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中国电机工程学报 2008年第02期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志热能工程

中心给粉燃烧器在燃用烟煤1025t／h锅炉上的应用1-7

摘要：针对某厂燃用烟煤的1025t／h锅炉低负荷稳燃能力差，相邻燃烧器之间流场容易干扰的问题，进行了实验室冷态试验及工业试验研究，并将下层8只燃烧器改造为中心给粉燃烧器。结果表明：在外二次风叶片角度为35°时，中心给粉燃烧器有合适的中心回流区，既能防止相邻燃烧器的相互干扰，还能保证煤粉的及时着火和稳定燃烧，而双调风燃烧器在正常运行条件下没有回流区。与双调风燃烧器相比，沿射流方向的燃烧器中心区域，中心给粉燃烧器的烟气温度和升温速率较高，O2和NOx浓度较低；靠近侧墙水冷壁区域，中心给粉燃烧器的O2浓度较高，烟气温度较低。下层8只燃烧器改造后，锅炉热效率提高了1．03％，NOx排放量降低了13．74％，锅炉可以在110MW电额定负荷下不投油稳定运行。

基于全工况性能的冷热电联产系统效率指标比较8-13

摘要：冷热电联产（combined cooling，heat and power，CCHP）系统的效率评价指标对其优化设计、经济运行等至关重要。基于小功率燃气轮机为核心的CCHP系统基本元件的变工况典型解析特性，对比分析了CCHP系统当量烟撤率、经济火用效率、总能利用率、节能系数等“效率”形式及其影响因素。采用不同的效率指标评价以小功率燃气轮机为原动力的2类CCHP系统的全工况性能，以说明不同效率指标的差异。分析表明，前述效率形式都不能给出完全合理的评价结果。但相对而言，节能系数能比较合理评价文中所述两种CCHP系统的优劣，但部分评价结论仍存商榷之处；CCFIP系统的部件匹配及经济运行，可综合按全工况节能系数及经济[火用]率来评价。

工业半焦水蒸气活化孔隙结构的变迁14-19

摘要：为进一步改善工业半焦的孔隙结构，增强吸附性能，对两种工业半焦样品进行了水蒸气活化实验并运用PoreMaster-60型孔隙度分析仪对样品活化前后的孔隙结构进行了分析。分析结果表明，工业半焦经过水蒸气活化之后孔隙进一步发展，结构趋于完善合理。2个样品的压汞法分析比表面积和注汞体积分别是活化前的4倍和3倍多；样品经过活化之后微孔容积和比表面积明显增多，孔半径小于10nm的注汞体积百分数较活化前增大1倍多，显示出活化过程的造孔、通孔作用大于扩孔作用。活化样品在孔半径为3nm附近形成孔的密集分布。通过对样品的分形维数进行计算分析表明，工业半焦活化前后均具有分形特征，活化样品的分形特征更为显著，分形维数进一步增大。

水煤浆再燃对炉内灰渣沉积的影响20-26

摘要：针对1台采用水煤浆再燃锅炉，现场采集了再燃和均等配风2种工况下灰渣沉积样品和对应的飞灰颗粒，X射线衍射仪和扫描电镜及能谱仪分别用来鉴定样品的晶相组成和形貌特性以及部分颗粒的元素组成。结果表明，水煤浆再燃时再燃燃烧器附近颗粒接受到的入射热流较低，煤焦颗粒氧化燃尽时间较长，为煤焦颗粒内部含铁矿物质与其他硅酸盐矿物质相互作用提供了更长的作用时间；再燃产生的局部还原气氛，使得独立于煤焦颗粒的外部黄铁矿颗粒氧化过程延长，中间产物铁硫氧共熔体（Fe-S-O）的存在时间延长；再燃区燃烧器附近矿物质颗粒接受到的入射辐射热流较低，方解石和黄铁矿颗粒的破碎在一定程度上降低，相对于非再燃工况更易生成较大颗粒的铁、钙灰颗粒。飞灰颗粒形貌表明，再燃工况下飞灰大颗粒较非再燃工况下多，且形状更复杂。

