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中国电机工程学报 2011年第11期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志热能工程

火电机组直接空冷系统优化设计方法研究1-5

摘要：与采用湿冷系统相比，火电机组采用空冷系统将增加工程投资和运行费用。对空冷系统进行优化设计十分重要，可提高空冷机组的整体经济性。该文提出了基于年费用最小的直接空冷系统优化设计方法，对设计气温、初始温差（initial temperature difference，ITD）等参数的选择、空冷凝汽器管型、空冷风机等选型及系统热力计算、空气阻力计算等进行了分析和讨论。以直接空冷系统国产化示范工程600MW火电机组空冷系统为例说明了该方法的应用。该方法已应用于36台300和600MW火电机组国产化直接空冷系统的设计，并被采纳用于编制国家有关设计标准。

前置式液相介质空气预热器经济性分析及热力系统优化6-10

摘要：蒸汽暖风器是锅炉防止空气预热器腐蚀、堵灰的有效手段，但使用蒸汽暖风器会造成锅炉排烟温度升高而使全厂效率下降。该文针对一种新型前置式液相介质空气预热器，根据节能定量分析理论及等效焓降方法，进行了经济性分析，指出在不需要暖风时段，其经济性将变差的缺陷。提出一种优化的热力系统，结合某320MW机组，进行了应用后的经济性分析，结果表明，此优化系统在不需要暖风时段全厂效率提高百分比由0．11％增至0．51％，全年平均供电标煤耗降低值由0．54g／（kW·h）提高至1．50g／（kW·h），经济性显著提高，能确保受热面的高效、安全、连续运行。

六个旋风分离器并联布置循环流化床的实验研究11-16

摘要：大型循环流化床锅炉采用多个旋风分离器与炉膛出口并联布置实现气固分离。入121烟道的布置方式（入口角度和位置）对旋风分离器的性能有显著影响。针对600MW超临界循环流化床锅炉，对6个旋风分离器并联布置方式进行了实验研究和数值模拟。实验结果表明，6个旋风分离器之间存在着分配不均现象；在相同条件下，不同位置的旋风分离器压降和返料流率均有一些差异，在炉膛同一侧，位于中间的旋风分离器的压降和返料流率均低于位于两端的旋风分离器的压降和返料流率。数值模拟结果显示，不同位置的旋风分离器之间气相流率分配基本均匀，在炉膛同一侧，进入两端的旋风分离器的颗粒流率要高于进入中间的旋风分离器的颗粒流率；位于两端的旋风分离器，颗粒贴着入口烟道外壁进入，处于较好的分离状态，而位于中间位置的旋风分离器，有部分颗粒冲击入口烟道内壁，不利于分离。

不同摆角下四墙切圆燃烧器的数值模拟17-24

摘要：四角切圆燃烧方式在电厂中的应用很广泛，但是这种燃烧方式也有其自身的缺点：如燃烧器区域温度水平低，着火条件差，炉膛出口残余旋转大，水平烟道温度分布不均匀，容易产生热偏差和水冷壁的爆管等。因此近几年来四墙切圆燃烧方式具有很好的工程应用前景。以某电厂600MW超超临界四墙切圆直流摆动式燃烧器为工程原型建立模型，通过FLUENT数值计算软件，来用数值模拟的方法研究直流摆动式燃烧器在上下不同摆角下的燃烧特性与流动特性，根据数值模拟的结果分析其燃烧特性和流动特性，确定了四墙切圆燃烧方式的合理工况，为四墙切圆燃烧锅炉的运行提供了参考。

中国电机工程学报杂志工程热物理

煤气化过程中含硫化合物生成特性的热力学研究32-39

摘要：对于复杂的煤气化反应系统，可借助热力学平衡分析工具对反应过程中主要含硫化合物的生成特性及其主要影响因素进行预测。该文以4种典型煤为研究对象，气化条件选取温度范围373-1673K，压力4．0MPa，利用FactSage对系统进行热力学平衡模拟。结果表明：在还原性气氛下，煤中硫主要转化为气相H2S，其次为COS，以及极微量的CS2，固相含硫化合物的主要为CaS、FeS2、FeS；H2S的生成与煤中含Ca、Fe化合物含量密切相关；Ca／S、Fe／S以及O／C摩尔比的变化都会影响H2S的生成。

