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中国电机工程学报 2010年第35期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志热能工程

循环流化床一体化污泥干化焚烧工艺的冷态实验研究1-6

摘要：采用一种新型的循环流化床污泥干化焚烧一体化工艺，设计建造了冷态实验装置，进行实验研究。实验装置中，鼓泡流化床干化器与直径150 mm、高3 500 mm的循环流化床主床耦合，实验用气动控制阀为左右非对称结构。实验结果表明：系统中直接返回主床和通过干化器返回主床两个循环回路之间的压力耦合关系是系统稳定运行的关键；主床流化速度的变化对系统循环流率及气动控制阀两侧返料流率的影响趋势一致，但干化器侧与主床侧的循环流率的变化速率不同；气动控制阀两侧返料管所连压力平衡管对循环流化床一体化污泥焚烧系统稳定运行非常重要。

循环流化床锅炉燃烧福建无烟煤炉内脱硫的工业试验研究7-12

摘要：为检验针对于燃烧福建无烟煤的循环流化床（circulating fluidized bed，CFB）锅炉炉内脱硫效果、获得同时满足高效脱硫和高效燃尽要求的最佳运行参数，在一台75 t/h的工业热态循环流化床锅炉上进行了炉内添加石灰石脱硫试验，研究钙硫比、床温、二次风率、脱硫剂粒径等对燃烧福建无烟煤CFB锅炉炉内脱硫效果的影响，以及脱硫对锅炉氮氧化物排放、飞灰含碳量等的影响。试验表明：添加石灰石后，烟气中SO2的排放浓度迅速下降，而后随时间的推移在一定水平上小幅度的波动变化，振荡下降。脱硫效率随着[Ca]/[S]比的增大而提高。但当钙硫比小于2.4和大于4.1时，脱硫效率随钙硫比的变化不明显；脱硫效率随[Ca]/[S]比呈“S”型曲线规律变化，炉内脱硫存在有一个最佳[Ca]/[S]比。石灰石的平均颗粒粒径越细，炉内燃烧脱硫效率越高；随着炉床温度的上升，脱硫效率呈线性下降。脱硫效率随着二次风率的提高先缓慢增大，而后急剧下降，呈开口向下的抛物线分布特征，存在有一个最佳的二次风率。炉内添加石灰石脱硫对锅炉氮氧化物排放的影响很微弱；随着钙硫比的增加，NOx的排放浓度有轻微的下降。飞灰烧失量随着[Ca]/[S]比的增加而下降，但当[Ca]/[S]比大于3.5后，飞灰烧失量不再随[Ca]/[S]比的变化而变化。

供热系统串联布置方式的应用13-17

摘要：针对目前国内大多数热电厂都是采用供热系统并联布置方式运行的现状，通过分析热电联产系统的联合特性，提出在无节流工况后采用供热系统串联布置的方式运行，以减小节流损失，提高机组发电功率。相应地提出几种不同布置方式的模型，对其进行了量化的比较和分析，可知供热系统采用串联布置方式运行时，第1级机组的供热抽汽压力降低，第2级机组供热抽汽压力升高，但整体而言比并联布置方式运行的供热抽汽压力低；为了更好地利用串联第1级机组所减小的供热抽汽压力，可适当增加串联第2级机组热网加热器面积或使用强化传热管，增加其传热性能，使升高了的串联第2级机组供热抽汽压力降低，使机组发电功率增加的更多，实现能源的梯级利用。

超临界压力直流锅炉蒸发管超温预报18-25

摘要：超临界直流锅炉实际运行中，炉膛蒸发管爆漏多发生在热偏差管或水动力偏差管。采用改进的炉膛传热计算法，以理想的均值管为纽带，将偏差管工作状态和炉膛燃烧参数关联在一起，建立了偏差管流动和传热模型。根据均值管和偏差管两端压力相等，通过迭代计算确定偏差管工质流量，采用该模型考察了炉膛燃烧强度和工质冷却流量的匹配性，对蒸发管吸热不均、阻力偏差、异物堵塞或节流孔设计欠合理等引起的超温问题进行了模拟，并选用合理的换热系数关联式，对超临界锅炉全负荷变压运行蒸发管的壁温场进行了计算。结果表明，对于某1 000 MW超超临界锅炉，锅炉最大连续工况负荷运行时，当偏差管热偏差系数达到1.45，炉膛下辐射区受热面出现超温；锅炉100%汽轮机热耗验收工况负荷运行时，当局部阻力偏差达到0.292 MPa，偏差管工质的冷却流量降低到平均流量的57%，超温随即出现。

