动力工程学报

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综述

超临界二氧化碳布雷顿循环研究进展

纪宇轩, 邢凯翔, 岑可法, 倪明江, 肖刚

2022, 42(1): 1-9. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.01.001

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超临界二氧化碳布雷顿循环的循环效率高(可达50%)、系统结构紧凑、压缩耗功少、降本潜力大，可与化石能源、核能和太阳能等多种形式热源相结合，应用前景广阔。从关键部件和循环系统的角度综述了国内外超临界二氧化碳布雷顿循环在热源设备、动力设备、回热设备、冷却设备以及设计优化等方面的研究进展，分析了超临界二氧化碳关键部件的实验测试结果、示范系统和遇到的技术瓶颈等，并展望了今后的研究、系统示范和应用趋势。

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综述

碳中和背景下综合智慧能源发展趋势

陆王琳, 陆启亮, 张志洪

2022, 42(1): 10-18. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.01.002

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为分析碳中和背景下综合智慧能源的发展趋势，介绍了国内外综合智慧能源发展状况，阐述了综合智慧能源的内涵及技术架构，将综合智慧能源关键技术归纳为能源生产、能源输送、能源存储、能源消费和能源智慧化等5个方面的技术，分析总结了各技术的发展现状和核心问题，提出了加强综合智慧能源统筹规划、推动关键技术及设备的国产化、促进综合智慧能源市场完善及推动用户侧能源服务发展的建议。

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锅炉技术

煤热解过程中汞和硫的释放特性

苏银皎, 滕阳, 张锴, 苏欣欣

2022, 42(1): 19-26. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.01.003

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采用热分析和动力学分析方法，选取宁武煤田某洗煤厂原煤及其洗选产物为研究对象，考察了在煤热解过程中汞和硫的释放特性。结果表明：汞和硫释放与煤成分有关，在相同热解条件下煤泥和精煤中汞和硫释放率大于矸石和原煤；汞和硫的释放特性受其赋存形态的影响，煤中汞和硫均以无机物结合态为主，精煤和煤泥中的汞更易在低温阶段释放；汞和硫释放率均随温度升高而提高，汞与其赋存体的结合程度弱于硫，温度为500 ℃时汞释放率已经超过50%，而800 ℃下硫释放率仅为20%左右；反应时间对汞和硫释放率的影响不大；在煤热解过程中汞释放的反应活化能低于硫，热分析实验结果与动力学推断相吻合。

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汽轮机与燃气轮机

某汽轮机补汽阀流场数值模拟及改进

何峥梁, 张雪, 赵洪羽, 刘云锋, 王健, 马天吟, 黄典贵

2022, 42(1): 27-33. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.01.004

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对某汽轮机补汽阀进行流场数值模拟计算，对比分析不同开度下阀门内部流场结构及壁面压力脉动，并通过改进阀门结构来改善流体的流动特性。结果表明：结构改进前, 在中大开度下，流场蒸汽压力呈周期性剧烈变化，压力脉动的频率成分非常复杂；结构改进后，流场内涡流区域减小，压力脉动幅值显著下降，流动稳定性提高，压损减小，阀门通流能力得到提升，为补汽阀的结构设计和改型提拱了参考。

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汽轮机与燃气轮机

脉冲射流抑制叶栅二次流损失的数值研究

赵树, 陈榴, 戴韧

2022, 42(1): 34-42. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.01.005

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在栅前端壁设置射流孔并引入方波函数和正弦函数射流，通过数值模拟分析了方波函数射流占空比以及正弦函数射流时均动量系数、振幅、频率对二次流损失的影响。结果表明：在方波函数射流占空比为0.6时，方波函数射流的时均总压损失可以保持与定常射流近似的效果，而其所需射流质量流量仅为定常射流质量流量的60%；当振幅a=0.2、频率F⁺=0.5、时均动量系数C_μ=0.05%时，正弦函数射流可近似达到定常射流的最佳流动控制效果，其所需射流质量流量仅为定常射流质量流量的70.7%。

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监测与测量

基于CAE和CNN的变工况下滚动轴承智能故障诊断研究

周文宣, 刘洋, 邓敏强, 丁雪, 邓艾东

2022, 42(1): 43-48. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.01.006

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针对变工况下滚动轴承的状态评估问题, 提出了一种基于卷积神经网络(CNN)和卷积自编码(CAE)的故障诊断方法：首先将单一工况下有标签的数据和变工况下无标签的数据输入到CAE的编码器中，得到特征参数矩阵F；然后将由单一工况下数据得到的F输入到CNN轴承故障诊断模型中，得到状态类型并计算损失，将由全部数据得到的F输入到CAE的解码器得到重构数据并计算损失，根据这两个损失之和进行反向传播训练；最后将变工况下的数据输入到CAE编码器和CNN模型中得到状态类别。结果表明：CAE使不同工况下的数据经过编码器后得到的F分布更为接近，CAECNN模型的故障诊断准确率高于97%，可有效应用于变工况下滚动轴承的智能故障诊断。