神府煤加压热解特性及热解动力学分析40-44

摘要：煤的加压气化是煤清洁利用的关键，作为气化反应的初始阶段，煤热解特性对煤气化过程有着重要的意义。为了深入了解煤的加压热解机制，该文采用加压热重分析仪研究了我国的一种典型烟煤——神府煤在不同压力下的热解失重特性，采用挥发分释放综合特性指数（D）与非等温法，结合不同的扩散机制函数分析了神府煤加压热解动力学机制。研究发现神府煤的热解主要包括煤样的干燥脱水、挥发分的析出以及大分子焦油的二次裂解；加压对神府煤的热解过程有明显的影响，热解压力小范围的升高（〈0．8MPa）有利于挥发分的析出，然而过高的压力不利于挥发分的快速析出，挥发分释放综合特性指数可很好地表征神府煤加压热解过程中挥发分的析出特性。热动力学分析表明，三维球扩散模型比较适合神府煤的加压热解机制，低温段活化能随热解压力增大先增大后减小，但明显高于高温段热解活化能。

煤焦破碎及颗粒物形成的逾渗模拟45-50

摘要：采用座逾渗模型，引入计算机控制扫描电镜（computer-controlled scanning electron microscope，CCSEM）矿物原粒径数据作模型初始矿物数据，考察了不同孔隙分布对煤焦转化与破碎的影响，煤焦转化过程对破碎程度的影响，以及煤焦破碎和内在矿聚合对飞灰颗粒物尤其是1～10μm颗粒物最终分布的影响。模拟结果表明：煤焦初始孔隙率越大，表面反应面积和破碎次数均越大。当Ф0．4时，煤焦破碎明显集中于转化率为0．4～0．7的阶段，且峰值有一定的向转化前期移动的趋势。初始孔隙率彩越大，颗粒破碎就越剧烈，内在矿聚合概率小，10μm以内颗粒物的数目明显增大。随着Ф值的增大，生成颗粒物的浓度尤其是1～10μm颗粒物的浓度逐渐升高，最终颗粒物浓度分布到在3～5μm和6～8μm存在2个峰值，这与实际燃烧生成的中间模态和粗模态颗粒物的峰值基本吻合。

涂层表面上湿热空气对流冷凝传热的实验研究51-56

摘要：采用加湿热空气模拟燃气锅炉的尾部烟气，通过热管换热器进行对流冷凝传热实验研究；并利用十八烷基硫醇形成的分子自组装膜对热管表面进行改性，从而强化冷凝传热。实验在较大的加湿热空气温度（70～120℃）和水蒸气体积分数（0％～20％）范围内进行，主要研究了对流冷凝传热的影响因素和分子白组装膜的强化效果。实验结果表明：水蒸气体积分数、加湿热空气的质量流量和入口温度是影响对流冷凝传热的主要因素，拥有分子自组装膜的改性表面对冷凝传热有极好的强化作用。

多孔结构毛细抽吸模型及实验验证57-61

摘要：建立了多孔结构（毛细芯）毛细抽吸的数学模型，推导毛细抽吸量随时问变化的关系式，并用实验对其进行验证。结果表明，毛细芯抽吸工质时，其抽吸量按照指数增长的规律变化，该指数增长函数的初始值大小等于工质密度、毛细芯横截面积、孔隙率和高度的乘积，幅值为负数，其大小一般略小于初始值，二者的比值可视为多孔结构饱和程度的度量，时间常数的大小则等于工质密度、毛细芯相对渗透率和孔隙率的比值以及重力加速度的乘积的倒数。即抽吸量（体积）取决于毛细芯总孔隙体积的大小，而抽吸的快慢则与工质密度、毛细芯相对渗透率和孔隙率的比值成正比。传统的观点认为毛细芯提供的毛细力和渗透率均越大越好，但两者却是矛盾的，毛细抽吸性能可视为它们二者的综合平衡。