亥姆霍兹型无阀自激脉动燃烧器频率特性26-31

摘要：对自行设计的无阀自激连续供应燃气和空气的亥姆霍兹型脉动燃烧器频率特性进行了研究。通过理论分析，建立了零维理论模型，该模型考虑了燃烧器结构和尾管传热对运行特性的影响。通过模型推导得到了燃烧器运行频率的计算式。实验研究了燃烧器热负荷、过量空气系数、尾管长度对运行频率的影响, 结果表明：频率随过量空气系数和尾管长度的增加而减少，随热负荷的增加而增加。实验结果与理论计算频率值基本一致，验证了理论分析的正确性。

中国电机工程学报杂志工程热物理

重庆城市污泥燃烧及动力学特性分析32-37

摘要：为研究重庆某污水处理厂剩余污泥的燃烧及动力学特性，采用热重（thermogravimetry，TG）–差示扫描量热（differential scanning calorimetry，DSC）同步分析仪对自然风干的污泥样本在空气流中进行燃烧试验，分析所得TG-DSC试验数据并将污泥的热反应进程划分为：化学结合水与小分子挥发分析出、挥发分析出着火气相燃烧、半挥发性有机质析出燃烧、难降解有机质与固定碳燃烧、方解石与燃烧残余物的分解。试样着火性能较好；其综合燃烧特性随升温速率的增加单调减小。当升温速率超过25 K·min-1时，试样平均活化能显著增加；当升温速率低于25 K·min-1时，其平均活化能波动较小。选取Coats-Redfern积分法分析污泥燃烧特性并求解各主要热反应阶段的表观活化能E和表观频率因子A，建立污泥燃烧动力学模型。

中空纤维膜直管和螺旋管内烟尘沉积的模拟38-42

摘要：采用计算流体力学方法对直径为0.05~3 mm的烟尘颗粒在中空纤维直管和螺旋管内的沉积特性进行三维数值模拟。用层流模型模拟膜管内的烟气流动，用离散相模型、非耦合方法模拟颗粒物在直管与螺旋管中的沉积特性。研究发现，烟尘沉积率在直管内的较低而在螺旋管内很高。直管内，0.1和1 mm的颗粒在气速为10 m/s时的沉积率分别为0.39%和0.89%；相同条件下，螺旋管内的沉积率超过90%。直管内沉积率随着颗粒直径的增大先减小，后增大；气速及密 度对小颗粒的沉积率影响微弱。螺旋管内沉积率随着颗粒直径和气速的增大而持续增大，惯性离心力是颗粒沉积的主要因素。

NO／SO2对纳米氧化铁脱除单质汞性能的影响43-48

摘要：利用汞在线测量装置在固定床反应器上研究了NO，SO2对纳米氧化铁吸附剂脱除气态单质汞性能的影响。实验结果表明：NO的加入对纳米氧化铁除汞效果具有明显的促进作用，随着NO浓度增加，吸附剂汞吸附量增加，在体积浓度为200 ×10-6 的NO通入条件下，最高吸附效率达到96% 以上。受竞争吸附的影响，SO2的加入对纳米氧化铁的除汞效果具有一定的抑制作用。NO和SO2共同作用时，在低SO2浓度条件下，NO/SO2组合气氛对纳米氧化铁的汞吸附效率和吸附容量具有一定的促进作用，但高浓度SO2的加入会抵消NO的促进作用，使得吸附剂脱汞效果降低。

