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中国电机工程学报 2011年第32期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志热能工程

200MW级整体煤气化联合循环系统中燃气轮机的通流匹配特性1-7

摘要：解决燃气轮机的通流问题,确定燃用中低热值合成气燃气轮机的最佳运行工况是研究整体煤气化联合循环（integrated gasification combined cycle,IGCC）系统的重点内容之一。该文对一台200 MW级IGCC机组进行研究,从系统的角度出发提出燃气轮机通流的3种调整方案,并分析方案变化对燃气轮机特性和IGCC系统性能的影响。结果表明,在一定范围内减小压气机入口空气流量或增大透平通流面积,有利于提高燃用中低热值合成气的燃气轮机特性与IGCC系统性能。合理搭配压气机抽气比例和氮气回注量可提高IGCC的系统效率。3种调节方案都存在最佳值,使燃气轮机和IGCC系统获得最大功率与最高效率。研究结果为燃用中低热值合成气燃气轮机的最佳运行工况的确定以及IGCC电站系统的设计和运行提供参考。

增压流化床热态临界流化速度的实验研究8-15

摘要：在内径80 mm的加压热态流化床实验台上,测量不同粒径的石英砂和陶粒砂两类实验物料在压力（0.1～0.6 MPa）和温度（20～800℃）范围内的最小流化速度umf。实验结果表明：在相同的温度下,最小流化速度随压力的增加而减小,而在相同的压力下,温度对最小流化速度的影响随床料种类的不同而有明显的差别。较全面地总结了文献中已有的umf经验关联式,发现umf计算值与本实验值偏差较大。基于厄贡方程和文献中已有的关于最小流化空隙率的实验结论,给出了确定增压流化床热态最小流化速度的合理计算步骤。该方法的预测值和实验值的相对误差在10%以内,为增压流化床反应器的设计和运行提供较可靠的参考依据。

基于模糊C-均值聚类的锅炉监控参数基准值建模16-22

摘要：锅炉各监控参数基准值的确定是分析锅炉运行能耗偏差的基础。该文充分利用锅炉运行数据的关联特性,提出了一种基于模糊C-均值聚类算法实现多参量同步聚类以确定锅炉监控参数基准值的方法。该方法可以在实际运行数据中同步挖掘出某典型负荷邻域区间对应的排烟氧量、排烟温度和飞灰含碳量等监控参数基准值,从而达到改善锅炉运行性能的目标。在多参量同步聚类算法中,利用有效性函数优化模糊聚类数,提出运行模式支持度的相关概念及其样本支持判定的规则,并对类中心点处较小ε区域内样本进行无偏估计。实例分析结果表明：该方法能够在兼顾参数之间耦合关系的基础上,得到高效工况下对应的各基准值样本点,并建立相应的基准值模型。

锅炉集箱系统并联管组流量不均匀性与热负荷间的关系23-30

摘要：锅炉集箱系统设计结构的多样性,使得其中受热并联管组内流体的流动特性也趋于复杂化。确保并联管组内的流体具有良好的流动特性是集箱系统安全运行的保证。通过创建一种集箱系统的水动力特性分析模型,研究热负荷分布不均匀性对并联管组流量分配不均匀性的影响,并对其变化关系式进行了理论推导,同时给出分析实例。分析结果表明：在单相状态或摩擦阻力校正系数可视为常数的汽水两相状态下,集箱系统内各并联管的分配流量与其平均密度间总体上呈二次函数变化关系,且单相水和两相状态下并联管的分配流量随其热负荷的增加而增加,单相蒸汽状态下并联管的分配流量随其热负荷的增加而减小。

