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中国电机工程学报 2008年第11期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志热能工程

基于烟气重金属浓度在线监测的流化床蒸发动力学模型1-5

摘要：应用改进的电感耦合等离子体发射光谱仪对烟气中重金属的相对浓度进行在线测量，以全面跟踪重金属的释放过程。在烟气重金属浓度实时监测基础上，发展动力学模型来研究重金属蒸发释放的动力学特性。应用矿物质基体氧化铝的实验结果来验证数学模型的有效性，理论模拟值与实验结果吻合较好。结果表明应用模型，将烟气重金属在线分析的实验结果作为输入参数，可用于预测重金属的蒸发率。根据重金属的蒸发率和固体颗粒中重金属浓度的关系得到其蒸发的动力学规律，对于氧化铝得到1级反应动力学规律。

燃烧福建无烟煤循环流化床锅炉炉内脱硫二步法反应模型6-10

摘要：建立燃烧福建无烟煤循环流化床锅炉炉内脱硫的二步法反应模型，并与一步法反应模型进行比较。计算发现，模型的预测结果与工业实际运行测量数据基本吻合，能够反应脱硫效率随钙硫比的变化趋势：钙硫比较小时变化缓慢，只有当钙硫比较大时（〉2．2）才有明显提高。与一步法反应模型相比，在钙硫比较小的情况下，该模型的计算结果与工业实测结果吻合更好；另外，由于考虑了石灰石煅烧的影响，该模型更能反应出负荷变化对脱硫效率的影响。模型计算表明，在保持钙硫比不变的条件下，脱硫效率随流化速度的增加而降低，随物料循环流率的增加而提高，随燃烧温度的升高而增加，但随负荷波动的变化较小。

流化床常压空气部分气化和半焦燃烧的试验研究11-17

摘要：为进行煤的多联产方案研究，在1MW循环流化床热电气多联产试验装置上，选取兖州煤、大同煤为试验煤种进行了部分空气气化和半焦燃烧试验。试验结果表明，空气部分气化方案得到的煤气热值较低，为3-5MJ／m^3，在气化炉中的碳转化率为40％-70％，剩余半焦被送入循环流化床反应器中燃烧，该系统的总体转化效率为90％左右。气化炉床层温度对气化炉碳转化率影响较大，随着温度升高其碳转化率明显提高，而燃烧炉燃烧效率呈下降趋势。石灰石的加入除了对焦油的裂解有一定的促进作用外，还具有脱除硫化氢作用，当[Ca]／[S]为3时，脱硫效率为90％。气化炉的给煤量、燃烧炉运行温度随气化炉鼓风温度提高而增加。

变尺度混沌蚁群算法在NOx排放优化中的应用18-23

摘要：为了控制燃煤电厂NOx排放，应用支持向量回归建立了大型四角切圆燃烧电站锅炉NOx排放特性模型。利用大样本量的热态实炉NOx排放试验数据对模型进行了训练和验证，结合NOx排放模型采用一种变尺度混沌蚁群算法对锅炉运行参数进行优化，定量分析优化算法参数对优化结果的影响。计算结果表明，相对于BP神经网络，支持向量回归模型能更好地预测锅炉NOx排放；变尺度混沌蚁群算法能明显降低NOx排放，且具有较高的稳定性与鲁棒性，1．8min的优化时间也便于在线应用；支持向量回归与变尺度蚁群混合算法能有效降低燃煤锅炉NOx排放，是锅炉NOx排放控制的有效工具。

