动力工程学报

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锅炉技术

1000MW塔式锅炉中低负荷下低NO_x排放优化

汪华剑, 赵斯楠, 方庆艳, 张成, 魏铜生, 周虹光, 陈刚

2016, 36(10): 765-772.

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针对大型燃煤锅炉在中低负荷下普遍存在的炉膛出口NO_x质量浓度偏高的问题，对某台1 000 MW超超临界塔式锅炉炉内流动、传热、燃烧及污染物排放特性进行了数值模拟研究.通过改变周界风挡板开度及适当降低运行氧体积分数，对该锅炉中低负荷下NO_x质量浓度高的问题进行优化.结果表明：模拟结果与现场试验数据符合得较好；中低负荷下，减小周界风挡板开度，燃烧初期化学当量比减小，炉膛出口的NO_x质量浓度相应下降，70%和50%负荷时分别下降了31.2%和17.0%；适当降低运行氧体积分数，NO_x质量浓度有一定的降低，同时煤粉燃尽情况基本不变.

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锅炉技术

增压富氧气氛下锅炉高温对流受热面的优化及其换热特性研究

高正阳, 赵航, 范军辉, 殷立宝, 廖永进

2016, 36(10): 773-780.

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以某300 MW燃煤机组为例，运用Aspen Plus软件确定煤粉在增压富氧（CO₂与O₂体积比为70：30，压力为1 MPa）气氛下生成烟气的物性，采用Fluent软件，结合DO辐射模型，对高温再热器和高温过热器在不同烟气流速下的传热情况进行数值模拟，运用迭代法对其进行换热优化研究，分析优化后换热器参数的变化.结果表明：随着烟气流速的增大，优化后的高温再热器和高温过热器的对流传热系数逐渐增大，辐射传热系数逐渐减小，增压富氧气氛下高温再热器和高温过热器所需换热面积逐渐减小，且变化幅度变小；优化后换热器的烟道高度、烟道宽度、横向节距和管圈高度等尺寸参数均大幅减小，耗材量减少，但烟气压降大幅增大，厂用电耗增加.

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汽轮机与燃气轮机

基于磷虾群算法的汽轮机热耗率建模应用

牛培峰, 陈科, 马云鹏, 赵庆冲, 李国强

2016, 36(10): 781-787.

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为了准确建立汽轮机热耗率预测模型，以某热电厂600 MW超临界汽轮机组为研究对象，采用基于反向学习自适应的磷虾群算法（OAKH）和快速学习网（FLN）进行综合建模，并将该模型的预测结果与基本快速学习网、粒子群算法、生物地理学优化算法和磷虾群算法优化的快速学习网模型的预测结果进行比较.结果表明：OAKH算法能够更好地优化FLN模型参数，使所建立的FLN汽轮机热耗率预测模型具有更高的预测精度和更强的泛化能力，能够准确、有效地预测热电厂的汽轮机热耗率.

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汽轮机与燃气轮机

非线性油膜力下裂纹-碰摩故障转子动力学分析

向玲, 高雪媛, 张力佳, 邸薇薇

2016, 36(10): 788-794.

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在考虑裂纹轴时变刚度、碰摩力和非线性油膜力的基础上，建立了裂纹-碰摩双故障转子-轴承系统的非线性动力学模型，采用数值积分方法对其进行求解，结合分岔图、poincaré截面图、轴心轨迹图和最大Lyapunov指数（LLE）曲线图，从定性和定量的角度分析了无量纲裂纹深度和转速对系统响应、稳定性及碰摩力的影响.结果表明：该类转子-轴承系统出现了p-2、p-4、p-8、拟周期和混沌等丰富的非线性运动；随着无量纲裂纹深度的增加，系统首次分岔点转速提高，进入拟周期和混沌等运动的临界转速提前；在高速区间，随着无量纲裂纹深度的增加，系统响应由拟周期运动演变为混沌和多周期运动交替出现；在不同转速阶段，裂纹的加深对碰摩力的影响不同，在高速区间的影响更为明显.