高压多组分合成气冷却器的数值模拟31-38

摘要：合成气换热器是整体煤气化联合循环（integratedgasification combined cycle,IGCC）系统的重要组成部分,装有煤气冷却器的气化炉可对合成气的物理显热进行回收利用,提高IGCC系统效率。该文利用多孔介质模型对燃气冷却器中水与高压合成气之间的换热进行了模拟研究,将孔隙率、分布阻力、分布热源通过用户自定义函数耦合进FLUENT进行计算。并对比了不同的折流板布置方式对换热的影响。结果显示多孔介质模型可以很好地模拟燃气冷却器壳程流体的流动和换热;适当减少折流板数目可以有效降低壳程流体的压力降,并且对换热的影响不大。

对喷流协同蒸汽相变对燃煤细颗粒脱除性能的影响39-45

摘要：以燃煤锅炉产生的含尘热烟气为对象,采用电称低压冲击器（electrical low pressure impactor,ELPI）和Vaisala-HMT337型温湿度变送器等测试仪器,研究倾斜对喷流与蒸汽相变相结合的方法对燃煤细颗粒的脱除性能,实验考查烟气对喷流速、烟气对喷间距、蒸汽添加量、除雾器类型、添加润湿剂等对细颗粒脱除效率的影响规律。研究结果表明：采用对喷流和蒸汽相变技术相结合的方法可以高效脱除细颗粒物;细颗粒脱除效率随烟气对喷间距的增大先提高后降低,随烟气流速和蒸汽添加量的增大而提高;相变室出口安装丝网除雾器的脱除效果优于采用板波纹除雾器;烟气中添加挥发性乙二醇润湿剂对细颗粒脱除有一定的促进效果。

基于傅里叶红外光谱的高温煤焦表面化学结构特性分析46-52

摘要：采用热力工况与实际煤粉炉相近的沉降炉,获取了不同环境气氛下的煤焦试样,采用傅里叶变化红外（Fourier-transform infrared,FTIR）光谱仪测定固体颗粒试样的表面微化学结构及官能团,通过FTIR谱图的分峰拟合处理,对焦样表面化学结构变化特征进行半定量分析。实验结果显示,热解及燃烧过程中所有的C—H、C—O类官能团基本均会随着挥发分一起析出,特别是含O及脂肪类结构基本消失,所属波段的吸收峰的强度均不同程度的有所减弱。无论热解还是燃烧过程,与芳氢相比煤焦中的脂肪类氢、碳基团更容易分解而析出,表现为试样中芳碳相对含量增加,焦样表观的芳香度（fa）升高。在高浓度的CO2气氛下,由于CO2对煤焦颗粒的气化效应,颗粒的实际温度较N2气氛时降低,使得煤焦中有机物的分解及析出过程有所延缓,表现为CO2气氛下颗粒的芳氢与脂氢比（Har/Hal）以及芳香度（fa）稍低于N2气氛时的情况。研究推断热解气氛及温度是影响有机组分分解及煤焦活性的关键因素。

惰性载体Al_2O_3对Fe_2O_3及CuO氧载体煤化学链燃烧的影响53-61

摘要：氧载体是煤化学链燃烧技术的基础,惰性载体则是其中的必要组成部分,起着重要的作用。以Al2O3作为典型惰性载体,采用热重分析仪、红外频谱仪、场发射扫描电镜和能谱分析仪以及X衍射仪,对六盘水贫煤与Fe2O3、CuO基氧载体的反应进行了详细的研究。研究发现,Al2O3的引入,使得Fe2O3、CuO基氧载体表面积增大、孔径分布更为优化,而且对氧载体与六盘水贫煤一次热解产物的反应是有利的,能够促进氧载体中更多晶格氧的传递,Fe2O3基氧载体中有更多的Fe2O3还原为低于Fe3O4价态的氧化物,而CuO基氧载体中CuO除了还原为Cu、Cu2O外,其中的CuAl2O4也有一定的反应活性,被还原为CuAlO2。与LPS煤反应时,Fe2O3深度还原产物与部分Al2O3及煤中的SiO2反应生成Fe3Al2（SiO4）3,而CuO则与Al2O3及六盘水贫煤反应生成了（Cu0.215Mg1.785）（Al4Si5O18）复合物。