加热工况及倾斜角影响单环路脉动热管稳定运行的实验研究62-67

摘要：针对单环路脉动热管建立实验平台，实验中采用水浴加热及冷却方式作为热管运行测试的热工条件，着重考察了单环路脉动热管在不同的加热工况（不同加热温度及加热水循环流量）及不同倾斜角度（30°，45°，60°,90°）的运行情况。主要通过传热量及运行热阻来评价热管的传热效果。实验结果表明，蒸发段加热工况在大流量（40g/s）和较高温度加热条件下会出现局部干烧现象，且随着加热温度的升高干烧现象逐步加剧，进而影响热管的稳定运行和传热效果；蒸发段在较小热水流量（4g／s）时保持稳定地运行；重力因素严重影响到单环路脉动热管稳定运行，垂直地面底部加热条件下运行效果最好。

二元混合蒸气凝结液界面温度的计算68-73

摘要：在竖直的非均匀温度场凝结表面上进行了二元混合蒸气的Marangoni凝结实验。实验结果表明表面传热系数与表面过冷度呈现具有峰值的非线性特性，气相质量浓度为1％的混合蒸气传热系数最高。为进行传热系数的理论计算，利用二元混合蒸气膜状凝结理论，计算了界面温度。结果表明：界面温度在过冷度为零时等于该浓度下的气相温度，随着过冷度的增大，界面温度逐渐下降，直至达到该浓度下的液相温度之后就不再随过冷度变化。对同一浓度而言，流速越大，达到液相温度所对应的过冷度也越大；达到液相温度所对应的过冷度随着压力的增大而减小。界面温度的计算为传热系数的理论计算提供了可能。

TiO2-硅酸铝纤维纳米复合材料光催化脱硫脱硝脱汞的实验研究79-85

摘要：使用溶胶凝胶法以硅酸铝纤维为载体制备纳米TiO2复合材料，利用X射线衍射仪及场发射扫描电镜对其进行表征。在波长为253．7nm的紫外光照射下使用复合材料脱除模拟燃煤烟气中的SO2，NO和元素Hg，考察了此复合材料的脱硫、脱硝和脱汞效率，以及试验工况对脱除效率的影响。研究结果表明硅酸铝纤维上负载的纳米TiO2主要为锐钛矿相，粒径在20am左右。光催化脱硫、脱硝和脱汞效率达到37％、40％和84％。SO2和NO的浓度增加，其光催化脱除效率降低，烟气中低浓度的SO2对NO的脱除起促进作用，而在较高的浓度范围内会抑制光催化脱硝效率；同样随着烟气中NO浓度的逐渐增加，对光催化脱硫也表现出先促进后抑制的作用。温度对光催化氧化有抑制作用，纳米复合材料的脱硫脱硝脱汞效率均随着反应温度的升高而降低。

中国电机工程学报杂志动力机械与工程

基于熵产理论的离心风机性能优化86-91

摘要：基于三维椭圆形控制方程及熵理论，对电厂常用的G4-73型后向式离心风机进行数值模拟及熵产计算，并进行了实验验证。研究发现，叶轮体内熵产最大，且湍流耗散为风机熵产的主要来源，黏性耗散所引起的熵产几乎可以忽略。采用优化理论对叶轮参数进行优化，并分析比较优化前后的风机熵产及动力学特征。结果表明，优化后叶轮和蜗壳内熵产明显降低，流动得到改善；风机的全压升高、高效区拓宽，且流量越大，全压增长的幅值越大。最高效率点附近，风机全压和效率分别提高68Pa和0．5个百分点。叶轮结构参数的优化对电厂的节能增效、解决风压不足和CO2减排等关键问题具有重要的现实意义。

