动力工程学报

Select

基础研究

低气压条件下甲烷预混燃烧CO和NO生成机理研究

张井坤, 杜勇博, 于吉明, 刘雪敏, 邓磊, 车得福, 笪耀东

2023, 43(10): 1247-1253. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.001

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究低气压条件对甲烷预混燃烧中CO和NO_x生成特性与生成路径的影响,采用Chemkin软件进行详细数值模拟研究。通过采用Python语言自编程序调用最新光谱数据计算普朗克平均吸收系数,并导入Chemkin软件中来提升辐射传热的计算精准度。结果表明:采用Konnov0.6化学反应机理与所提出的辐射模型中普朗克平均吸收系数计算方法可以准确预测低气压条件下甲烷燃烧的温度、NO和OH质量浓度分布;随着气压的降低,甲烷与空气预混燃烧时炉膛前部温度逐渐降低,而炉膛后部温度逐渐增加;气压降低导致CO生成速率增加和消耗速率减小,两者共同作用导致CO生成量增加和燃尽率降低;甲烷与空气预混燃烧生成的NO主要来自快速型和NNH型,且快速型和NNH型路径的贡献随着气压降低略有增加。

Select

基础研究

12Cr1MoV钢受热面管的剩余寿命研究

王峥, 王延峰, 张作贵

2023, 43(10): 1254-1259. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.002

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

对已运行10万h的某机组12Cr1MoV钢高温过热器受热面管进行理化检验,对比不同方法预测出的此管的剩余寿命。结果表明:该受热面管常规力学性能均符合标准要求,其损伤等级达到3级;损伤累积法的评估结果更能准确地反映材料的实际寿命;结合材料组织老化分析结果,综合评估此机组12Cr1MoV钢高温过热器受热面管的剩余寿命约为6.5万h。

Select

基础研究

国产主蒸汽管道用P92钢的持久性能研究

侍克献, 张作贵, 田根起, 王延峰, 谈建平, 刘长军

2023, 43(10): 1260-1267. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.003

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

对3个批次主蒸汽管道用P92钢开展了系列温度和应力条件下的持久试验,其中最长持久试验时间达到28 000 h。分别采用等温线法、Larson-Miller参数法和Wilshire法对持久性能进行预测,采用等温线法外推的结果介于后两种方法之间,采用Larson-Miller参数法的预测结果高于实际试验数据,而采用Wilshire法的预测结果过于保守。根据试验数据和日本国立材料研究所(NIMS)数据的比较情况以及3种预测方法的10万h持久性能预测结果,认为国产P92钢的持久性能与NIMS和欧洲蠕变委员会(ECCC)的数据比较接近。在进行长时持久性能预测时应选择合适的预测方法,且采用分区处理方法可以提高预测精度。

Select

动力设备与系统

墙式锅炉屏式过热器低负荷热偏差特性数值模拟研究

杨雨, 刘岗, 刘欣, 张超群, 李文甲, 王赫阳

2023, 43(10): 1268-1275. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.004

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为缓解热偏差造成的锅炉屏式过热器超温爆管现象,研究了某600 MW超临界墙式对冲燃烧锅炉屏式过热器的热偏差特性,分析了此锅炉屏过热偏差的形成机理并给出优化方案。为克服燃烧器与锅炉间巨大尺寸差异的限制,使计算结果准确体现燃烧器设计对炉内流动与热偏差分布的影响,首先提出一种分别模拟计算燃烧器与锅炉,以燃烧器出口平面计算结果作为锅炉燃烧器入口边界条件的计算方法,并提出了降低中层燃烧器风量及调整锅炉左右侧燃烧器风量的方法,以降低屏过高热偏差区域的烟气通量。结果表明:由于相邻燃烧器旋流相互作用,在炉内形成2束较为集中的烟气流,使高温烟气在流经屏过时形成左低右高的双峰形吸热分布,这是形成屏过双峰形热偏差分布的主要原因;所提出的2种风量调整方法均可有效降低屏过热偏差峰值,大幅降低屏过超温爆管的风险。

Select

动力设备与系统

基于准东煤富氧燃烧的660MW超超临界锅炉热力系统结构优化分析

卢雄, 魏博, 王建江, 程泽宁, 刘坤朋

2023, 43(10): 1276-1284. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.005