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环保技术与设备

氨法脱硫系统排放细颗粒物的异质核化特性

郭阳, 凡凤仙, 张超, 赵庆杰

2022, 42(1): 49-55. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.01.007

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为适应燃煤电站细颗粒物超低排放的需求，结合氨法脱硫工艺及其排放细颗粒物的特性，考虑直接沉积和表面扩散成核机制，建立水蒸气在同时含有球形不溶核与多种可溶组分的细颗粒物表面异质核化的理论模型，并对细颗粒物的异质核化特性开展数值模拟研究。结果表明：当可溶组分由硫酸铵和硫酸氢铵组成时，随着硫酸铵质量分数的增加，临界成核自由能和临界晶核半径均增大。颗粒的临界晶核半径随着球形不溶核半径的增大而减小，这与不可溶球形颗粒差异显著。随着硫酸铵质量分数的增加，成核速率降低，成核临界饱和度升高。当球形不溶核半径小于0.1 μm时，成核临界饱和度随球形不溶核半径的增大而迅速减小；当球形不溶核半径大于0.1 μm时，成核临界饱和度对球形不溶核半径不再敏感。

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环保技术与设备

高盐废水回用于脱硫系统对脱硫性能影响的实验研究

马双忱, 李洋, 辜涛, 龚春琴, 何川, 樊帅军, 徐昉

2022, 42(1): 56-66. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.01.008

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针对脱硫系统废水零排放中高盐废水重复利用的问题，通过搭建小型实验台，研究高盐废水回用于脱硫系统对其脱硫效率、石膏品质、浆液黏度及石灰石活性等的影响规律。结果表明：在脱硫效率实验中，石灰石浆液中添加单盐分后，浆液对酸性气体SO₂的缓冲性能提高，pH波动范围更小，脱硫效率提高；在相同浓度下，钠盐促进SO₂吸收传质效果更明显，尤其是Na₂SO₄；相比不加盐分的石膏晶体，增加单种盐分后脱硫石膏晶体的形貌品质更好；从黏度影响气液传质系数的角度出发，盐分中的镁盐对传质影响显著，应控制镁盐浓度低于1 mol/L；浆液中的盐分NaCl能够促进石灰石溶解，而MgCl₂、CaCl₂对石灰石的溶解具有抑制作用，且不同盐分对石灰石离解效果的影响差异较大。

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环保技术与设备

燃煤电厂脱硫废水分型与浓缩过程的盐类析出规律

张娟, 曹兆军, 史海红, 刘德育, 孙浩, 赵亮, 赵鋆, 常静宇

2022, 42(1): 67-74. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.01.009

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为揭示石灰石-石膏法脱硫废水强制蒸发过程的盐类析出规律，将我国多个电厂脱硫废水的化学组成划分为硫酸盐型的氯化钠亚型、硫酸镁亚型及氯化物型的氯化钠亚型3个典型体系，对3个分型的典型废水在模拟常压(101.3 kPa)和负压(50 kPa)下进行定压强制蒸发，获得了液相密度、沸点升、液相组成和析出固相等的蒸发浓缩和析盐规律。结果表明：硫酸盐型废水蒸发主要析出物的顺序为硫酸钙、硫酸镁、氯化钠，氯化物型废水蒸发主要析出物的顺序为硫酸钙、氯化钠；在蒸失率80%以下时，废水蒸发过程中主要析出物为硫酸钙盐，在蒸失率80%以上时，可实现氯化钠的大量析出；硫酸盐型硫酸镁亚型较氯化物亚型更难析出氯化钠。

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系统工程

多热电联产机组建模及热电动态耦合特性分析

田亮, 冯荣荣

2022, 42(1): 75-82. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.01.010

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为解决多热电联产机组发电与供热、供汽负荷存在强耦合、对象兼有大惯性大迟延、系统时变非线性等多种复杂特性而难以控制的问题，采用机理分析方法建立某300 MW机组各主要动态环节的能量平衡微分方程，并依据设计和运行数据确定模型参数，建立了适用于全负荷工况的动态模型，并将机组实际输入信号引入模型，通过对比模型输出与对象实际输出曲线的误差，验证了模型的准确性。采用控制输入扰动仿真实验和工作点线性化的方法分析模型结构特点，阐述发电-供热-供汽负荷耦合特性及其在不同工况下非线性变化的规律。结果表明：对象耦合特性主要体现为中压缸排汽侧的三通耦合，非线性主要表现为输入对输出静态增益随工况点不同而显著变化的特性。

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系统工程

光-气互补冷热电联供系统容量配置与运行研究

杜传铭, 陈孟石, 杜尚斌, 胡永锋, 赵义军

2022, 42(1): 83-93. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.01.011

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以某商业综合体为研究对象，依据园区供冷、供暖和过渡季的负荷需求，构建了光-气互补冷热电联供系统(Hybrid CCHP)。从能源、经济和环境方面建立综合指标，采用遗传算法对系统的驱动设备容量配置进行优化，比较了在以热定电和以电定热、有无太阳能互补以及有无储能情况下系统一次能源节约率、年运行总成本节约率以及CO₂减排率情况。结果表明：通过遗传算法优化后的Hybrid CCHP各评价指标显著优于燃气冷热电联供系统(CCHP)；采用阶梯释能模式能够进一步提高系统的经济性。

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系统工程

超临界流体流动加速效应及其判别式研究进展

黄宇, 段伦博

2022, 42(1): 94-100. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.01.012

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为从本质上解释传热恶化现象，对当前流动加速效应及其判别式的研究进展进行了综述。对常规直管内所采用的流动加速判别式及其阈值进行总结，讨论了在分析传热特性时判别式存在的问题，进而探究了非常规管内的流动加速效应。目前，关于流动加速判别式及阀值的选取还未达成共识，当前的流动加速判别式均不能直接应用于非常规管。U形弯头的存在会抑制流动加速效应对传热的影响，而由直管理论推导得到的流动加速判别式不能反映该现象。

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