动力工程学报

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锅炉技术

影响富氧燃烧锅炉磨煤机出口温度的运行因素研究

张智羽, 杨勇平, 翟融融, 陈伟鹏, 肖卓楠

2020, 40(2): 89-95. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.02.001

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为获得富氧燃烧锅炉磨煤机出口温度随运行因素的变化规律及各因素间的显著性关系，以某600 MW亚临界富氧燃烧锅炉及磨煤机为研究对象建立仿真模型，采用流程模拟的方法分别进行了干燥气中氧含量、漏风系数、排烟中一次循环烟气比例及烟气预热温度等单一因素的扰动研究，并基于正交法进行了多因素耦合及显著性研究。结果表明：富氧燃烧锅炉磨煤机出口温度随干燥气中氧含量的增大而下降，随排烟中一次循环烟气比例、漏风系数的增大及烟气预热温度的升高而上升；各因素显著性关系为排烟中一次循环烟气比例 > 干燥气中氧含量 > 漏风系数 > 烟气预热温度，其中干燥气中氧含量和排烟中一次循环烟气比例影响为特别显著，漏风系数影响为显著，烟气预热温度具有一定影响。

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锅炉技术

燃准东煤锅炉灰沉积对炉膛传热的影响

刘中毅, 金晶, 张宾宾, 侯封校, 朱以周, 郑良倩

2020, 40(2): 96-103. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.02.002

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针对某330 MW燃准东煤锅炉，借助实验手段与数值模拟方法，结合热力计算，分析了炉膛受热面不同程度灰沉积对传热过程中热流密度、导热系数和热有效系数等参数的影响，并拟合出屏式过热器出口烟气温度、热有效系数与灰沉积厚度的关系曲线。结果表明：灰渣导热系数随灰渣温度升高而增大；灰沉积厚度超过10 mm后，灰渣热流密度降幅减小，炉膛火焰燃烧稳定，炉膛出口烟气温度逐渐稳定，热有效系数保持较低状态，锅炉效率变化不大；灰沉积厚度从0增加到10 mm时，受热面热流密度明显下降，炉膛平均温度上升，炉膛出口烟气温度升高了16.5%，热有效系数减小了约68%，锅炉效率下降了2.26%；所得的拟合关系式对于燃准东煤锅炉改进结构设计和优化吹灰策略具有一定的指导作用。

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锅炉技术

超临界机组汽水循环系统腐蚀产物传质特性

王超, 李鸿源, 侯天琦, 陈灿, 蒋东方, 徐鸿

2020, 40(2): 104-109. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.02.003

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为掌握腐蚀产物在汽水循环网络中的传质特性，基于超临界火电机组汽水循环系统环形拓扑网络结构，利用流体网络理论构建了描述腐蚀产物质量变化的动力学模型，并对不同负荷下腐蚀产物在汽水循环系统中的质量传播变化规律进行了计算分析。结果表明：腐蚀产物在汽水循环系统中的传质动力学特征受设备局部传质性能和汽水网络特征共同影响；机组负荷改变时，由于颗粒扩散运动方式的改变，沉积速率发生跳跃式变化；未沉积的颗粒因网络效应呈现系统性的分布特征，颗粒的质量是评价沉积速率的重要参数。

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锅炉技术

600 MW墙式对冲燃煤锅炉燃烧数值模拟

李道林, 王文欢, 潘卫国

2020, 40(2): 110-116. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.02.004

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为了得到精确的SCR脱硝系统烟气参数（如速度、温度和NO_x浓度），建立了从锅炉炉膛到省煤器出口的全系统研究模型，对某600 MW亚临界对冲燃煤锅炉进行了数值模拟，将旋流燃烧器与炉膛作为一个计算域来模拟，过热器、再热器和省煤器等区域的受热面换热采用用户自定义函数（UDF）进行处理，得到了整个锅炉的速度场、温度场、NO_x体积分数以及省煤器出口的烟气参数。结果表明：省煤器出口的烟气参数分布不均匀，采用省煤器出口参数作为SCR脱硝系统设计或优化的条件，有利于提高脱硝效率、降低氨逃逸率。