中国电机工程学报杂志工程热物理

喷动流化床颗粒混合特性的三维直接数值模拟33-38

摘要：采用离散元方法，对喷动流化床内的颗粒混合特性进行了三维直接数值模拟。气相场采用欧拉方法，固相场采用拉格朗曰方法；对每一个颗粒考虑了碰撞力、携带力和重力；颗粒碰撞采用软球模型。模拟喷动流化床上下两层颗粒的运动和混合过程，揭示颗粒的混合机制，同时提出表征颗粒混合质量的重要特征参数，并考察了喷动气速和流化气速对颗粒混合的影响。结果表明：由喷动气射流带动而形成的颗粒内循环是颗粒混合的机制；增加喷动气速度和流化气速度均有助于颗粒混合，使颗粒达到完全混合的时间减少且混合更均匀。

基于科艾定律的燃烧指标的实验研究39-42

摘要：运用基于科艾（Kooij）定律而非Arrhenius定律的燃烧特征方程和一种特殊因子（温度平方与升温速率之比乘以燃烧加速度与燃烧速率之比）研究不同升温速率和颗粒尺寸实验条件下的燃烧特性。使用德国的NETZSCH STA 409C热重分析仪进行2组实验——5种不同升温速率（10，20，30，40及50K·min^-1）和5种不同的颗粒尺寸（〈72，72～100100～120，120—180及180-225μm）。实验表明了随着升温速率的增加，温度延迟增加，灰分含量减少，燃尽温度增加：随着颗粒尺寸的减小，挥发分开始析出并燃烧的温度降低，燃烧峰值提高，燃烧峰宽变窄，灰分含量增加。

氧量对典型生物质燃烧特性的影响43-48

摘要：采用热重-质谱联用仪对稻秆、玉米秆和玉米芯3种生物质的燃烧特性进行了实验研究，讨论了氧量对其燃烧特性的影响，提出采用相对失重速率来描述其燃烧特性指数。结果表明：氧量对燃烧模式有一定的影响。稻秆和玉米芯燃尽温度受氧量影响明显，而玉米秆则相反。对于同一种生物质，随着氧量的增加，综合燃烧特性指数增大，各气体析出温度范围减小，析出终温增大，氧量对3种生物质主要燃烧气体产物析出的影响程度依次为：稻秆〉玉米芯〉玉米秆。3种生物质的燃烧过程可采用2段1级反应模型来很好地描述，在不同氧量条件下，3种生物质的燃烧活化能E与指前因子A存在动力学补偿效应。

加入甲烷促进选择性非催化还原反应的机理验证和分析49-54

摘要：通过敏感性和反应途径分析，修正了AA机理模型的部分反应参数，并利用实验结果及文献数据进行了验证，进而利用修正后的机理模型对加入CH4的选择性非催化还原（SNCR）反应进行深入分析。分析结果表明修正后的模型可准确模拟加入CH4的SNCR反应。在SNCR反应中加入CH4，其氧化反应使得OH和HO2等基元含量增加，激发了NH3形成NH2，在较低温度下促进了SNCR反应，减少了氨泄漏。CH4与NH3的氧化过程形成竞争，导致较高喷氨量时反应温度窗口向高温拓展。对固定氮总量（nNO＋nNO2＋nN2O＋nNH1）和nTFN＋nCO的分析表明，加入250μL／L左右的CH4可起到最佳效果。加入CH4还使SNCR反应速率大大加快，从而缩短了反应时间。相对于常规SNCR反应，在合适的反应温度下，加入CH4不会使N2O、NO2的产量增加，也不会产生明显的CO，nTFN和nTFN＋nCO的排放量显著减少。

钙基吸收剂循环锻烧／碳酸化反应过程特性研究55-60

摘要：在煅烧／碳酸化反应器上研究碳酸化温度、煅烧温度、颗粒粒径对石灰石和白云石循环煅烧／碳酸化反应（CCR）吸收CO2过程中碳酸化转化率的影响，并用CO2吸收量比较其吸收CO2的能力的大小。结果表明：碳酸化温度为700℃时石灰石的转化率最高，白云石在650℃时转化率最高，在650-700℃时白云石的转化率远高于石灰石，但二者CO2吸收量相差不大；当煅烧温度超过1050℃时石灰石碳酸化转化率随循环次数增大急剧衰减，而白云石则衰减程度不大，高温煅烧时白云石的CO2吸收量比石灰石高；随粒径的增大，石灰石的转化率逐渐减小，而白云石则存在最佳的粒径分布使转化率最大。随循环反应次数的增加，石灰石煅烧产物的微观结构变化较大，而白云石则变化较小。