HR3C／T91异种耐热钢焊接接头的力学性能及界面蠕变失效行为研究92-98

摘要：针对新型奥氏体不锈钢HR3C与细晶粒强韧马氏体耐热钢T91异种钢焊接接头，采用手工氩弧焊接工艺、高温加速模拟、高温持久和常温力学性能试验研究HR3C与T91异种钢焊接接头的力学性能变化、高温强度、界面蠕变损伤及破坏特征。研究结果表明，焊前预热448K，焊后不进行热处理条件下，接头的力学性能优异。加速模拟运行3004h后，接头的力学性能仍然良好。而加速模拟运行5012h后，HR3C／T91界面发生了蠕变失效，蠕变裂纹在管接头内表面焊缝／T91界面形核、扩展，然后在管接头外表面T91的临界热影响区内发展，最后导致接头蠕变失效。拉伸和弯曲试验过程中，接头的强度和塑性下降严重，断裂位置均在焊缝／T91界面区域。因此，焊缝／T91界面容易发生早期蠕变失效。

中国电机工程学报杂志热工自动控制

基于偏最小二乘回归的锅炉再热汽温建模99-105

摘要：锅炉再热汽温调节对于机组安全性和经济性有着重要的意义。利用偏最小二乘回归结合机组实际运行数据对再热期望焓升一即单位流量蒸汽吸热能力进行建模。分析了再热期望焓升的影响因素，构建了现场没有引入但会对再热汽温造成直接影响的中间变量。在建模前期通过稳态工况以及均匀设计的方法对建模数据进行筛选，并比较了多种数据筛选方法的建模精度。研究结果表明，再热汽温受多个因素综合变化影响，且呈非线性关系，对再热期望焓升进行建模能够更好地反映再热汽温变化的本质；选择不同的样本数据对模型的精度和稳定性有一定的影响；建立的偏最小二乘回归模型能够克服变量间的多重相关性，得到易于解释的统计学模型，量化已有运行数据，使运行人员快速掌握系统特性，同时也为先进控制策略的应用提供了数据基础。

基于TS模糊模型的稳定预测控制及其在机炉协调系统中的应用106-112

摘要：针对TS模糊系统，提出一种基于模糊李亚普诺夫函数的稳定预测控制方法，通过构造模糊李普诺夫函数并最小化预测控制中无穷时域或拟无穷时域性能指标的上界，来设计满足系统闭环稳定、输入约束以及控制性能最优的平行分配补偿控制律。该控制律最终归结为求解一组线性矩阵不等式约束下的凸优化问题。模糊李亚普诺夫函数的使用减少了公共李亚普诺夫函数及分段李亚普诺夫函数的保守性，增加了可行解的范围。数值仿真和火电厂非线性机炉协调系统中的仿真试验，证明了这种方法的优越性和有效性。

基于稳健估计的迭代型支持向量机及其在电站数据检验中的应用113-118

摘要：提出一种基于扩展Huber估计的迭代型支持向量回归算法。该方法将最小二乘支持向量机（least squares support vector machine，LS-SVM）目标函数中残差的最小二乘估计用扩展的Huber估计代替，并且采用迭代算法求解，在整体上考虑了回归曲线的平滑性，有效地抑制了少数异常点的回归误差引起的残差污染，进而通过比较实测值与回归估计值之间的残差来识别测量数据中的异常值。同时还给出了基于该方法的数据检验及重构的流程与步骤。以某600MW机组为例，对主蒸汽温度进行了算例分析，结果表明该方法能够有效识别主蒸汽温度测量值中异常值，并可给出可靠的重构值，具有较好的稳健性能，而且迭代收敛较快，适合于工程上的在线应用。

中速直吹磨组径向基函数神经网络信息融合-模糊启动控制119-125

摘要：中速直吹磨煤机组的大延迟及惯性、燃料量的直接测量和发热量的在线检测是保持超临界燃煤发电机组燃烧控制稳定性和安全性的难点。通过讨论某厂直流锅炉燃料量控制及其中速直吹磨煤机组启动控制系统，引入基于径向基函数神经网络的信息融合方法重构燃料发热系数，以在线精确修正实际燃料量，并以此为基础利用模糊控制的鲁棒性和克服非线性能力，优化了对磨组启动过程中咬合时间、电流等不确定参数的控制。实验结果表明，此方案中燃料量控制可兼顾快速性和准确性，在磨组启动中模拟量控制系统和燃烧器管理系统可更好地协调控制，并保证了燃烧工况的平稳过渡。