动力工程学报

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锅炉技术

流化床内多组分颗粒传质过程模拟

宋晓皎, 王琦, 杨学松, 殷维杰

2021, 41(1): 1-7. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.01.001

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为了揭示活性颗粒的传质特性，采用Euler-Euler双流体模型，并结合气泡介尺度曳力模型和多组分传质模型，利用计算流体动力学（CFD）软件对存在惰性颗粒情况下多组分颗粒流化床内水蒸气吸附过程进行了数值模拟，得到流化床内固体颗粒体积分数和水蒸气质量分数分布，验证了气泡介尺度曳力模型的合理性，分析了入口表观气体速度、水蒸气质量分数和床层压强对水蒸气吸附过程的影响。结果表明：气泡介尺度曳力模型可以较好地再现水蒸气的吸附过程；减小入口表观气体速度及增大入口水蒸气质量分数有利于改善传质特性，有效增大了水蒸气吸附速率。

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锅炉技术

一次风叶片倾角对旋风液态排渣锅炉燃烧及NO_x释放特性的影响

王为术, 黄志豪, 房凡, 廖义涵

2021, 41(1): 8-13. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.01.002

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针对纯燃高碱煤旋风液态排渣锅炉，采用数值模拟方法研究了不同一次风叶片倾角下该锅炉炉内空气动力场、温度场及各组分质量分数分布特性，分析了一次风叶片倾角对炉内燃烧及NO_x排放特性的影响。结果表明：旋风液态排渣锅炉炉内空气动力场良好，烟气充满度高，错列逆向布置的旋风燃烧器可强化燃烧；在所选工况范围内，随着一次风叶片倾角的减小，炉膛出口烟温降低，炉膛出口NO_x质量浓度先降低后升高；一次风叶片倾角为30°时，炉内整体温度和煤粉燃烧效率较高，炉膛出口NO_x质量浓度最低。

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锅炉技术

循环流化床锅炉机组碳排放特性分析与计算

高建强, 宋铜铜, 张雪

2021, 41(1): 14-21. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.01.003

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针对循环流化床（CFB）锅炉的特点，从燃煤过程、脱硫过程及锅炉辅机系统耗能3个方面分析了CFB锅炉机组的碳排放特性。根据CO₂生成机理，分别给出了燃煤过程、炉内干法脱硫过程和炉外钙法烟气脱硫过程对应的单位标准煤CO₂生成系数K计算方法，建立了适用于CFB锅炉机组的碳排放强度计算模型，以某300 MW CFB锅炉机组为例，利用该模型研究了煤质变化对单位标准煤CO₂生成系数的影响以及碳排放强度随机组负荷的变化规律。结果表明：煤质、脱硫效率、钙硫比、机组负荷、锅炉辅机系统用电量及厂用电率是影响CFB锅炉机组碳排放强度的主要因素；低热值、高硫分煤种对应的单位标准煤CO₂生成系数大于高热值、低硫分煤种对应的单位标准煤CO₂生成系数；在煤质不变的情况下，CFB锅炉机组的碳排放强度与炉内钙硫比呈正相关，与机组负荷呈负相关，机组负荷平均每下降1%，碳排放强度升高2.41 g/（kW·h），且低负荷时碳排放强度随机组负荷下降而升高的幅度更大。

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汽轮机与燃气轮机

基于数据和神经网络的燃气轮机NO_x排放预测与优化

赵刚, 朱华昕, 李苏辉, 朱民, 韦晓峰

2021, 41(1): 22-27. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.01.004

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基于大量运行数据，采用神经网络对燃气轮机NO_x排放及燃烧稳定性参数进行建模，针对影响燃烧性能的参数进行了敏感性分析，确定其大小及正负相关性，并据此对实际工况点参数进行调整，将模型预测结果与物理规律定性分析结果进行对比。结果表明：模型的预测结果与基于机理的定性分析结果基本一致，即NO_x质量浓度随燃料质量流量的增加而升高，随压气机进口导叶（IGV）开度增大而降低；燃烧稳定性参数随值班火焰燃料质量流量增加而减小，随IGV开度增大而增大。

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汽轮机与燃气轮机

气膜孔堵塞对叶片吸力面气膜冷却的影响

郭云修, 李广超, 曾睿, 张魏, 朱建勇

2021, 41(1): 28-35. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.01.005

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可视化

为阐明热障涂层工艺造成的气膜孔堵塞对气膜冷却的影响机理，采用数值模拟方法研究了叶片吸力面在气膜孔堵塞比为0.2、0.5和0.8，吹风比为0.5、1.0、1.5和2.0时的气膜冷却效率变化。结果表明：堵塞比越大，气膜冷却效率下降幅度越明显，孔下游气膜覆盖面积越小；相比无堵塞情况，堵塞比为0.8时展向平均气膜冷却效率退化为51%~98%，堵塞比为0.5时展向平均气膜冷却效率退化为24%~86%，堵塞比为0.2时展向平均气膜冷却效率退化小于5%；中小堵塞比时气膜冷却效率受吹风比变化的影响明显，大堵塞比时气膜冷却效率受吹风比变化的影响较小；随着堵塞比的增大，孔内喉部区域冷气出流时动量增大，冷气射流得到抬升，使气膜贴附性大幅变差。

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自动控制

基于神经网络的超临界机组过热汽温设定值优化补偿

马良玉, 陈婷婷, 刘文杰, 李倩倩

2021, 41(1): 36-42. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.01.006

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基于历史运行数据对过热器喷水减温系统特性进行神经网络建模，在不改变机组原过热汽温控制逻辑和PID参数的前提下，采用基于预测模型的前馈补偿和反馈补偿相结合的策略，在控制回路的顶层对过热汽温设定值进行实时优化补偿，以改善过热汽温控制效果，并借助600 MW超临界机组仿真机进行仿真试验研究。结果表明：采用设定值优化补偿方案可明显提升过热汽温的控制品质，验证了优化方案的有效性。

