动力工程学报

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    锅炉技术
  • 锅炉技术
    600 MW超临界循环流化床锅炉给煤横向扩散系数的试验研究
    严谨, 卢啸风, 郑雄, 薛锐, 崔晓波, 雷秀坚
    2021, 41(7): 525-532. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.07.001
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    以世界首台600 MW超临界循环流化床（CFB）锅炉为研究对象，以烟气组分分布特性为判据，进行二次风射流特性和颗粒横向扩散特性的热态实炉测试，并利用二维扩散模型预测了截面煤颗粒质量浓度分布。结果表明：各负荷下外侧墙二次风的射流深度在3~4 m且横向扩散较弱，煤颗粒的横向扩散系数约为0.24 m2/s；当给煤注入炉膛15 s后，床层煤颗粒质量浓度分布的均匀性明显提升。
  • 锅炉技术
    旋流对冲燃烧锅炉降低CO排放的燃烧优化
    何翔, 马达夫, 金晶
    2021, 41(7): 533-541. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.07.002
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    针对某660 MW前后墙旋流对冲燃烧锅炉出现空气预热器入口和水冷壁两侧墙贴壁CO质量浓度较高的现象，结合就地勘测及性能试验数据进行了分析，并开展了燃烧优化试验。在静态燃烧调整的基础上，建立C层层操二次风门挡板开度与机组负荷的函数关系，并用机组负荷来修正原始逻辑中C层层操二次风门挡板开度。结果表明：造成空气预热器入口和水冷壁两侧墙贴壁CO质量浓度较高的原因是煤粉偏细、燃烧器与分离燃尽风的就地调整方式不合理以及C层层操二次风门挡板开度过大；高负荷下空气预热器入口CO质量浓度可以降至300 mg/m3以内，水冷壁两侧墙的贴壁CO质量浓度从58 000 mg/m3以上降至12 000 mg/m3以内；逻辑优化后机组在动态过程中降低了CO排放，燃烧优化效果较为明显。
    • 汽轮机与燃气轮机
  • 汽轮机与燃气轮机
    我国汽轮机产品的新进展与发展方向
    史进渊, 阳虹, 张宏涛, 方宇, 李军, 王宝来
    2021, 41(7): 542-550. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.07.003
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    从汽轮机产品发展的角度出发，对2010—2019年我国汽轮机一系列重要进展和下一步发展方向进行了评述，简要介绍了国外700℃火电汽轮机和1 700 MW级核电汽轮机的进展，总结了我国火电汽轮机、核电汽轮机和工业汽轮机的技术特点和新进展，提出了我国汽轮机技术下一步的发展目标和研究方向，包括发电效率50%以上机组的汽轮机、1 900~2 200 MW核电汽轮机及全速1 450~1 550 mm和半速2 000~2 300 mm长叶片。结果表明：2010—2019年，我国高参数660~1 240 MW火电汽轮机、1 000~1 755 MW核电汽轮机、工业驱动用与工业发电用汽轮机以及大容量汽轮机的功率、参数和末级长叶片取得了重要的新成就；国内基本形成了大功率火电汽轮机、核电汽轮机及工业汽轮机的自主化设计、国产化制造和批量化生产的能力。
    • 环保技术与设备
  • 环保技术与设备
    基于人工鱼群-径向基神经网络的NOx预测模型
    金秀章, 于静, 刘岳
    2021, 41(7): 551-557. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.07.004
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    针对燃煤电厂脱硝系统入口NOx质量浓度迟延较大、难以测量的问题，提出了人工鱼群算法（AFSA）优化径向基神经网络（RBFNN）预测模型。利用互信息确定模型输入变量，运用K-近邻互信息算法预估迟延时间；采用具有强泛化能力的RBFNN建立相空间重构的辅助变量和主导变量的预测模型，并运用AFSA确定RBFNN的最优参数组合，克服输入规律不明和参数随机性的影响。最后将AFSA-RBFNN预测模型与RBFNN、PSO-RBFNN预测模型进行对比验证。结果表明：AFSA-RBFNN预测模型的均方根误差、平均绝对百分比误差最小，运行时间最短，表明该模型的泛化能力、预测精度明显优于其他模型，并能够解决粒子群算法的局部收敛和运行时间长的问题。