电石渣–柠檬酸复合浆液吸收去除烟气SO_2动力学62-68

摘要：在喷淋吸收装置中对电石渣–柠檬酸复合浆液吸收SO2动力学和工艺进行了系统研究,结果表明：添加5 mmol/L的柠檬酸,其脱硫率从58.9%增加到77.3%。电石渣浆液中添加柠檬酸有利于烟气脱硫,一方面在液固界面上增强了H＋的传质推动力,减小OH＋的传质距离,提高了反应面上H＋浓度,加速电石渣的溶解;另一方面,在气液界面上形成了缓冲体系,降低了液膜反应区pH变化速率,减小H＋累积引起的阻碍效应,使界面上允许有较高的SO2浓度,强化了气液传质能力,提高SO2吸收反应。电石渣–柠檬酸复合浆液的脱硫效率随烟气SO2浓度和系统液气比的增加先升高后降低,随浆液pH值的增加而升高,随反应温度的提高而减小;其反应动力学为一级反应动力学,总反应级数n=1.1403,反应活化能Ea=14.514kJ/mol,频率因子为13.8278min 1。

固体氧化物燃料电池分布式电源静态运行分析69-75

摘要：固体氧化物燃料电池是一种有前途的分布式电源。从基本的热力学分析出发并结合质量平衡、焓平衡和熵平衡方程,该文提出一个以氢气为燃料的固体氧化物燃料电池数学模型用于静态分析。推导得出了氢气利用系数、电池堆温度和过量氧气比例这3个运行变量之间的解析关系。由于固体氧化物燃料电池在运行中必须满足多个限制,该文提出了合理运行空间的概念。该概念可以用于指导固体氧化物燃料电池的运行和控制。

中国电机工程学报杂志工程热物理

气化炉煤气冷却器对流换热特性的数值模拟76-81

摘要：采用数值模拟方法研究高温高压下气化炉中膜式螺旋管煤气冷却器的对流换热和流动特性,分析径向节距、轴向节距和管圈曲率对换热和流动特性的影响。模拟结果与试验结果吻合较好。研究发现：在相同的入口速度下,膜式螺旋管换热器的表面换热系数与轴向节距和径向节距有关;换热器环形通道内的轴向速度波动有利于强化传热;膜式螺旋管的局部壁面换热系数与管圈曲率无关;螺旋管圈的膜片面积比对于换热器的平均换热系数有显著影响。另外,该文还获得了换热器的阻力特性与径向节距和管圈曲率的关系。

气泡雾化高黏度流体的实验研究82-87

摘要：该文主要为研究液体性质以及喷嘴结构对气泡喷嘴雾化特性的影响。实验用浆体包括水和6种高黏度流体。采用相位多普勒粒子分析仪对多种流体进行雾化实验研究。对喷嘴几何结构和操作参数对雾化的影响进行了讨论。雾化液滴沿径向的索特平均直径（Sauter mean diameter,SMD）最大值在120μm以内。提高气液比能有效降低雾化液滴SMD。喷嘴出口直径和注气孔直径对水的雾化液滴SMD的影响显著,而改变注气角度和混合室长度对水的雾化液滴SMD影响不大。混合室长度增加后,非牛顿流体的雾化质量有一定下降。黄原胶添加量的提高对雾化液滴SMD有很大影响。在雾化介质为水的情况下,液滴SMD变化范围为60～95μm;雾化高黏度流体时SMD范围为60～120μm。

Marangoni凝结液珠脱离半径分析88-93

摘要：为研究宏观温度梯度对Marangoni凝结的影响,设计了一个截面为梯形的试验块。在大范围的酒精气相浓度条件下（0%～50%）,用实验的方法研究了宏观温度梯度对Marangoni凝结的影响。对于每个浓度都在不同蒸汽流速和压力下进行了实验并拍摄凝结图片。以凝结实验中所拍摄的实验图片为分析对象,分析不同质量分数、过冷度和流速下的凝结液珠脱离半径。凝结液珠的脱离半径与表面过冷度、凝结表面的横向温差、酒精质量分数、蒸汽流速等因素有关。以纯水的脱离半径公式为基础,考虑温差带来的Marangoni效应和蒸气流速后,拟合出Marangoni凝结凝结液珠的最大脱离半径公式,在大部分过冷度的情况下,计算值与实验数据一致性较好,最大误差为23%。