NO在活性炭表面的吸附平衡和动力学研究49-54

摘要：利用石英固定床反应器研究了程序升温反应（temperature programmed reaction，TPR）中NO在活性炭表面的转化率变化和等温条件下的NO吸附平衡和动力学。活性炭-NO的TPR结果和等温实验结果相一致。TPR（30~ 600 ℃）呈现3个温度区，分别对应化学吸附、过渡温度区和还原反应。用Langmuir、Freundlich和Temkin等温线方程分别拟合吸附数据，发现Langmuir方程能够很好地预测NO在活性炭表面的吸附平衡。使用颗粒内扩散方程、Langmuir速率方程和Elovich方程分别拟合动力学数据，结果表明低温时活性炭-NO的动力学符合Elovich方程，其机制由化学吸附控制，起始吸附速率随着温度升高而降低，吸附活化能随着吸附量增加而线性增大。高温时等温实验结果表明，活性炭-NO由还原反应机制控制。

迭代正则化修正的电荷层析成像算法61-64

摘要：提出一种基于蒂洪诺夫（Tikhonov）迭代的的电荷层析（electrostatic tomography, EST）成像算法。通过Tikhonov迭代法得到初始荷电粒子的图像分布，然后采用最大熵的方法设置门槛灰度对重建结果进行滤波提高图像的可分辨性。并针对Tikhonov迭代正则化系数难以选择的问题提出灵敏场奇异值分解的方法解决,选取灵敏场的最大奇异值作为正则化系数。仿真和实验结果表明：该算法具有收敛速度快，重建图像可分辨性高的优点。

中国电机工程学报杂志动力机械与工程

汽轮机通流部分故障诊断方法研究71-77

摘要：提出一种变工况下汽轮机通流部分故障诊断方法。汽轮机通流部分故障在任何一个工况下都有可能发生，这就需要故障诊断系统具有智能化的故障诊断功能，在任何工况下都能够自动提取故障征兆进行故障诊断。该文应用Q-Q图证明了稳态工况下汽轮机通流部分故障监测参数是服从正态分布的，应用正态分布的＂3s规则＂来求取故障监测参数的正常工作范围，结合运行规程的规定确定故障监测参数各段工作范围的隶属度，选择合适的函数作为故障征兆的隶属度函数。计算多个工况下汽轮机通流部分故障监测参数的正常工作范围，运用曲线拟合得到工况与故障监测参数正常工作范围的映射，解决了变工况下故障征兆隶属度函数的自动获取问题。利用提取出来的通流部分故障主元特征对通流部分几种常见故障模式进行分类，形成故障模式类，对于同一故障类中的故障模式，利用粗糙集理论建立故障诊断决策表，提取对故障识别有贡献的故障征兆构建故障诊断规则，应用知识依赖度为故障诊断规则的前提条件分配权重，克服了主观分配权重存在的不足，减少了故障诊断推理过程中的不确定性影响，使诊断结果更加准确。

中国电机工程学报杂志热工自动控制

非线性控制系统渐近跟踪与扰动抑制的设计方法78-87

摘要：各种控制理论各有所长与不足，采用单一的控制理论和方法解决复杂控制系统的技术问题，存在较多困难。以非线性复杂受控对象的渐近跟踪和扰动抑制为案例，探索控制科学的思维方法。秉承综合集成法的理念，融合多种控制思想所设计的广义智能控制系统，有益于发挥群体智慧，符合开放大系统的研究模式，具有可扩展性。文中给出系统稳定的充分条件及其稳定性证明，并在工程实践中取得了显著的实际效果。

中国电机工程学报杂志可再生能源发电

以煤气化合成气为燃料的平板式固体氧化物燃料电池性能88-93

摘要：煤气化燃料电池联合发电系统以其高效率、低排放等优点成为煤炭高效清洁利用的理想方式之一。利用商用计算流体力学软件（CFX4.4）以及针对化学反应、电化学反应、传热传质和电流电势开发的程序，研究了煤气化合成气为燃料的平板式电极支撑高温固体氧化物燃料电池性能。在计算工况下，以煤气合成气为燃料，有较大温差，约为300 K。沿气流方向，电解质层电流密度变化较缓慢，但在电池横截面方向电流密度波动剧烈。在相同电流密度下，煤气化合成气为燃料的燃料电池Nernst电动势和功率比纯氢气情况要低，但和以天然气（CH4）为燃料情况相当。

