2020年第35卷第2期文章目次

陈伟 , 郑晓园 , 纪莎莎 , 张守玉

2020, 35(2):1.

[摘要](776) [HTML](0) [PDF 3.41 M](675)

摘要:
高含水率是制约污水污泥处理处置的关键因素之一。水热炭化（Hydrothermal carbonization,HTC）是处理高含水物料的有效手段。本文综述了污泥水热炭化机理，对水热炭化固体产物——水热焦（Hydrochar）的脱水干燥特性、燃料及燃烧特性、气化特性、氮磷元素的迁移转化机理、重金属迁移转化机理和典型污水污泥水热炭化工艺能量进行分析。基于吉布斯自由能最小化原理，研究了水热炭化温度和水热炭化时间对水热焦气化特性的影响，发现在200 ℃和30 min时，碳转化率和冷煤气效率分别达到93.9%和64.38%，水热焦气化特性最佳。最后指出，在污水污泥协同水热炭化、磷形态准确分析及定向转化、水热焦气化机理和耦合水热炭化的污泥气化/焚烧工艺能量、经济和环境评价等方面急待开展研究，最终为实现污泥的减量化、能源化和清洁化高效利用提供科学指导。

2 10 MW级深冷液化空气储能发电系统自动启动控制方法研究

王维萌 , 葛俊 , 司派友 , 宋亚军

2020, 35(2):9.

[摘要](233) [HTML](0) [PDF 3.89 M](701)

摘要:
以10 MW级深冷液化空气储能发电系统为研究对象，简要介绍了技术原理、系统构成、主要设备及工艺流程，并从自动控制视角，分别设计了储、释能阶段的启动方法。基于该自动启动方法，可完成储能阶段空气净化及压缩、空气液化、储热和蓄冷子系统的联合运行以及释能阶段储热、蓄冷和膨胀发电子系统的联合运行，实现了储能阶段自动达到额定出液量及释能阶段自动满足额定发电量的需求，提高了能量型机械储能系统对电网负荷变化的响应速度。

3 采用关联进化策略的RWCE算法应用于换热网络优化

李万总 , 崔国民 , 孙涛 , 赵兵涛

2020, 35(2):18.

[摘要](406) [HTML](0) [PDF 2.78 M](678)

摘要:
换热单元之间的耦合关系导致其在优化过程中相互制约，造成强制进化随机游走算法应用于换热网络时后期优化停滞。因此，提出一种关联进化策略实现换热单元间的联动进化。首先对换热网络中换热单元的关联关系进行了分析，评估了这种关联关系对进化算法的制约及效率的影响；在此基础上，建立了关联换热单元的联动进化机制，克服了优化过程中的关联制约，提升了进化的效率。最后，将采用单元关联进化策略的算法应用于15SP、16SP2算例，分别得到了年综合费用（TAC）为1 513 253和6 849 252 $/a的结果，其中15SP算例的TAC较文献最优结果下降了5715 $/a，验证了改进后的算法能有效地提高搜索质量。

4 基于PSO算法的供热系统锅炉集群运行参数优化

刘荣 , 荀志国 , 吕青 , 方大俊

2020, 35(2):23.

[摘要](148) [HTML](0) [PDF 2.18 M](607)

摘要:
针对供热系统调峰热水锅炉集群的参数优化问题，应用基于数据驱动的神经网络算法，接入DCS系统锅炉数据，辨识建立锅炉的运行性能模型，以锅炉运行参数为决策变量、锅炉集群运行经济性最优为目标函数，应用粒子群算法优化获得最优的锅炉集群运行方案。以三河新源供热调峰锅炉集群的运行数据为实例，对3台和4台锅炉运行参数进行了优化，结果表明：通过优化获得的方案，与实际运行方案对比后，可产生约7%的节能量。

5 基于稳态建模技术的燃气多联供机组经济性分析

郭祚刚 , 黎小林 , 周长城 , 马溪原

2020, 35(2):32.