中国电机工程学报杂志工程热物理

催化剂对褐煤焦孔隙结构和表面形态的影响24-29

摘要：在固定床反应器中对添加了碱金属K、碱土金属Ca、过渡金属Ni和Fe的褐煤进行制焦，采用N2等温吸附法测量各煤焦孔隙结构的表征参数，从而研究催化剂对煤焦的孔隙结构和气化反应性的影响。同时利用扫描电子显微镜分析煤焦表面形态的变化。测试结果表明，原煤焦主要含中、微孔；相对于原煤焦，添加Ca、Ni和Fe后煤焦的孔隙结构向中大孔发展，微孔比表面积减小，中大孔比表面积增大；而K—char的微孔和中大孔比表面积均大幅度减小。原煤焦以及添加Ni和Fe后所制成的焦均具有不规则粗糙表面和直管壁结构2种表面形态。当催化剂添加量达10％时，Ca—char和K—char从具有与原煤焦相同的表面形态发展为仅有粗糙表面形态。K—char和Ca—char的气化反应性随催化剂添加量的增加而增强，但K—char的比表面积随催化剂添加量的增加而减小，Ca—char的比表面积随催化剂添加量的增加先减小后增大。

煤粉热解气还原NO的数值研究30-35

摘要：基于详细的化学动力学模型Dagaut机理（1006个反应，145种组分），利用Chemkin4．1软件中柱塞流反应器模型模拟了煤粉热解气再燃还原NO的反应过程，揭示了影响热解气还原NO2种主要因素（温度和当量比）的作用规律，并研究了热解气中含硫组分对NO还原的影响。结果表明：当量比一定时，温度高于1100K后不利于热解气还原NO，当量比为1.25时热解气还原NO的最佳温度是l100K；温度一定时，随着当量比增加NO还原效率升高，1200K时热解气还原NO最佳当量比范围为1．2-1．6，且随着当量比增加反应器中HCN和NH3浓度增大，而N2浓度减少：在模拟的工况中，热解气中的H2S和SO2对NO还原效率的影响不超过5％，且H2S对NO脱除的影响大于SO2。

SO2对燃料型NO生成的影响机理36-40

摘要：为了揭示燃煤过程中SO2和NOx的相互影响机理，采用Chemkin程序，综合考虑碳氢化合物燃烧、氮氧化物生成和硫氮反应3方面因素，探讨挥发分燃烧过程中SO2气体对燃料型NO生成的影响机理。计算结果表明，HCN氧化生成燃料型NO的反应在毫秒级时间内完成，占控制地位的基元反应都涉及到自由基，自由基的浓度决定反应的速率和进行程度。富氧情况下S02对燃料型NO的生成影响非常微弱。在贫氧条件下，增大SO2浓度，燃料NO的生成速率和生成量下降，原因可以归结为SO2通过中间产物HSO2和SO3，催化整合了自由基，降低了自由基浓度。因此，贫氧工况下SO2对燃料NO的生成具有强烈抑制作用。

V2O5-WO3/TiO2烟气脱硝催化剂的载体选择41-47

摘要：在选择性催化还原试验台上对4种不同TiO2为载体制备的催化剂的脱硝性能进行测试，采用BET、X射线衍射、傅里叶转换红外光谱、扫描电镜-能谱分析、X射线荧光分析和热重分析等技术进行微观表征，并与商业催化剂进行对比。以硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2适合作为选择性催化还原催化剂载体，制备的催化剂脱硝效率高，温度窗口宽，选择性好，其中硫酸盐质量分数为8％～10％时最为有利；以氯化法制备纳米TiO2过程中，生成了V3Ti6O17的聚合物导致NO脱除率较低，因此不适合作为催化剂载体。以工业级TiO2为载体制备的催化剂氨氮比为1．0时，在355--420℃的温度范围内NO脱除率为80％--85％，但由于成本很低，因此可以用于脱硝要求不高的场合。由钛酸丁酯溶胶法制备TiO2为载体制备的SCR催化剂性能不及硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2制备的催化剂，且操作复杂，技术难度大，不适宜推广。