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为在已建成锅炉上开展富氧燃烧,以燃用准东煤的某台660 MW超超临界燃煤锅炉为研究对象,构建了准确的热力计算模型,分析了不同氧气体积分数下各级受热面传热特性的变化情况。基于计算结果,提出了各受热面的结构优化方案。结果表明:当氧气体积分数从21%增加至30%时,高温过热器受热面的传热量增加20.08%,高温再热器受热面的对流传热量增加28.90%,低温再热器受热面的对流传热量减少6.72%,低温过热器受热面的对流传热量减少9.90%,省煤器受热面的对流传热量减少13.72%;在结构优化后,烟气流通截面积平均值减小了27.50%,而各级受热面面积平均值减小了15.10%。

Select

动力设备与系统

叶片弯、扭、掠造型规律对透平级气动性能的影响

邱庆辉, 付亚玮, 李博, 黄典贵

2023, 43(10): 1285-1293. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.006

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

基于动、静叶的最佳匹配原则,以改型后的某高压透平首级为研究对象,对静叶分别进行弯、扭、掠改型,并通过正交优化试验得到与静叶处于最佳匹配的动叶扭转规律,采用数值模拟的方法研究了不同的造型对流场的调控机理以及对透平气动性能的影响。结果表明:静叶正弯、反扭、后掠改型并匹配优化后的扭动叶,透平级总静效率和总总效率均有所提升,静叶中后部径向压力梯度和叶片出口熵增减小,静叶、动叶出口总压损失系数也减小。

Select

动力设备与系统

直接空冷系统风机群入口流量特性实验研究

罗智凌, 姚琦, 刘吉臻

2023, 43(10): 1294-1302. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.007

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对直接空冷风机入口流量下降问题,搭建了直接空冷风机阵列1[DK]∶10等比例缩小实验系统,进行了风机群分区频率调节实验。使用经验模态分解法对环境风速、风向进行预处理后,计算了用于衡量风机容积损失的风机容积效率,最后采用随机森林回归算法对实验结果进行泛化并估计不同工况下的风机容积效率。结果表明:直接空冷系统中风机容积效率受位置、运行方式、风机频率及环境风速的影响;在环境风影响下,风机群迎风风机的容积效率随环境风速的增大而减小,背风风机的容积效率随环境风速的增大而上升。不同风机频率及环境风速下的风机容积效率曲线为直接空冷系统风机群的节能运行提供参考。

Select

动力设备与系统

盘管式核主泵高压冷却器的流致振动分析

韩冬傲, 金刚, 浦承皓

2023, 43(10): 1303-1307. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.008

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

采用计算流体动力学方法对单个盘管进行了流场分析,并将分析结果应用于盘管的流致振动评定。采用有限元软件Ansys Workbench进行盘管的模态和振型分析,根据盘管管束的固有频率、运行参数和评定依据,对高压冷却器的流致振动特性进行了评定。结果表明:盘管式高压冷却器管束的固有频率、振动幅值均处于安全范围内,可避免由漩涡脱落产生的振动;盘管式换热管外侧的横向流速小于流体弹性失稳临界流速,不会发生流体弹性失稳;湍流抖振的频率及其产生的峰值振幅均远小于限值,不会因湍流抖振导致设备失效。

Select

新能源与储能

串列式双风轮风电机组气动特性建模及仿真

胡阳, 王浩楠, 房方, 许昱涵, 刘吉臻

2023, 43(10): 1308-1315. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.009

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对水平轴串列式双风轮风电机组多输入多输出(MIMO)复杂非线性气动特性,提出了一种前后风轮干涉条件下的双风轮风电机组气动MIMO系统全工况分段仿射自回归(PWARX)建模方案。结合所搭建的双风轮风电机组半物理仿真平台进行运行仿真和测试验证,分析了该模型在不同工况场景下的输出值对实际值的跟踪精确度。结果表明:所建立的双风轮风电机组气动MIMO系统的PWARX模型对双风轮风电机组全工况气动特性具有高精度的全局逼近能力。

Select

新能源与储能

大规模火电CCUS应用的经济性评估及提升研究

刘骏, 袁鑫, 陈衡, 潘佩媛, 徐钢, 王修彦

2023, 43(10): 1316-1325. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.010