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汽轮机与燃气轮机

基于哈密尔顿原理和谐波平衡法研究带冠叶片的振动特性

王威涛, 南国防

2020, 40(2): 117-122. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.02.005

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建立自带平行四边形叶冠的等截面直叶片模型来研究系统参数对叶片振动特性的影响，其中直叶片被等效为一个欧拉伯努利梁，叶冠部分被视为一个与叶顶固连的集中质量，叶冠之间碰撞的接触力则引入弹簧模型来定义。根据哈密尔顿原理推导出系统动力学方程，再采用谐波平衡法将叶冠间的压力和摩擦力转换为等效刚度和等效阻尼，得到汽轮机自带冠叶片等效后的动力学方程，通过龙格库塔法求解系统的振动响应，探讨了叶冠间隙、叶冠间摩擦因数和接触角对振动特性的影响以及系统相关非线性行为。结果表明：振幅在一定范围内随着叶冠间隙的增加而增大，而叶冠间隙对发生共振时的转速几乎没有影响；摩擦因数增大会导致振幅和共振区域减小；存在一个最佳接触角，可使减振效果处于最佳状态；叶片在有摩擦存在时的振动相对稳定。

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汽轮机与燃气轮机

引气对跨声速压气机稳定性的影响

晏松, 楚武利

2020, 40(2): 123-130. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.02.006

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以NASA Rotor 37为研究对象，采用数值模拟方法开展了叶顶引气对转子稳定性的影响研究。结果表明：叶顶引气可以提高转子的稳定性，引气的扩稳机理在于引气口的抽吸作用，这种作用使得转子叶顶低速堵塞区域减小，增强了转子叶顶的流通能力，达到扩稳的目的；引气位置和引气质量流量对转子稳定性的影响具有交互作用，在0.5%和1.0%引气质量流量比下，随着引气位置的后移，转子稳定工作裕度逐渐减小，在1.5%引气质量流量比下，随着引气位置的后移，转子稳定工作裕度却呈现先增大后减小的趋势；引气位置在20%叶片叶顶轴向弦长（C）处时，随着引气质量流量的增加，转子稳定工作裕度先增大后减小，而引气位置在60% C和100% C处时，随着引气质量流量的增加，转子稳定工作裕度逐渐增大。

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汽轮机与燃气轮机

前轮缘封严气流对动叶端区流动及冷却的非定常作用

陆泽帆, 陈榴, 张发生, 班宇, 戴韧

2020, 40(2): 131-137. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.02.007

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为研究涡轮盘腔出流的非定常特征，通过求解非定常RANS方程组和SST湍流模型，得到了不同冷气质量流量比（MFR）下高压涡轮级内部的流场特征。结果表明：泄漏流的影响区域主要位于动叶栅内；动静叶片相对运动所带来的非定常干涉使得封严出口周向压差系数增大，MFR为0.4%时发生燃气倒灌，此时泄漏气体与高温主流在端区交替流动；当MFR增大至1%时，燃气入侵得到抑制，且动叶前缘绝热气膜有效度增大近2倍，但该区域的温度脉动加剧；MFR为0.4%时绝热气膜有效度脉动相对高值区域主要位于流道中间，MFR为1%时则位于叶片壁角区域。

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监测与测量

基于多元状态估计和超椭球分析的汽轮机运行状态监测

宋莹, 张钟镭

2020, 40(2): 138-144. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.02.008

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为准确监测汽轮机运行情况，提出了基于多元状态估计（MSET）和超椭球分析（HEA）的汽轮机运行状态监测方法。以汽轮机运行过程中的多维监测数据为依据，基于MSET方法建立汽轮机健康状态的监测模型，获得多维监测数据实测值与期望值的残差向量；采用HEA模型对MSET残差向量进行分析，实时判断汽轮机运行状态。结果表明：该方法可以更有效地对汽轮机运行状态进行监测，尽早发现汽轮机运行状态的异常。

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环保技术与设备

含硫钾盐对V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂上SO₃生成特性的影响

肖海平, 豆朝宗, 袁宗海, 李建, 葛金林, 吕洪坤

2020, 40(2): 145-151. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.02.009