[摘要](101) [HTML](0) [PDF 2.18 M](618)

摘要:
针对综合能源系统内的燃气多联供展开稳态建模研究，结合成本模型及收益模型开展机组经济性分析。选取GE公司6F.03燃机，研究了燃气多联供机组的供热功率及供电功率耦合关系，开展了包含天然气价格、蒸汽销售价格、蒸汽抽取量、年利用小时数和上网电价在内的多因素敏感性分析。结果表明：通过外供蒸汽流量调节，可满足不同供热及供电功率需求，当外供20 t/h蒸汽时，可提供16.17 MW的供热功率及109 MW供电功率；天然气价格敏感性分析表明，要实现低于10年的投资回收期，应将天然气价格控制在3.25元/m3以内；增大蒸汽供应量能够提高机组的经济性；上网电价的敏感性最为显著，当低于0.5元/(kW·h)，投资回收期会超过24年，但当上网电价达到0.7元/(kW·h)，投资回收期可降低至5年。

6 贯通与间隔式逆滞流迷宫密封动力特性研究

顾乾磊 , 张万福 , 李春 , 杨建刚

2020, 35(2):38.

[摘要](131) [HTML](0) [PDF 3.55 M](713)

摘要:
提出贯通式与间隔式两种新型逆滞流迷宫密封结构，通过在密封齿上设计微型逆滞喷管，贯通相邻密封腔，利用自然压差产生逆向射流，产生滞止效应，抑制密封腔内周向流动。应用基于微元理论的密封动力特性系数识别方法研究两种逆滞喷管密封动力特性，并与传统迷宫密封进行对比。研究表明：逆滞流迷宫密封产生的反旋流对抑制密封腔内周向流动具有较好的效果；间隔式较贯通式逆滞流迷宫密封具有更高的稳定性，高涡动频率下有效阻尼可达原结构的200%；逆滞喷管的布置增加了原结构密封的泄漏量，但可通过调节周向逆滞喷管数量，满足机组对稳定性需求的同时具有相对较低的泄漏量。

7 基于谐波平衡法的汽轮机末级叶片气动阻尼计算

胡平 , 杨锐 , 竺晓程 , 杜朝辉

2020, 35(2):47.

[摘要](128) [HTML](0) [PDF 3.50 M](599)

摘要:
采用谐波平衡法分析了汽轮机低压缸末级动叶自由形式和围带形式的颤振特性，获得了不同叶间相位角下的气动阻尼。研究发现：在设计工况下自由叶片叶间相位角在-30°~-150°时气动阻尼为负，叶片处于易发生颤振状态；当考虑围带时，叶片气弹稳定性发生了显著变化，在全行波域均处于稳定状态；由于振型、振幅的分布变化，围带叶片压力侧振动引起的压力扰动相位不再随叶间相位角发生明显改变，使得原本自由叶片上的气弹稳定性规律被破坏。

8 服役工况下汽轮机平衡盘区域强度及间隙变化

赵文辰 , 吴仕芳 , 王炜哲

2020, 35(2):56.

[摘要](77) [HTML](0) [PDF 2.69 M](613)

摘要:
以某超超临界机组的高压模块的平衡盘作为研究对象，利用ABAQUS软件建立高压模块的轴对称模型，并根据电厂实际运行工况的蒸汽温度压力数据计算加载边界条件,分析了实际启动和满负荷运行工况下高压平衡盘及前后密封区域的温度、应力和位移的变化及密封处径向间隙变化规律。研究表明：运行过程中服役工况下温度和应力产生了波动，在启动阶段最为剧烈,稳态运行时波动幅度较小；启动阶段径向间隙会明显减小。

9 基于MFOAGRNN的汽轮机热耗率预测模型

钟震 , 童小忠 , 司风琪 , 任少君

2020, 35(2):63.

[摘要](108) [HTML](0) [PDF 2.71 M](773)

摘要:
为提高机组热耗率在线计算的精度与鲁棒性，提出多种群果蝇优化算法(Multipopulation fruit fly optimization algorithm,MFOA)和广义回归神经网络(Generalized regression neural network,GRNN)相结合的汽轮机热耗率预测模型。以影响机组热耗率的主要运行参数为输入参数，建立基于GRNN的机组热耗率计算模型，并进一步采用改进的多种群果蝇优化算法优化GRNN模型中的光滑因子。将所建MFOAGRNN热耗率预测模型应用到某1 000 MW机组中，结果表明该模型具有很好的计算精度，在测量数据发生方差增大、定值偏移等异常情况时该模型也能给出可靠的计算结果，具有较强的泛化能力和鲁棒性，满足实际工程需要。

10 粗糙度对离心泵进口回流非定常特性影响的研究

李金琼 , 宋文武 , 万丽佳

2020, 35(2):70.