O2／CO2与空气对燃煤汞形态分布的影响48-53

摘要：为研究 O2/CO2和空气燃烧方式对汞形态分布影响的差异，借助管式试验炉，对空气和 O2/CO2 2种气氛下对4个煤种分别在600、800、1000℃下进行了堆燃。燃烧过程中烟气的汞排放，采用Ontario Hydro方法进行吸收测试，比较了 O2/CO2和空气气氛下的汞形态分布特点。试验结果表明，在相同温度下，与空气燃煤相比，煤粉在 O2/CO2气氛下燃烧单质汞含量升高，二价汞含量降低。随着反应温度的升高，这两种气氛下单质汞的含量均逐渐降低，而二价汞的含量逐渐升高。同时在相同温度和反应气氛下，不同煤种汞形态分布不同，含硫量高的煤燃烧烟气中二价汞的含量比低硫量的煤高，而单质汞的含量比含硫量低的煤要低。而煤粉充分燃烧时，温度和煤种对于4种燃烧气氛下灰分中残留汞元素含量产生较小影响。

贝壳型脱硫剂内部气体扩散特性探讨54-59

摘要：从微观结构特征、气体扩散机理和扩散系数等方面，探讨了贝壳型脱硫剂内部的气体扩散特性，并与石灰石对比研究。扫描电镜图片表明，与石灰石相比，贝壳的孔隙结构更有利于SO2等反应气体向其内部扩散；气体扩散机理研究结果表明，气体在贝壳原样内部为过渡扩散形式，煅烧后和脱硫初期以分子扩散为主，而对于石灰石，原样和煅烧、脱硫试样内部的气体扩散均为Knudsen扩散形式；贝壳的气体有效扩散系数基本在同一数量级，分别比石灰石大2或3个数量级，即贝壳型脱硫剂的内部气体扩散特性相似，比所选石灰石的气体扩散特性优越：同时热重实验结果还表明，脱硫性能与气体扩散特性有着紧密联系。

热非平衡效应与切应力耦合作用下波状液膜流的稳定性60-64

摘要：当液体薄膜流界面同时存在切应力和相变时，切应力和相变引起的非热平衡效应将改变液膜的流动状态和界面力平衡状态，二者的相互耦合将使流体动力学特性和稳定性更为复杂。基于完整边界条件，采用参数摄动法，建立了沿倾斜壁面下降的热非平衡效应与切应力耦合作用下的二维液膜流动的Orr-Sommerfeld方程，得到波速和扰动增长率的表达式，着重分析了相变和切应力的影响。结果表明：冷凝状态及其相变强度的增加使得液膜的稳定性得到加强；而蒸发状态及其相变强度的增加导致液膜稳定性减弱；反向切应力有利于流动稳定，正向切应力不利于流动稳定；热非平衡效应不仅影响扰动增长率，而且对临界波数和临界雷诺数也有影响。

基于贝叶斯理论的电容层析成像图像重建迭代算法65-71

摘要：提出了一种基于贝叶斯理论的电容层析成像（electrical capacitance tomography，ECT）图像重建算法。与现有的ECT图像代数重建算法不同，该算法将介质分布的先验信息和噪声信息等统计信息引入到ECT图像重建中。文中针对5种典型介质分布进行了数值仿真实验，结果表明该算法对于两相流中不同的介质分布均具有良好的适应性。迭代步数和先验概率的协方差取值对图像重建结果有较大影响。在迭代过程中，该算法所需的增益矩阵的更新不依赖于输入，因而可以离线预先计算，从而减小图像重建的计算压力，提高该算法重建速度。

中国电机工程学报杂志动力机械与工程

变几何多级轴流式压气机特性估算72-76

摘要：由于涉及到变几何工况，燃气轮机系统仿真中压气机低转速工况特性计算最为困难，计算压气机的变几何特性具有重要的意义。利用级叶栅的实验特性，推导出模型级轮周功及效率特性在变几何前后的对应关系。在由压气机总特性辨识出模型级定几何特性的基础上，估算模型级变几何特性，从而可由级堆叠方法计算出压气机在变几何工况下的总特性。新方法考虑到工质密度和转速变化对压气机特性的影响，改进了相似理论并使其可应用于可压缩流体计算中。与试验结果对比表明，新的估算方法可以满足燃气轮机系统仿真的精度要求。