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监测与测量

基于SCADA数据特征提取的风电机组偏航齿轮箱故障诊断方法研究

邓子豪, 李录平, 刘瑞, 杨波, 陈茜, 李重桂

2021, 41(1): 43-50. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.01.007

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针对风力发电机组偏航系统故障处理难度大和危害严重等问题，开发出基于数据采集与监视控制（SCADA）数据的偏航齿轮箱神经网络诊断模型。利用ReliefF算法和核密度-均值法提取能反映出偏航齿轮箱运行工况的7个SCADA参数，并提取出6种故障特征指标作为神经网络诊断模型输入量，来诊断偏航齿轮箱的正常状态、磨损故障以及断齿故障共3种运行状态。结果表明：经神经网络诊断模型训练后的误差精度满足诊断要求，能准确诊断偏航齿轮箱故障。

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工程热物理

跨临界水湍流黏性底层数值模拟与分析

王超, 陈灿, 李鸿源, 徐鸿

2021, 41(1): 51-56. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.01.008

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可视化

为获得电站水工质跨临界状态下湍流黏性底层的变化规律，基于SST k-ω湍流模型，对跨临界水湍流黏性底层随入口温度、热流密度和质量流速的变化规律进行数值模拟。结果表明：跨临界区水流动的黏性底层厚度并非单调变化，亚临界拐点、伪临界点和超临界拐点是黏性底层厚度和速度梯度变化的关键节点；入口温度仅改变黏性底层厚度和速度梯度的峰、谷值位置，对其大小没有影响；随着质量流速的增大，黏性底层厚度的峰、谷值均减小，速度梯度的峰、谷值均增大；热流密度增大会使黏性底层厚度的峰值增大，但对速度梯度的峰、谷值几乎没有影响。

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环保技术与设备

基于二次回归正交试验的脱硫废水蒸发特性分析

李恒凡, 焦世权, 韩中合

2021, 41(1): 57-65. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.01.009

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为研究脱硫废水在锅炉尾部烟道的蒸发规律，建立了雾化液滴在烟气中蒸发和扩散的数学模型，基于二次回归正交试验方法，对不同烟气温度、烟气流速和喷水质量流量时脱硫废水液滴蒸发距离和蒸发时间进行模拟计算，得到了显著不失拟的回归方程，分析了各因素对蒸发距离和蒸发时间的影响。结果表明：烟气温度、烟气流速和喷水质量流量与脱硫废水液滴蒸发距离和蒸发时间呈明显的非线性关系，烟气温度升高和喷水质量流量减少会缩短蒸发时间，减小蒸发距离，烟气流速的增大使得蒸发时间缩短，蒸发距离先减小后增大；根据所建立的回归方程，确定了一定安全距离时，烟气温度、烟气流速和喷水质量流量的取值范围，为脱硫废水在尾部烟道蒸发的现场运行提供一定参考。

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环保技术与设备

脱硫废水水泥化固定产物重金属浸出特性实验研究

马双忱, 曲保忠, 万忠诚, 刘道宽, 刘亚, 乔琳, 张净瑞

2021, 41(1): 66-70. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.01.010

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提出一种新型的脱硫废水烟气浓缩和水泥固化/稳定化的技术路线，将固化体固化As⁵⁺和Se⁴⁺的能力作为考察重金属水泥固化/稳定化效果的依据，以探究重金属的浸出特性。首先利用脱硫废水与水泥、粉煤灰和河砂拌合制得固化体，将其养护至特定龄期后，对As⁵⁺和Se⁴⁺的浸出率进行检测，再研究水胶比、泥灰比和河砂量对固化体固化As⁵⁺和Se⁴⁺能力的影响。结果表明：As⁵⁺和Se⁴⁺的浸出率均随胶凝材料掺入量的增大而大幅增大；泥灰比对As⁵⁺的固化/稳定化效果的影响更为显著，当泥灰比为3.2：1时，固化体中水泥与粉煤灰的水化反应达到最佳。

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环保技术与设备

DMF精馏残渣与煤共成浆特性

陈芝, 刘建忠, 陈建, 李得第, 王建斌, 王明霞

2021, 41(1): 71-78. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.01.011

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可视化

将DMF精馏残渣作为原料，与神华煤混合制备水煤浆，进行了成浆性、流变性和稳定性实验，探究添加剂种类和精馏残渣掺混量对浆体性能的影响。结果表明：精馏残渣水煤浆的成浆质量分数低于普通水煤浆，且随着掺混量的增加，成浆质量分数下降，当掺混量为11%时成浆质量分数降至61.20%；掺混DMF精馏残渣可以增强水煤浆的假塑性，掺混量越大，浆体假塑性特征越明显；与无残渣水煤浆相比，精馏残渣水煤浆的稳定性有所提高，当掺混量为11%时浆体可以稳定保存7 d以上；对比不同添加剂的分散与稳定效果，发现亚甲基双萘磺酸钠的效果最佳。

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系统工程

基于热力循环三维构建方法的喷射式功冷并供系统优化研究

涂岱昕, 张晓林, 张强, 许伟聪, 夏宏伟

2021, 41(1): 79-84. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.01.012

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可视化

采用热力循环三维构建方法作为功冷并供系统的优化策略，分析了非共沸工质的组分特性对喷射式功冷并供系统性能的影响。对考虑工质组分质量分数变化的三维热力循环与传统二维热力循环系统性能进行对比。结果表明：采用热力循环三维构建方法可以使系统性能明显提高；蒸发温度为413.15 K时，系统增加分离器后热效率从33.2%提升到35.25%。

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