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辅助技术

三分仓回转式空气预热器积灰分段监测模型研究

岳峻峰, 丁建良, 徐力刚, 邹磊, 张恩先, 管诗骈, 黄亚继, 陈波

2016, 36(10): 795-800.

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针对三分仓回转式空气预热器热段和冷段积灰分段监测的需求，基于空气预热器的传热模型，定义空气预热器利用系数作为清洁因子并建立积灰分段监测模型.通过分析空气预热器实时运行参数，根据热平衡原理确定了清洁因子计算步骤.以某1 000 MW超超临界直流锅炉的三分仓回转式空气预热器为例，研究了热段、冷段清洁因子在空气预热器积灰和吹灰时的变化趋势.结果表明：根据所建模型计算出的分段清洁因子变化趋势在稳定负荷下能够反映此空气预热器的分段积灰情况，而在变负荷情况下虽有一定偏离，但由于电厂变负荷工况下很少吹灰故影响较小；该积灰监测模型可作为三分仓回转式空气预热器热冷分段积灰监测的有效手段.

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辅助技术

轴向间距对两级轴流风机失速先兆的影响机制

张磊, 袁威, 王松岭, 张倩

2016, 36(10): 801-809.

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基于节流阀函数以及SST k-ω湍流模型，对某电站两级动叶可调式轴流风机的非定常失稳过程进行数值模拟，分析了3种轴向间距对风机失速先兆起始位置、表现形式以及失速三维非定常演化过程的影响机制.结果表明：风机稳定运行范围随着轴向间距的缩短得到拓宽；不同轴向间距下，第二级动叶内首先出现失速先兆，且失速先兆表现形式相同，均为突尖型；轴向间距增大时，失速先兆从第二级动叶传播至第一级动叶所用时间增加；轴向间距对叶顶间隙分离涡的产生具有重要影响，轴向间距较小时，分离涡主要由相邻流道的泄漏流绕过尾缘附近反向流入流道并与主流相互作用形成，轴向间距较大时分离涡的形成主要与叶顶间隙的泄漏流有关.

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环保技术与设备

基于CFD建模的1000MW电站锅炉SCR脱硝系统喷氨策略优化

孙虹, 华伟, 黄治军, 孙栓柱, 余志健, 段伦博

2016, 36(10): 810-815.

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以某1 000 MW电站锅炉的选择性催化还原（SCR）脱硝系统为研究对象，入口截面采用现场实测流场和NO_x浓度场分布数据，对耦合反应器内的湍流流动、多组分混合及化学反应进行了基于CFD建模的数值计算研究，并基于氨氮比一致分配理论，利用数值模拟多次试算获得最优喷氨策略，对该最优喷氨策略进行现场验证.结果表明：实际入口为非均匀流场和浓度场，采用均匀喷氨策略，催化剂上部截面氨氮比及出口附近测点位置氨气浓度分布极度不均，氨逃逸严重；现场验证实验表明，本文方法确实可有效地指导喷氨优化调整，降低调整盲目性，提高现场工作效率.

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环保技术与设备

炭基催化剂低温烟气脱硝技术的研究

李波, 海云龙, 邢德山, 程文煜, 阎维平

2016, 36(10): 816-821.

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在实验室环境下对活性焦进行了脱硝性能测试及本征动力学研究，分析了氧体积分数、水分、氮氨比对活性焦脱硝效率的影响，对活性焦脱硝技术的机理进行了探索.结果表明：脱硝效率随着氧体积分数的增大而提高，当氧体积分数增大到8%时，脱硝效率达到较高值，随后再增大氧体积分数，脱硝效率基本不再提高；水的存在对活性焦脱硝具有抑制作用；提高氨气的量并不能很好地提高活性焦脱硝效率，反而会造成二次污染，氨氮比的最佳范围为1.1~1.2.

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环保技术与设备

燃煤烟气湿法脱硫系统模型及优化运行

郝润龙, 赵毅, 郭天祥

2016, 36(10): 822-826.