燃烧中吸附剂捕集铅的实验研究61-65

摘要：使用一维炉实验台对氧化铝、氢氧化钙和高岭土3种吸附剂对铅的捕集进行了实验研究。铅以醋酸铅溶液的形式通过空气雾化引入到液化石油气燃烧区，吸附剂由压缩空气携带从1473K喷入炉内。按照美国EPA标准方法使用Andersen撞击器对颗粒物进行等动量采样，采用电感耦合等离子发射光谱仪（ICP—AES）N量样品中铅的含量。结果表明：亚微米范围的铅未被吸附剂所捕集，仍以PbO或PbCl2颗粒存在，微米范围的铅被吸附剂捕集形成。高岭土对铅的捕集明显好于其他吸附剂，这是由于高岭土与氧化铝、氢氧化钙相比，对Pb有更强的化学吸附作用。高岭土给料量为10g／h时大部分铅分布在亚微米范围，给料量为20g／h时铅呈双峰分布，给料量为60g／h时大部分铅被捕集转移到微米范围。氯元素对高岭土捕集铅有很强的抑制作用，这种抑制很可能是因为高岭土活性位Al2O3·2Si2O与PbCl2的反应性要大大低于Al2O3·2Si2O与PbO的反应性。

新式整体半干法烟气脱硫技术的脱汞实验研究66-71

摘要：选取某石化热电厂100MW燃煤锅炉的新式整体脱硫工艺（novel integrated desulfurization，NID）半干法烟气脱硫装置为研究对象，对其入炉煤样、底渣、预除尘器灰、新鲜脱硫剂、循环脱硫混合灰和烟气等进行了取样分析研究，获得了汞排放浓度数据，得到了NID系统的汞平衡。实验结果表明NID半干法脱硫装置可以脱除高达86．6％-92．2％的汞，对燃煤电厂汞排放的控制效果明显。还采用激光粒度分析仪LS200对烟气中的飞灰、进入NID系统的新鲜脱硫剂和循环脱硫灰进行粒径分析，并初步解释了NID反应器的催化氧化和吸附脱汞机理。

燃煤烟气净化设施对汞排放特性的影响72-76

摘要：为研究燃煤锅炉烟气净化设施对汞排放特性的影响，采用Ontario-Hydro方法，对设有催化脱硝、静电除尘、海水脱硫的300MW燃煤锅炉排放烟气中汞的含量与形态进行分析，同时测定锅炉的煤、底渣、飞灰等固体样品以及脱硫塔前后、曝气之后海水样品中的汞含量。实验结果为：烟气中的气态汞占总汞的79．1％以上，脱硝催化剂对汞的价态具有强烈的转化作用，烟气中83．4％的气态Hg^0被氧化成气态Hg^2＋；静电除尘对颗粒态汞的去除率几乎达到100％；在脱硫塔中，海水对烟气中汞的洗脱率高达73．6％，曝气后排放前的海水中含汞量是新鲜海水的5．5倍。研究表明锅炉烟气净化设施对汞的排放特性有着重要的影响。

中国电机工程学报杂志动力机械与工程

基于HHT的旋转机械油膜涡动和油膜振荡故障特征分析77-81

摘要：将一种新的非平稳信号处理方法，即Hilbert-Huang（HHT）变换方法用于油膜涡动和油膜振荡的检测和时频分析。该方法先用经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD）提取信号的固有模态函数（intrinsic mode function，LMF）分量，再对IMF作Hilbert变换求瞬时频率和幅值。该方法在早期油膜涡动中能够更加清晰地发现涡动二分频的存在，放大了涡动的故障特征，为早期故障诊断提供了方便。HHT时频分析能够定量刻画转子系统油膜涡动故障的快速发展过程，能够准确检测出油膜涡动故障产生的时间、频率和幅值信息，为故障诊断提供了时间方面的准确信息。试验数据分析验证了该方法的有效性。