管束间气液两相过渡流型及其压力波动特性94-99

摘要：采用高速摄像技术对矩形通道内气液两相流体垂直向上横掠2种节距比顺列管束的过渡流型及压差信号进行实验研究,在泡状流流动过程中拍摄到了S形泡状流。分析了各种流型转变的机制,基于实验数据绘制了流型界限图。对比分析了2种管束间不同过渡流型的压差波动信号,发现从泡状流到间歇流再到雾状流压差信号呈减小趋势。2种管束的压差信号波动幅值不同,节距比大的压差信号波动幅值大。实验发现气液两相折算速度对压差信号的波动有明显影响。

中国电机工程学报杂志行业信息

清洁高效燃煤发电技术协作网2011年会取得圆满成功99-99

摘要：2011年10月14日,为期两天的清洁高效燃煤发电技术协作网2011年会在陕西省西安市圆满落下帷幕。会议由中国电机工程学会和中国华能集团公司联合主办,中国电机工程学会陈峰常务副理事长出席会议并致开幕词;中国华能集团公司胡建华副总经理出席会议并致欢迎辞;中国电力科学研究院周孝信院士、西安交通大学陶文铨院士、日本东京电力洁净煤发电研究所石桥喜孝副社长出席会议。

中国电机工程学报杂志动力机械与工程

高性能磁力齿轮传动扭矩与效率的数值计算107-114

摘要：为了获得高性能磁力齿轮的传动扭矩和效率等性能参数,利用Maxwell 2D软件对其进行静态、动态有限元模拟计算。计算出内磁转子、外磁转子以及调磁极片的静态扭矩;定义内、外磁转子分别以对应的转速运行,得出其功率损耗,进而得到其扭矩损耗;定义了磁力齿轮的3种运行方式,根据静态扭矩以及扭矩损耗的结果,推算出各种运行方式下效率的计算公式并分析其变化规律。分析的结果可以为磁力齿轮的设计制作提供依据。

混流式水轮机三维空化湍流场混合数值模拟115-121

摘要：基于欧拉–欧拉方法中均匀多相流假设的混合两相流体无滑移模型,加入考虑气穴影响的Schnerr and Sauer空化模型,采用标准k-ε湍流模型和压力速度耦合的SIMPLEC算法,转动区域应用多重参考系模型,对某混流式水轮机全流道进行了三维定常空化湍流数值模拟。利用ANSYSFLUENT,获得了该水轮机在偏工况下转轮叶道和尾水管内空泡相的主要流动特征,分析了水轮机流道内空化发生的部位与程度。计算结果表明与单相流体模型相比该方法能有效地预测水轮机内的三维空化湍流场,可以较好地模拟水轮机内真实的有空化发生的多相流动情况。

中国电机工程学报杂志热工自动控制

考虑电网调度实时性要求的机组负荷优化分配122-128

摘要：为了满足电网调度对火电厂负荷优化分配的实时性要求,提出了负荷优化分配总时间的概念并给出了具体计算公式。对煤耗、污染物排放、负荷调整时间的多目标数学模型进行了改进,将全厂煤耗量、污染物排放量两个目标统一为经济性成本目标,将负荷调整时间目标处理为机组变负荷范围的约束条件。通过引入遗传算法中的自然选择机制,提出了自然选择粒子群算法,并对算法的惯性权重及约束条件的处理进行了改进。实例计算结果表明：该方法与现有多目标优化方法相比可有效地缩短优化计算时间,在满足电网调度对负荷分配总时间的硬性要求的同时,更能满足电厂降低成本需求。