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对大规模开展火电CCUS改造的经济可行性问题,提出CO₂制甲醇的效益提升路径,设定了即刻改造、2025年改造和2030年改造3个不同改造时间的方案,基于西北某省电网公司的火电装机及火力发电量规划数据,进行了经济敏感性分析。结果表明:根据改造时间的不同,CCUS全流程改造将使全省电价上涨0.077 8~0.101 0元/(kW·h),当政府补贴达到240元/t时,方案1与方案2的电价分别上涨0.031 1元/(kW·h)和0.026 9元/(kW·h),方案3仅上涨0.000 6元/(kW·h);若将捕集的CO₂用于制甲醇,1 t CO₂因为氢气消耗和制取甲醇产生的支出与收益分别为846.04元和2 661.73元,额外电耗带来的购电成本为37.81元/t;若将国家补贴等因素考虑在内,经济效益最佳的方案3几乎可实现火电零成本脱碳。

Select

数字化与智能化

采用分数阶域MFL-Net的机械智能故障诊断方法研究

时培明, 焦阳, 陈卓, 许学方, 李瑞雄, 谯自健

2023, 43(10): 1326-1334. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.011

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

提出了一种分数阶域多尺度特征卷积神经网络的智能诊断方法。首先,对原始振动信号进行分数阶傅里叶变换(FRFT),获得多个分数阶次下振动数据的时频特征;其次,构建具有多尺度特征学习模块的轻量级卷积神经网络(MFL-Net),进一步从分数阶域时频特征中提取故障信息,通过训练获得诊断模型并应用于故障识别;最后,通过离心泵和滚动轴承故障数据集对所提方法的有效性进行验证。结果表明:所提方法可以有效提取非平稳信号中的故障特征,并实现故障的准确诊断。

Select

绿色低碳

垃圾电厂脱酸塔臭氧脱硝工艺研究

李永华, 黄涛

2023, 43(10): 1335-1342. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.012

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

采用臭氧协同半干法研究了垃圾电厂脱酸塔内的臭氧氧化过程,分析了降温过程、臭氧管道和喷嘴布置方式对混合流场的影响,对比了不同布置方案下的氧化效率,并分析了臭氧主管道高度对氧化效率的影响。结果表明:脱酸塔内喷入质量流量为0.2 kg/s的水后可以达到臭氧合适的反应区间,同时塔内温度降幅不大;在臭氧管道布置在上方、喷嘴向下喷入的方式下臭氧在塔内整体分布和流场较好;随着O₃/NO质量流量比由1增至3,在管道中央布置方式下氧化效率由38.12%提高到94.31%,在管道贯穿布置方式下氧化效率由38.66%提高到94.72%,氧化效率均逐渐提高,但其增速均逐渐减小;随着臭氧主管道下移,氧化效率有轻微波动,但大部分维持在94%~96%内。

Select

绿色低碳

CO对NH₃还原NO过程的影响与机理研究

舒淘, 苏胜, 贾萌川, 于娟, 张忠孝, 汪一, 胡松, 向军

2023, 43(10): 1343-1351. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.013

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为揭示CO对NH₃还原NO过程的影响,在不同CO体积分数下对NH₃还原NO过程进行了实验与模拟研究。实验结果表明:无氧气氛中存在CO时,对1 400 ℃以下NO还原率无显著影响;CO可提高1 400 ℃以上的NO还原率。在低氧体积分数条件下,CO的存在能扩展NH₃还原NO反应的温度窗口,使其在1 400 ℃以上仍保持高NO还原率。在高氧体积分数条件下,CO仅使最佳脱硝温度向低温移动,并使脱硝温度窗口变窄。模拟结果表明:在无氧及低氧体积分数条件下,1 400 ℃以上时CO可促进NH₂与CO反应生成HNCO,随后HNCO转化为NCO后将NO还原,增强了NO还原过程;高氧体积分数条件下,CO可在较低温度下促进OH、O等基团产生,保证NH₂生成及其还原NO过程进行;但温度升高会加快CO与OH反应产生H,H与O₂反应产生大量O,加速了NH₂氧化,导致NO还原率迅速降低。

Select

绿色低碳

基于延迟特性的NO_x浓度软测量与喷氨优化

林伟俊, 李敏, 赵畅, 崔庆伟, 梁银河, 竹小锋, 吴可泽, 杨建国

2023, 43(10): 1352-1362. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.014

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对NO_x浓度测量延迟导致NO_x排放浓度波动较大的问题,为提升脱硝系统运行的稳定性,试验分析了NO_x浓度测量的延迟时间和锅炉关键控制参数改变后SCR入口NO_x浓度的响应时间,建立了表征锅炉运行动态特性的SCR入口NO_x浓度软测量的数据结构,进一步建立了基于XGBoost算法的动态工况下SCR入口NO_x浓度实时软测量模型。结果表明:SCR入口NO_x质量浓度的测量延迟时间约为1 min,软测量模型能够提前近1 min得到实际NO_x质量浓度,软测量曲线与实际曲线具有理想的跟随性和准确性;软测量模型在660 MW机组上投入应用后,喷氨流量曲线和NO_x排放质量浓度曲线的稳定性得到显著提升。