固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合动力系统的性能及控制策略分析94-100

摘要：对高温固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合动力系统（solid oxide fuel cell-gas turbine, SOFC-GT）进行了详细的分析。利用部件实验数据和部件特性曲线对仿真模型进行了改进，使模型更能反映系统的真实运行情况。针对SOFC-GT运行特点，计算出了系统的安全运行区域，并在此区域内提出3种不同的变工况运行策略。仿真实验结果表明，不同的控制策略直接影响着系统变工况性能，固定燃空比可以使系统在82%~100%范围内获得最高的效率，而稳定SOFC的工作温度则可以使系统在21%~100%的工况内进行安全调节。

质子交换膜燃料电池交流阻抗谱实验研究101-106

摘要：交流阻抗谱法（electrochemical impedance spectroscopy，EIS）是分析质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）内部复杂反应过程的有力工具。该文设计并搭建出了EIS综合抗干扰测试系统，对40片质子交换膜燃料电池堆阳极首片单池2.5~25 A不同负载电流下的EIS谱图进行了测试。观察到了高频45°直线分支畸变和用以描述阴极水淹程度的低频半圆弧等现象；提出了R（RQ）（RQ）（RQ）的等效电路模型及相关元件参数初值，得到总体误差较小的EIS拟合曲线，其在高频、中频和低频段，都与实测数据变化趋势具有理想的关联度；通过对拟合数据的统计和分析，从PEMFC内部电化学反应机理的角度讨论并解释了单池在整个电池堆中的运行性能随电流密度变化的响应规律及其原因。

基于幂律过程和改进参数估计方法的风电场风能评估107-111

摘要：研究垂直风切变环境下风电场的风速概率分布及可用度评估。利用幂律过程描述风切变，由标准高度数据生成拓展高度数值，阐释风速随高度变化的规律；假设2高度的风速均服从2参数Weibull分布，采用最小二乘法（least square, LS）和极大似然估计法（maximum likelihood estimation, MLE）求解模型参数，提出并应用改进极大似然估计方法；计算2高度风速分布和主要风能指标。基于实例，通过拟合优度分析及主要风能指标的对比，验证所提出方法的合理性和有效性。结果表明：极大似然估计法及改进方法优于最小二乘法；风切变导致不同高度风速分布变化，Weibull分布的柔性特点使其在模拟高层风速时更为准确。

风力机叶片超声波除冰理论与方法112-117

摘要：根据SH波和Lamb波在复合板层中的传播形式及其对覆冰的作用机制，利用ANSYS软件对覆冰桨叶进行压电–结构耦合分析，计算出超声波换能器在6种不同安装距离下的最佳除冰频率，通过比较得出用于风力机叶片除冰的最优安装距离与最佳除冰频率。同时，考虑国内压电换能器的加工技术，提出基于超声波技术除冰的最优方案。数值计算结果表明，基于超声波的风力机桨叶除冰技术在理论上是可行的。以该结论为依据，开发用于风力机桨叶除冰的原型系统。

基于模糊聚类分析的水电站日初水位估算118-124

摘要：对于日调节或径流式电站而言，调度期初始水位估算的准确与否直接影响其日前计划执行的可行性。考虑到水轮机运转特性曲线（NHQ）方法受计划出力过程影响较大，导致水位估算精度不高，而且其影响因素改进空间有限，故引入1种基于相关因素匹配的模糊聚类分析方法预测电站在调度期的平均耗水率，并利用水量平衡原理计算其初始水位。该方法首先利用已有资料对影响耗水率的所有因素进行权重率定，然后根据所得的最佳权重值通过聚类分析原理预测调度期的平均耗水率，最终得到电站的日初水位。实际算例表明，与NHQ水位估算方法相比，该方法得到的水位估算值满足精度要求，是可行且有效的。