  • 环保技术与设备
    燃煤电站炭基催化法再生热源方案的经济性分析
    程文煜, 刘梦宁, 邢德山, 许芸, 许浩杰
    2021, 41(7): 558-564. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.07.005
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    以某350 MW超临界机组为例，提出抽取再热蒸汽作为炭基催化剂再生热源的方案，并将换热后的高温蒸汽优先替代除氧器抽汽（方案1）或给水泵汽轮机抽汽（方案2）进行经济性分析。结果表明：100%热耗保证（THA）负荷下，2种方案下汽轮机的绝对内效率分别降低2.5%和1.8%，发电标准煤耗分别增加16.6 g/（kW·h）和11.9 g/（kW·h）；75% THA负荷下，2种方案下汽轮机的绝对内效率分别下降4%和2.5%，发电标准煤耗分别增加13.4 g/（kW·h）和17 g/（kW·h）；根据机组特点，较高负荷年运行时长占比大的机组可选择方案2，较低负荷年运行时长占比大的机组可选择方案1。
  • 环保技术与设备
    基于蒸汽压缩-分流的电厂烟气CO2捕集过程模拟优化
    郭李恒, 丁玉栋, 廖强, 朱恂, 王宏
    2021, 41(7): 565-571. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.07.006
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    通过Aspen Plus软件建立了2种基于蒸汽压缩-分流工艺的二氧化碳捕集工艺流程，并模拟研究了富液分流比、压缩机出口压力及分流富液入口位置对系统能耗的影响。结果表明：富液分流比与蒸汽压缩机出口压力存在最佳组合关系，以实现解吸塔顶蒸汽能量的最大回收；2种蒸汽压缩-分流工艺流程能够使单位CO2捕集量的再沸器负荷分别降低至2.231 GJ/t和2.078 GJ/t；与传统流程相比，蒸汽压缩-分流工艺流程1和蒸汽压缩-分流工艺流程2的总能耗可分别降低21.0%~21.6%和13.0%~17.7%；综合考虑碳捕集与压缩系统总能耗，塔顶蒸汽压缩后直接与富液分流换热的蒸汽压缩-分流工艺流程1具有更好的节能效果。
    • 新能源
  • 新能源
    一种耦合仿生翼型降噪机理研究
    谢鸣, 杨爱玲, 陈二云, 张文清
    2021, 41(7): 572-580. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.07.007
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    基于NACA0018翼型，将波状前缘、锯齿尾缘和表面脊状3种仿生结构进行耦合，形成WSR翼型，并采用大涡模拟和FW-H方法研究了WSR翼型在不同雷诺数和攻角下的流场和噪声特性。结果表明：在小攻角、低雷诺数下WSR翼型可降低噪声5 dB左右；在大攻角下，锯齿尾缘结构加剧了尾缘处流动掺混，改变了尾迹涡结构，降低了翼型尾缘处的涡量，进而使噪声降低8 dB左右。
  • 新能源
    不同吸气策略对风力机翼型动态失速特性的影响
    陈微圣, 孙晓晶
    2021, 41(7): 581-587. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.07.008
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    以NACA0012翼型为研究对象，采用Transition SST湍流模型和Simple算法模拟了高雷诺数下吸气控制对翼型失速特性的影响。设计了4种吸气策略，详细探讨了不同吸气策略对翼型动态失速的影响，并对比其所需能耗。结果表明：在相同动量系数下吸气控制对动态失速涡的抑制明显优于喷气控制；与喷气控制相比，采用吸气控制后翼型的平均升力系数可提高13%以上，平均阻力系数可降低80%；当采用开口向下的Sin函数策略时，翼型的等效升阻比最大。
