的交互作用及侧板片数对Spar平台纵摇响应有一定影响.

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新能源

高速强湍流风况下的风力机结构动力学响应

杨阳, 李春, 缪维跑, 叶柯华, 叶舟

2016, 36(8): 638-644,657.

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为研究大型风力机在高速强湍流风况下的结构动力学特性，基于NWTCUP风谱模型建立平均风速为25 m/s的极限湍流三维风场，比例缩放Kelvin-Helmholtz不稳定流的数值模拟结果作为相干结构，将其加入普通湍流风场表示湍流度更强的风况，在FAST软件中分别计算加入相干结构前、后风力机的动力学特性，并仿真偏航30°、紧急顺桨停机和一直顺桨停机3种偏工况，得到各个工况下叶片和塔架载荷的动态响应.结果表明：加入相干结构后，风速在空间及时域的变化均更加剧烈，相干湍动能更大，可表示湍流强度更高的风况；加入相干结构后，风力机动力学响应加剧，其中塔基弯矩影响最大，响应幅值波动变化范围增大了1.96倍；叶片载荷主要刺激频率为风轮旋转频率，塔架响应为塔架一阶侧向振动频率；相干结构对偏工况的影响较大，在偏航和紧急停机等非稳定运行过程中，塔尖弯矩非平稳过程明显.

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新能源

槽式太阳能辅助燃煤发电系统热性能研究

付立, 樊雪, 侯宏娟, 王志

2016, 36(8): 645-650.

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针对槽式太阳能集热系统，建立了集热场得热及热损失等数学模型，并以典型槽式集热器EUROTROUGH-150（ET-150）组成的集热系统为例，进行了以集热场热效率最优为目标的优化；在此基础上以槽式太阳能辅助燃煤发电系统（即互补发电系统）为研究对象，采用一定的评价准则和集成方式，对直射辐射强度（DNI）设计值的选取进行分析研究.结果表明：不同回路数、不同纬度分布的集热场存在不同的最优列间距，且存在最佳取值范围的直射辐射强度设计值，使系统年性能最优.

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系统工程

利用锅炉排烟预干燥原煤的节能效果分析

董伟, 徐钢, 许诚, 白璞, 杨勇平, 赫向辉

2016, 36(8): 651-657.

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针对燃用次烟煤等中高水分煤种机组运行过程中出现的效率偏低等问题，提出一种利用锅炉排烟直接预干燥原煤的发电系统，并以某典型600 MW亚临界空冷机组为例，对干燥前后机组在设计工况下的热力学性能进行了对比分析；在此基础上，进一步探讨了原煤干燥程度对机组节能效果的影响规律，以及采用原煤预干燥机组获得的经济收益.结果表明：当该机组入炉煤脱水率为0.08 kg（水分质量分数由22.6%降至15.9%）时，机组发电煤耗可降低4.0 g/（kW·h），年均净收益可增加1 000余万元，节能效果与经济效益显著.

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系统工程

污泥化学链气化特性试验研究

陈倩文, 沈来宏, 牛欣

2016, 36(8): 658-663.

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为改善污泥气化效果，采用化学链气化技术处置污泥.在小型流化床上进行试验，基于赤铁矿载氧体，研究了O/C物质的量比、气化温度和水蒸气体积分数对污泥气化特性的影响以及赤铁矿多次连续循环过程中的物化性能.结果表明：赤铁矿会显著提高污泥的气化程度和碳转化率；当O/C物质的量比增大时，合成气中CO和CH₄的体积分数下降，H₂的体积分数呈现先下降后上升的趋势；随着气化温度的升高，合成气中CO和H₂的体积分数逐渐提高，CO₂和CH₄的体积分数降低，碳转化率不断提高；当水蒸气体积分数增大时，CO₂和H₂的体积分数逐渐提高，CO和CH₄的体积分数不断下降，碳转化率提高；赤铁矿在长时间运行中表现出良好的反应性.

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材料研究

焊接顺序对X形坡口环焊结构残余应力的影响

万海波, 王延峰, 李强, 唐彬

2016, 36(8): 664-670.

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利用有限元软件ABAQUS建立了环焊结构的二维轴对称热力顺序耦合有限元模型，并对模型的准确性进行了验证.利用该模型计算了不同焊接顺序下不锈钢圆筒多道对接焊的残余应力分布.结果表明：不同焊接顺序下的残余应力分布趋势基本一致，轴向应力在焊接接头内壁一侧表现为拉应力，而在外壁一侧表现为压应力；环向应力在整个壁厚方向上均表现为拉应力.就应力值大小而言，焊接顺序对残余轴向应力的影响较大，对环向应力的影响则较小.以最大程度降低焊接结构在服役期间发生应力腐蚀开裂的可能性为依据，确定了最佳焊接顺序.

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材料研究

Super304H管材高温服役过程组织与性能的变化

田晓, 徐慧, 刘响亮, 李益民, 董方奇, 肖国华, 杨百勋

2016, 36(8): 671-676.

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通过室温拉伸、冲击试验、硬度测试、金相组织分析、扫描电镜及能谱分析等，对600℃超超临界锅炉用国产Super304H管材高温服役过程的微观组织和力学性能进行了试验分析.结果表明：与国产原始钢管相比，高温服役后国产Super304H管材的室温强度和硬度升高、塑性和韧性下降，焊接接头的强度、硬度、冲击韧性不断降低且明显低于同一服役时间的母材.服役30 000 h以上后，管材的力学性能仍处于较高水平，基体组织稳定，晶粒未见长大，微观组织开始出现M₂₃C₆沿晶界呈链状分布的老化迹象.可见，国产Super304H管材组织状态良好，在目前600℃超超临界机组设计条件下可稳定运行，建议加强对国产Super304H管材焊接接头的金属监督.

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