旋转气冷涡轮三维流场的实验与数值研究82-87

摘要：采用k-ε湍流模型对气冷涡轮在静止和旋转2种工况下三维流场进行数值计算，并与PIV测量结果进行对比。计算得到射流和主流的掺混区域三维速度以及射流尾迹区二次流动，k-ε湍流模型的计算结果与实验基本吻合。与静止涡轮流场相比，旋转状态下涡轮内部流场中存在的离心力、哥氏力的作用使射流与主流掺混流场三维速度发生改变，其中径向速度的改变明显。计算和实验结果表明，旋转对气冷涡轮叶片压力面侧流场的影响大于吸力面。同时，吹风比增大使射流与主流掺混流场区域以及射流尾迹区的范围扩大。

基于旋转机械振动参数图形融合灰度共生矩阵的故障诊断方法88-95

摘要：旋转机械振动多维图形信息一直没有得到充分利用，在一定程度上影响了诊断技术的推广和应用，针对这一问题，该文研究了直接提取和挖掘旋转机械振动状态参数图形中的纹理特征信息的方法，提出利用描述图形灰度空间分布特性和空间相关性的灰度共生矩阵分析图形纹理特征，解决了灰度共生矩阵受所选取的方向影响的问题，最后利用人工免疫算法实现旋转机械故障诊断。在600MW模化汽轮机转子试验台上进行了转子正常、转子不平衡故障、转予不对中故障及轴承松动故障的试验并应用上述方法进行了故障诊断，诊断结果表明可以获得较高的诊断精度，为旋转机械故障诊断探索了一条新途径。

中国电机工程学报杂志热工自动控制

一种改进的遗传多目标优化算法及其应用96-102

摘要：为解决含多个目标和多约束的优化问题，文中结合非支配排序思想、精英保留策略、小生境技术，并对传统的小生境技术中基于个体适应度的淘汰技术进行改进，提出以一种向量模适应度函数作为淘汰准则，从而得到一种改进的Pareto遗传多目标优化算法。通过最小化两个多元目标函数，验证了该算法能够获得更加均匀分布的Pareto前沿，避免了局部收敛的问题。在此基础上，将改进多目标优化算法用于PID控制器参数整定，以锅炉过热汽温串级控制系统为例进行了仿真研究。结果表明，改进的遗传多目标优化算法可以获得多组对应不同性能指标的控制器参数，并在对象特性发生变化的情况下，仍能获得较好的控制效果。

球磨机多模型PID型神经元网络控制系统103-109

摘要：针对球磨机制粉系统的多变量、强耦合、非线性、时变性等特点，提出了采用基于PID型神经元网络的多模型控制方法，在不同工况下系统的时变特性采用多个模型进行描述，而每个模型的控制器则采用PID型神经元网络进行解耦控制。通过在线计算模型匹配程度，选择相应的模型和控制器，组成闭环系统，切换算法实现多模型间无扰切换，同一工况慢时变采用控制器参数自调整来提高鲁棒性。PID型神经元网络是一种特殊的3层前向神经网络，其隐层单元分别为比例（P）、积分（I）和微分单元（D），各层神经元个数、连接方式、连接权值的初值按PID控制规律确定。仿真结果表明，文中提出的控制方法相比传统控制方法有更好的控制品质，跟踪快、鲁棒性强、解耦好，较好地解决了球磨机系统的时变性、耦合性等问题。

重型燃机热力系统动态仿真模型110-117

摘要：文中采用模块化建模方法开发了燃机热力系统动态仿真模型。利用逐级叠加法建立变几何多级轴流压气机全工况性能预估模型，在此基础上运用一维非稳态微分方程组建立压气机级的仿真模块；通过合理的简化建立以压力和焓为状态参数的微分方程组，反映燃烧室内燃气的动态变化过程；借助流体网络技术，将所要求解的级作为压力节点计算其排气压力，按照级工作原理计算其他状态参数的思路建立透平级仿真模块；结合其他相关仿真模块建立了完整的燃机热力系统实时仿真模型。仿真试验表明所开发的数学模型能够正确反映燃机热力系统的动态特性和全工况运行过程，模型运算稳定可靠，不仅可直接应用于燃气-蒸汽联合循环机组实时仿真系统的开发，还可为燃机控制系统设计与分析提供良好的非线性对象模型。