  • 新能源
    弯曲翼缝对垂直轴风力机气动性能的影响
    张强, 缪维跑, 李春, 张万福
    2021, 41(7): 588-595. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.07.009
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    通过改变椭圆长短轴比来构造不同曲率的翼缝，并研究了翼缝开口宽度和不同曲率对垂直轴风力机功率系数和启动特性的影响。结果表明：在低尖速比、大攻角下弯曲翼缝翼型使流体重新附着于吸力面，有效延缓了流动分离，使扭矩波动减小，且扭矩系数较原始翼型显著提高；与原始翼型相比，弯曲翼缝翼型的最佳尖速比较低，风力机运行环境更加稳定。
    • 材料研究
  • 材料研究
    GH750和Haynes 282在750℃水蒸气中的氧化行为研究
    倪一帆, 杨昌顺, 王苗苗
    2021, 41(7): 596-601. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.07.010
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    在750℃水蒸气中开展GH750和Haynes 282的氧化行为研究。利用增重法获得2种合金的氧化动力学规律，利用扫描电子显微镜和能谱仪分析氧化物的形貌和元素分布，利用X射线衍射仪对合金表面氧化物进行物相分析。结果表明：2种合金的氧化动力学行为基本符合抛物线规律，其中GH750的抗水蒸气氧化性能优于Haynes 282；GH750和Haynes 282表面氧化层主要由Cr2O3和少量（Ni，Co） Cr2O4、TiO2组成，氧化层/基体界面存在主要由Al2O3和TiO2组成的内氧化区，靠近界面附近的基体内部出现了明显的贫铬区。
  • 材料研究
    超临界二氧化碳环境中耐热材料的腐蚀行为研究
    桂雍, 梁志远, 郭亭山, 王梦瑶, 赵钦新, 王硕
    2021, 41(7): 602-608. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.07.011
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    选取5种典型耐热材料T91、VM12、Super 304H、Inconel 617和Sanicro 25为实验材料，在600℃、15 MPa条件下进行超临界二氧化碳腐蚀实验。通过分析天平获得耐热材料增重量变化；利用拉曼光谱仪、X射线衍射仪和辉光放电光谱仪对耐热材料表面腐蚀产物进行物相和成分表征；利用电子显微镜进行表面和断面形貌观测，最后分析耐热材料的腐蚀行为。结果表明：T91和VM12符合抛物线型腐蚀动力学规律，Super 304H、Inconel 617和Sanicro 25则增重量不明显，没有明显规律；增重量与耐热材料的Cr质量分数呈反比关系；在高温超临界二氧化碳环境中耐热材料发生了氧化和碳化反应；T91和VM12没有贫Cr现象，而Super 304H、Sanicro 25和Inconel 617则具有明显的贫Cr区域，且贫Cr区域厚度由小到大依次为：Inconel 617
    • 水轮机技术
  • 水轮机技术
    混流式水轮机空化声发射信号的混沌特性分析
    刘忠, 蒋盈, 邹淑云, 陈莹, 刘振, 李志鹏
    2021, 41(7): 609-616. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.07.012
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    针对水轮机空化过程中声发射信号表现出的强烈非线性和非平稳性，提出了水轮机空化声发射信号的混沌特性分析方法，研究了混流式水轮机空化声发射信号的混沌特征及其变化规律。基于混流式水轮机模型空化试验采集了不同空化状态下典型测点处的声发射信号，检验其混沌性后进行相空间重构，计算得到重构信号的关联维数和最大Lyapunov指数，分析了这2种混沌特征参数随水轮机空化状态变化的规律，明确了水轮机空化声发射信号的混沌特征参数与空化状态之间的对应关系。结果表明：关联维数和最大Lyapunov指数不仅可以定性地表征空化状态，而且可以定量地描述空化程度；这2种混沌特征参数受单位转速的影响比受导叶开度的影响更大。