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针对湿式石灰石-石膏法脱硫工艺能耗偏高的缺陷，通过研究气-气换热器（GGH）、除雾器、增压风机、循环浆液泵和氧化风机等设备运行情况，并结合流体力学基本原理，推导出增压风机、氧化风机和循环浆液泵的数学模型.以某600 MW燃煤电厂脱硫系统为例，得出了脱硫系统阻塞率与GGH压差和除雾器压差的特征曲线，以及总阻力系数与GGH阻塞率和除雾器阻塞率的关系.结果表明：当阻塞率>0.3时，GGH和除雾器需进行吹扫，同时在运行过程中也要保证总阻力系数<0.003；循环浆液泵的优化组合可实现脱硫系统节能降耗和增压风机的优化运行；根据SO₂质量浓度和烟气量变化来优化氧化风机出力，亦可促进脱硫系统的优化运行.

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系统工程

超临界二氧化碳再压缩再热火力发电系统关键参数的研究

张一帆, 王生鹏, 刘文娟, 陈渝楠, 王月明, 李红智

2016, 36(10): 827-833.

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针对含分流再压缩和一次再热的超临界二氧化碳布雷顿循环火力发电系统，建立了其数学模型，并用Fortran语言编制了计算程序.通过详细计算，深入分析了分流系数、主压缩机出口压力、主压缩机入口压力、透平入口温度等关键参数对循环效率的影响.结果表明：随着一次工质温度或二次工质温度的升高，循环效率线性升高；但由于超临界二氧化碳物性的特点以及高、低温回热器最小换热温差的约束，主压缩机出、入口压力和分流系数等参数对循环效率的影响均非单调变化，这与传统的蒸汽朗肯动力循环完全不同；超临界二氧化碳动力循环系统存在最优的压缩机出、入口压力和分流系数的耦合关系，使得该系统的循环效率最高.

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系统工程

新型空冷单元的数值模拟研究

程友良, 任泽民, 张宁

2016, 36(10): 834-841.

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为了解决“Λ”形空冷单元换热中存在的诸多问题，增强空冷凝汽器冷却效果，以龙山电厂600 MW机组模型为对比对象，借助Fluent软件对双曲形和圆台形2种新型空冷单元进行了数值模拟，得到其温度场和速度分布情况，分析了顶部挡板空隙率对空冷单元换热的影响，并以换热效果为衡量目标对其结构进行了优化.结果表明：2种新型空冷单元的换热效果均优于原“Λ”形空冷单元，能更有效地降低汽轮机背压、减少整机煤耗，且顶部挡板空隙率为0时效果最佳；圆台形空冷单元比双曲形空冷单元换热效果更好，更适合安全、经济、长久运行.

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系统工程

旋流板对烟囱流场及除湿特性影响的数值研究

戴丽萍, 周强, 姚世刚, 张惠, 王晓东

2016, 36(10): 842-848.

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利用计算流体力学（CFD）方法，通过求解RANS方程、RNG k-ε湍流模型和DPM离散相模型，对某电站锅炉烟囱加装旋流板前、后的流场特性及水滴运动特性进行了模拟和分析，在此基础上进一步比较了旋流板不同叶片仰角、安装高度、安装级数等参数对烟囱内部流场以及除湿效率的影响.结果表明：综合考虑压力损失和除湿效果2方面因素，叶片仰角为45°、安装高度为30 m的单级旋流板为最优选择.

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材料研究

700℃关键部件验证试验平台用617B合金焊接接头组织和力学性能研究

王硕, 刁旺战, 杨权, 谭舒平, 欧海燕

2016, 36(10): 849-852.

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采用热丝TIG焊和手工TIG焊分别对617B合金进行焊接工艺试验，对焊接接头进行拉伸、弯曲和硬度试验，并利用光学显微镜分析了焊接接头的微观组织.结果表明：617B合金焊接接头的延展性能良好，焊接接头力学性能和硬度值均在理想范围内；焊接接头母材和热影响区组织为单一奥氏体，并且热影响区热稳定性较好，靠近熔合区的晶粒未发现长大现象，整个热影响区宽度较窄；焊缝组织为典型的胞状枝晶形态.控制层间温度和工艺参数可成功将617B合金应用到700℃关键部件验证试验平台上，且不需要焊后热处理.

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