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采用湿式浸渍法制备含硫钾盐催化剂，研究含硫钾盐对SCR催化剂上SO₃生成特性的影响，并采用不同分析技术对SCR催化剂特性进行表征。结果表明：K₂S₂O₇和K₂SO₄能明显提高SO₃生成率；随着含硫钾盐质量分数的增加，SO₃生成率提高；在410℃下3.6% K₂S₂O₇-SCR催化剂的SO₃生成率达到最大；SO₂质量浓度为3 000 mg/m³时，3.6% K₂S₂O₇-SCR催化剂的SO₃质量浓度最大；含硫钾盐存在时，SCR催化剂的还原性能下降，比表面积减小；含硫钾盐存在时，SCR催化剂表面化学吸附氧质量分数和V⁵⁺质量分数均增大，V⁵⁺=O键的振动峰强度明显增强，SCR催化剂的氧化能力增强。

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新能源

基于分形几何的分形叶片气动性能与流动机理研究

张立, 刘宇航, 李春, 邓允河, 罗红

2020, 40(2): 152-160. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.02.010

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提出一种在叶片尾缘布置分形孔的分形尾板叶片，以提高气动性能和改善流场流态。分别对原始叶片、无孔尾板叶片及分形尾板叶片进行三维流场数值计算，研究无孔尾板及分形尾板对叶片流场和气动特性的影响及流动机理。结果表明：分形尾板有助于改善叶片周围流场结构，降低了叶片吸力面上及周围的湍流强度，有效地延迟了流动分离；分形尾板叶片在提高最大升力系数的同时，延迟了失速的发生，且阻力系数较无孔尾板叶片小；在临近失速攻角时，分形尾板叶片阻力系数比无孔尾板叶片表现出较好的气动性能。

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系统工程

基于高温除尘的燃煤污染物一体化控制路线能效多属性综合评价

司桐, 王春波, 刘瑞琪, 任育杰, 胡健

2020, 40(2): 161-168. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.02.011

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针对目前日益严格的环保法规和燃煤电厂对增效降耗的需求，提出了一条全新的基于高温除尘的燃煤污染物一体化控制路线并进行工程示范。为分析该新控制路线与现有控制路线在能效上的差异，选取2条现有典型燃煤污染物超低排放路线为对比对象，建立了3层15因素的能效多属性综合评价体系。利用层次分析法确定因素权重，从环保性、技术性、经济性和社会性等评价指标进行了模糊综合评价。结果表明：该新控制路线的综合能效性能更优，具体表现在满足超低排放的环保限值下具有更高的经济性和社会效益；评价结果具体体现了造成某一指标不良的主要影响因素，为工业选择和优化控制路线提供了指导方法。

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核电技术

类球形压水室的混流式核主泵压力脉动特性

赖喜德, 叶道星, 陈小明, 廖奇

2020, 40(2): 169-176. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.02.012

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在对带球形压水室的核主泵进行全流道三维非定常流场数值模拟的基础上，通过对5个典型工况下其主要过流部件中的压力脉动时域与频域特性进行深入分析，寻找引起压力脉动的因素和探讨运行工况对压力脉动特性的影响。结果表明：叶轮与空间导叶的动静干涉是引起压力脉动的主要因素，叶轮、空间导叶和球形压水室的几何参数决定其压力脉动的主要特征；压力脉动主频为叶频，其幅值取决于运行的体积流量，设计工况下的幅值最低；压力脉动幅值沿叶轮进口向出口逐步增大并在叶轮出口达到最大值，然后沿空间导叶的进口向出口逐步减小；在小体积流量工况时，流道中的不稳定流动会产生更为复杂的压力脉动；在同一圆周上，叶轮进口区域的压力脉动特性并不一致，叶片背面脉动幅值大于叶片正面，而在不同工况下叶轮出口区域叶片正、背面的压力脉动特性差别不大；随着运行体积流量的减小，因球形压水室中产生的涡流和回流影响，叶轮内的中高频脉动幅值增大，若运行体积流量过小，整个流道中的脉动幅值都将明显加大；球形压水室对设计工况及大体积流量工况的压力脉动影响很小，但对小体积流量工况下的脉动影响较大，使得脉动的频率特性更为复杂。

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