动力工程学报

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锅炉技术

生物质气与煤粉耦合燃烧再燃还原NO热态试验研究

杨章宁, 卢啸风, 倪刚, 冉燊铭

2020, 40(10): 781-785. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.10.001

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以生物质气为再燃燃料，在50 kW下行炉上进行生物质气与贫煤、烟煤耦合燃烧还原NO的热态试验，研究不同喷射位置、不同掺烧比例和不同锅炉负荷工况下生物质气与煤粉耦合燃烧对NO质量浓度变化率、煤粉燃尽特性以及炉膛出口烟温的影响。结果表明：生物质气与煤粉耦合燃烧能有效降低NO质量浓度；生物质气与烟煤耦合燃烧对NO的还原效果要优于其与贫煤耦合燃烧；生物质气从还原区且接近燃尽区喷射时NO还原效果最好；掺烧比例超过10%时，NO质量浓度变化率下降幅度变缓；生物质气的再燃对煤粉燃尽特性影响较小，炉膛出口烟温升高10 K左右。

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汽轮机与燃气轮机

基于响应面模型与多岛遗传算法的高低齿迷宫密封多参数优化

钱照生, 杨爱玲, 陈二云, 张万福, 李国平

2020, 40(10): 786-792. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.10.002

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以泄漏量最小为优化目标开展高低齿迷宫密封的多参数优化设计研究，建立高低齿迷宫密封几何参数化模型与二阶响应面模型，并应用多岛遗传算法进行寻优计算。结果表明：高低齿迷宫密封二阶响应面模型的R²为0.962 71，可有效降低优化计算量；由多岛遗传算法获得了一组最优结构参数，与CFD计算结果相符，所得泄漏量误差约为6.8%；密封齿数、凸台高度和凸台的位置对高低齿迷宫密封泄漏特性影响较大，且存在最佳值，是高低齿迷宫密封设计与改造的关键几何参数。

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汽轮机与燃气轮机

涡轮静叶叶型对绝热气膜冷却效率的影响

韦景颖, 迟重然, 臧述升

2020, 40(10): 793-800. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.10.003

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对燃气轮机涡轮叶片气膜孔进行参数化设计，分别在均匀加载和后加载导叶上布置了几何参数相同的全气膜冷却结构。采用数值模拟方法在不同供气压力和膨胀比下研究全气膜冷却特性，分析了叶型、供气压力和叶栅膨胀比等多因素对全气膜冷却效率的影响。结果表明：压力面前缘区域（l_c≤0.4）的绝热气膜冷却效率和吹风比受冷气供气压力影响很大，压力面中下游（l_c>0.4）和吸力面的绝热气膜冷却效率受冷气供气压力影响较小；增大冷气供气压力会诱发强烈通道涡，在吸力面形成低冷却效率三角区；气膜冷却相似设计总体上是可行的，叶型变化引起的复合角性能差异是相似设计冷却效率差异的主要来源；膨胀比的改变对冷却性能影响不大，主要影响射流的吹风比。

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自动控制

超临界火电机组多变量前馈预见预测控制

牛玉广, 何青波, 李永生, 陈彦桥, 张文亮, 范国朝

2020, 40(10): 801-807. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.10.004

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采用BP神经网络算法建立超临界火电机组协调控制系统的多输入多输出数学模型，并在此基础上利用前馈控制、预见控制及预测控制对机组进行优化控制，形成一个多变量前馈预见预测（FFP）控制系统。结果表明：神经网络前馈预见预测控制使机组更快、更准确地跟踪机组AGC曲线、滑压目标值和中间点温度设定值；前馈控制加剧了主汽压和中间点温度的波动，预见控制能使这2项指标趋于平稳；采用前馈预见预测控制算法来控制超临界火电机组，能够提高机组的AGC响应速度、经济性、稳定性和安全性。

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自动控制

基于PFC预测的燃煤机组脱硫优化控制

范昊鹏, 夏凤毅, 包军宇, 杨佳晨

2020, 40(10): 808-814. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.10.005

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以粒子群算法为基础，针对浆液pH、浆液体积流量和脱硫系统负荷等参数辨识得到适用于石灰石-石膏湿法脱硫系统的多输入双输出模型。通过前馈-反馈复合控制消除干扰变量的影响，并结合预测函数（PFC）和模糊反馈校正设计出应用于脱硫系统的预测模糊控制器（PFPID）。结果表明：该控制方式可将浆液pH维持在5.6左右，并使出口SO₂质量浓度低于30 mg/m³，为控制方法的改进提供了理论依据。

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工程热物理

底部加热方腔内的相变传热过程及其非线性特性

陈刚, 杨茉, 张政, 胡卓焕

2020, 40(10): 815-819. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.10.006

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利用Fluent软件和焓法模型对方腔内石蜡受热融化的相变传热过程进行数值计算，研究了方腔内温度场和速度场的变化规律，并对比分析了在不同瑞利数Ra下的液相自然对流情况。结果表明：相变传热先以导热为主，随着石蜡液相率的增大，相变传热以对流换热为主；随着斯蒂芬数Ste的增大，石蜡的融化速度加快；当瑞利数Ra较小时，相变传热过程中的速度是稳定的，随着Ra的增大，速度出现周期性振荡，当Ra较大时速度呈混沌无序的振荡状态，说明相变传热具有复杂的非线性特性。

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工程热物理

DN型蓄热元件的传热与流动特性实验研究

高建强, 张乔波, 危日光, 宋铜铜, 曹浩

2020, 40(10): 820-824. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.10.007