Select

绿色低碳

ZIF-8多孔材料吸附CO₂的格子Boltzmann模拟

杨会盼, 金晶, 赵健, 侯封校, 丁正浩, 朱杰

2023, 43(10): 1363-1370. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.015

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

基于格子Boltzmann方法,在表征体元尺度上研究了ZIF-8材料吸附烟气中CO₂的流动耦合传质过程。分别采用二维D2Q9、D2Q5模型描述速度场和浓度场,分析了ZIF-8吸附剂粒径在0.05~0.20 mm、孔隙率在0.50~0.80以及颗粒排列方式对CO₂吸附性能的影响,并描述了吸附床中的流动、扩散以及吸附现象。结果表明:粒径越大,吸附床中对流作用越强,吸附平衡所需时间减小;孔隙率越小,局部流速增大越明显,为避免流速过大造成局部吸附不充分,工程应用中宜采用孔隙率较大的ZIF-8吸附剂;与采用随机排列和错列排列相比,顺列分布时可有效缩短达到吸附平衡所需的时间;对CO₂吸附量影响的敏感性依次为孔隙率>排列方式>粒径,因此在实际应用中应首先考虑对ZIF-8孔隙率的选择。

Select

绿色低碳

LaMnO₃钙钛矿型复合氧化物催化氧化燃煤烟气单质汞的性能研究

彭德骏, 周子健, 曹田田, 周玥, 刘磊, 刘小伟, 徐明厚

2023, 43(10): 1371-1376. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.016

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为充分利用锰氧化物在低温下的高活性以及钙钛矿结构较强的表面活性氧流动能力,采用合成的LaMnO₃来处理燃煤烟气中的汞,并对合成的LaMnO₃进行一系列的物理化学特征表征。结果表明:催化剂比表面积较小,但其表面的氧浓度高于理论值,且锰离子呈+3价与+4价的混合价态;催化剂表面可参与汞氧化过程的的活性氧较少,但流动性较强,体积分数3%的O₂足够使催化剂维持高氧化率;HCl可以显著增强催化剂对单质汞的催化氧化活性,说明催化剂表面的大部分氧物种均可与HCl反应生成有利于单质汞氧化的活性氯。

Select

综合能源系统

抽汽再热循环的热力性能分析

井芳波, 杨宇, 尹刚, 卫栋梁, 张伟荣, 洪安尧, 雷晓龙

2023, 43(10): 1377-1381. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.017

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了提高特殊汽轮机组的整体经济性水平,以55 MW级垃圾焚烧发电汽轮机组为研究对象,采用提高主汽压力和抽汽再热循环的措施,定性研究了不同再热汽源抽汽点的位置、再热温度和再热压力对机组经济性的影响,计算了不同方案下的热力性能。结果表明:提高主汽压力并采用抽汽再热循环可大幅提高机组的经济性水平;在相同锅炉吸热量下,方案3和方案4的机组出力比方案1分别高5.46%和6.61%,方案4的机组出力比方案3高1.15%。

Select

综合能源系统

热电联产机组热电解耦改造方案的调峰特性及能耗分析

张红昌, 薛小军, 徐钢, 赵长存

2023, 43(10): 1382-1390. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.10.018

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以某电厂330 MW抽汽凝汽式汽轮发电机组为研究对象,计算分析了低压缸切缸、高低压旁路改造、增设储热罐、电锅炉及吸收式热泵5种改造方案对供热机组安全运行可行域及热电解耦能力的影响规律,并采用EBSILON建立案例机组的热力学模型,模拟了各改造方案的能耗状况。结果表明:5种改造方案均可使热电联产机组的安全运行可行域增大,其中两级旁路改造方案的机组最大供热能力增幅最大;除低压缸切缸改造外,其余4种方案的热电解耦能力均有不同程度的提高,其中电锅炉改造方案在电热负荷较低时的热电解耦能力最强;在相同条件下,各改造方案的机组标准煤耗量由高到低分别为电锅炉、两级旁路、低压缸切缸、储热罐和吸收式热泵。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

过刊目录