刚性联接平行不对中转子系统振动特性77-81

摘要：考虑刚性联轴节不对中和圆盘不平衡等因素，建立了不对中转子系统动力学模型，推导出系统运动微分方程。对运动微分方程进行数值积分，分析不对中转子系统的动力学行为。数值结果显示，刚性联轴节平行不对中时，故障特征频率主要成分为1X分量；振动经过充分衰减后，转子系统轴心轨迹是比较稳定的圆；随着质量偏心、平行不对中量的变化，驱动轴振动幅度可能大于从动轴振幅；平行不对中对支承刚度较小的转子系统的动态响应影响较大。

中国电机工程学报杂志热工自动控制

智能控制在锅炉燃烧优化中的应用82-86

摘要：利用支撑向量机建立电厂锅炉燃烧模型，使用非线性模型预测控制算法闭环控制锅炉的燃烧过程，改善锅炉燃烧状况，达到提高锅炉燃烧效率、减少污染物排放的目的。支撑向量机用于模型回归具有泛化能力强，在线训练速度快等优点，使用支撑向量机作为预测控制算法中的内部模型在非线性系统控制中具有良好的性能。为求解这个模型预测控制算法中的非线性优化问题，提出了一种新的混合型优化算法，使用粒子群算法进行全局搜索，使用拟牛顿法进行局部最优搜索，既实现了进化算法全局优化的特性，又保持了基于梯度的优化算法的快速收敛速度。

中国电机工程学报杂志核能与可再生能源发电

抛物槽式太阳能热发电系统的模拟分析87-93

摘要：抛物槽聚焦式太阳能发电有着广阔的发展前景，有必要通过系统仿真的方法对其在中国典型地区的运行性能进行分析，以便为该项技术在中国的可行性研究提供参照。运用STEC模块在TRNSYS环境下，按照朗肯循环原理建立35MW槽式电站的仿真模型，在中国3个典型地区：西藏、新疆和内蒙古，选取9个地点对电站运行进行模拟。模拟结果表明，由于全年直射辐射强度较高，西藏和新疆地区更适合于建设该类电站，拉萨电站年发电量相对于位于内蒙古奈曼旗的电站要高出101．6％；作为衡量聚焦式太阳能电站系统性能的重要参数，电站的年光电转化效率可达9％-14％。同时提出了最佳集热器阵列面积的概念，模拟计算表明，该最佳面积随着直射太阳辐射通量的降低逐渐增大。

用实测风速校正的短期风速仿真研究94-100

摘要：风速仿真是风力发电研究的重要手段之一。该文简述了风特征研究概况，建立了基于Kaimal风速功率谱的短期风速仿真模型；将仿真风速与实测风速时间序列做对比，发现仿真结果总体性态良好，但无法反映被仿真场址的特定风速变动规律。因此，进一步提出了用实测风速校正仿真风速的方法，校正后的仿真风速不仅总体性态良好，而且能很好地反映被仿真场址的特定风速变动规律。该文的短期风速仿真方法可以用于短期风速预测、风轮机动态仿真、风力发电控制与电能质量分析等风力发电仿真研究，也可以用于其它风工程、信号分析等领域的仿真研究。

燃料电池发电装置能量管理控制系统设计101-106

摘要：针对燃料电池动态响应上的不足，该文探讨了燃料电池发电系统中的能量管理控制系统的设计方法。讨论能量管理控制系统的结构和控制器的设计，提出了一种基于电流间接控制的能量管理控制方式。建立了能量管理控制系统的控制模型，重点分析了控制系统中电流控制环路的设计方法。针对能量管理的需求，设计了一套基于状态转移控制能量管理的控制算法用于管理超级电容中的能量。建立了5kW燃料电池发电系统，通过实验验证了所设计的能量管理控制系统的有效性。