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为缓解采用SCR技术时导致的回转式空气预热器积灰和低温腐蚀问题，研究了DN型蓄热元件，并将其与DU型蓄热元件进行对比，得到2种蓄热元件的传热和流动特性，拟合出2种蓄热元件关于传热与流动的经验关联式。对DN型蓄热元件经搪瓷工艺处理前后空气预热器传热与流动规律的变化进行了研究。结果表明：与DU型蓄热元件相比，DN型蓄热元件的放热系数增幅为32%，达西阻力系数降幅为17%；DN型蓄热元件经搪瓷工艺处理后，放热系数降幅为9%，达西阻力系数降幅为36%。

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环保技术与设备

湿法脱硫塔内流场均匀性影响因素及其评价方法

冉景煜, 邓庆波, 牛俊天, 杨仲卿, 蒲舸, 张力

2020, 40(10): 825-831. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.10.008

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由于湿法脱硫塔内烟气速度分布对气液接触混合有决定性影响，利用基于面积加权平均速度和质量加权平均速度的速度均匀指数λ和速度相对标准差C_V计算脱硫塔内的流场均匀性，确定合适的评价指标，研究了入口烟气速度和液气比对塔内烟气均匀性的影响规律。结果表明：2种评价指标均能很好地反映流场均匀性，综合考虑确定用速度均匀指数作为评价指标；速度均匀指数与入口烟气速度呈负相关，与液气比呈正相关；当液气比达到12.08 L/m³时，速度均匀指数几乎不再增大；入口烟气速度越小，浆液整合作用越高效，入口烟气速度越大，烟气被有效整合所需的浆液量也越大，因此将入口烟气速度控制在较低范围可降低液气比，进而减少系统能耗。

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环保技术与设备

零号高加式宽负荷脱硝技术节能解析

蒋晓锋, 陶有宏, 陶丽, 朱晓磊, 曹建文

2020, 40(10): 832-837. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.10.009

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以660 MW超超临界机组为例，提出零号高加式宽负荷脱硝技术，并运用汽轮机热平衡计算和锅炉热力计算进行经济性分析。该技术通过在一号高压加热器之前增设零号高压加热器来提高给水温度，实现低负荷脱硝的同时降低机组煤耗。结果表明：高负荷时，零抽压力调节引起的节流损失过大，经济性较差；低负荷时，汽轮机热耗率降低明显，经济性较好。

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新能源

分离式尾缘襟翼翼缝影响机理及其改型研究

郝文星, 李春

2020, 40(10): 838-844. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.10.010

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针对分离式尾缘襟翼翼缝对翼型气动性能与襟翼调控能力的影响，采用计算流体力学方法结合2种湍流模型从翼型宏观气动力与微观流场结构的角度对不同外形的翼缝进行了研究。在对比分析直翼缝与弯曲翼缝气动性能与流场结构的基础上，对翼缝外形进行了改进，并进一步分析了改进后翼缝的气动性能。结果表明：直翼缝在附着流时升力系数损失大于弯曲翼缝，而分离流时其延缓失速能力较强；改进翼缝能很好地贴合流体流动状态，相对于直翼缝，附着流时其升力损失较小；对于襟翼的载荷调控能力，未改进翼缝使襟翼调控能力有所减弱，改进翼缝不影响襟翼在正方向偏转时的调控能力。

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新能源

水平轴风力机风轮振动与噪声耦合特性的关联性研究

代元军, 贺凯, 翟明成

2020, 40(10): 845-851. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.10.011

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为了研究风力机风轮振动与噪声之间的关联性，以小型三叶片水平轴风力机为研究对象，在直流风洞中开展了风轮的模态实验和风轮振动与噪声耦合特性实验。结果表明：风轮的固有频率不能代替风轮的振动频率；在风力机风轮离心力载荷不变、气动载荷规律增大的情况下，风轮的圆盘效应、一阶、二阶振动频率与旋转基频所对应的最大声压级、叶尖涡脱落频率所对应的声压级基本保持不变；在风力机风轮气动载荷不变、离心力载荷规律增大的情况下，风轮的圆盘效应、一阶、二阶振动频率与旋转基频所对应的最大声压级、叶尖涡脱落频率所对应的声压级也规律增大，说明小型水平轴风力机风轮的振动与噪声呈正相关关系。

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系统工程

智慧能源发展方向及趋势分析

陈以明, 李治

2020, 40(10): 852-858. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.10.012

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介绍了智慧能源的内涵、基本结构和系统建设框架，给出了智慧能源的5个发展方向：保障国家能源安全、业务一体化平台、人工智能深度应用、产业生态融合和自主可控，提出了智慧能源的4个发展趋势：各类运营模式长期并存、信息技术驱动传统能源产业跨越式发展、商业模式重塑和形成能源共同体，为能源的数字化、智能化和高效清洁的高质量发展与应用提供参考。

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系统工程

改良式生物质气化炉发电系统设计及性能分析

韦昊函, 温智炜, 苏世良, 李霁舟

2020, 40(10): 859-864. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.10.013

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对生物质气化炉进行改良，与斯特林发动机结合构建生物质发电系统。通过在上吸式固定床气化炉热裂解区内安装燃烧管进行改良，利用燃烧管所产生的高温烟气加热斯特林发动机，并通过轴带发电机将机械能转换成电能。结果表明：嵌入式燃烧管在气化炉内不经过除焦程序，直接将合成燃气与焦油烧掉，可大幅简化系统复杂度，增加燃烧强度，并可在热裂解区持续产生高温烟气；烟气成分中CO、氮氧化物、硫氧化物和过剩氧体积分数较低，该系统具有较高的环保性；通过调整气化当量比，热电联产系统可稳定地达到斯特林发动机的额定输出电能功率35 kW，且最高输出电能为44 kW，㶲效率可达61%，验证了该系统的有效性。

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