[摘要](789) [HTML](0) [PDF 3.11 M](586)

摘要:
为研究粗糙度对离心泵进口回流非定常特性的影响，采用ANSYS CFX软件，基于RNG k-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset方程的均相流空化模型，对某离心泵在5种不同的表面粗糙度(0、6.30、12.50、27.22和36.27 μm)下进行非定常计算，并分析小流量工况0.4Qd下回流旋涡的发展和不同断面压力脉动、进口和叶轮所受径向力。结果表明：随着流量的降低，效率受粗糙度影响越复杂；在Ra=6.30 μm时，各监测点的压力脉动幅值有一定的提高，在其他4个粗糙度下均有降低，且Ra=27.22 μm时，各监测点的压力脉动幅值降低程度最大；随着粗糙度的增大，进水管所受径向力先增大后缓慢增加，且受力中心偏心分布；叶轮受到的径向力与进水管壁面粗糙度有一定关联并分布复杂，在Ra=6.30 μm时，叶轮径向力趋于均匀分布。

11 叶片包角对高比转速离心泵固液两相流动的影响

万丽佳 , 宋文武 , 常方圆 , 张明祯

2020, 35(2):78.

[摘要](300) [HTML](0) [PDF 3.36 M](601)

摘要:
片包角的高比转速离心泵进行了固液两相湍流数值模拟，分析了固液两相流中固体体积分数分布及速度变化规律。研究表明：在2%的泥沙含量条件下，随着叶片包角的增加，效率有所下降，叶片包角φ=100°时效率最优；颗粒主要分布在叶轮后盖板及叶片背面尾部；固体速度在距后盖板的0.7位置及叶片头部位置达到最大；随着包角的增大，叶轮流道内的压力在减小，后盖板、叶片背面尾部的颗粒浓度明显降低，流道和叶片上的固体速度会增加；颗粒浓度下降速度快慢的临界点在距离后盖板0.15处；叶片背面颗粒浓度的峰值点出现在叶片长度为0.9处，此时，φ=110°时的颗粒含量受到包角的影响最大；综合颗粒体积分数及固相速度的分布规律，适当增大叶片包角使得效率降低，但可改善固液两相流离心泵后盖板及叶片背面磨损情况。

12 水泵水轮机导叶动态水力矩特性分析

李萍 , 赖喜德 , 宁楠

2020, 35(2):87.

[摘要](151) [HTML](0) [PDF 2.66 M](561)

摘要:
采用SST k-ω湍流模型对某高水头水泵水轮机进行全流道三维非定常数值模拟，分别对在水轮机工况和水泵工况运行下的导叶动态力矩特性进行分析。结果表明：在水轮机工况下，随着流量的增大，不同位置处导叶的动态水力矩变化规律一致，力矩值由正值变为负值，力矩脉动频率与转轮叶片数相关，流量越大，叶频影响越显著；在水泵工况下，最高扬程工况时导叶水力矩脉动频率主频为转频且脉动幅值较大，而最低扬程工况下导叶水力矩脉动主频为叶频，力矩脉动幅值较小。

13 基于Partical模型的固液两相流贯流式水轮机流场数值模拟

彭笙洋 , 李正贵 , 张家荣 , 李新锐

2020, 35(2):94.

[摘要](72) [HTML](0) [PDF 3.31 M](570)

摘要:
为了研究灯泡贯流式水轮机在固液两相流动下过流部件的磨损程度，以某水电站实际运行的水轮机为研究对象，基于Particle模型和非均相模型，对水轮机内部流场进行数值模拟。分析了体积分数为1%，泥沙粒径为0.01、0.05、0.10和0.25 mm时，过流部件工作面和背面的固体颗粒相的滑移速度及固相体积分数。结果表明：随着颗粒粒径的增大，桨叶上固体颗粒相的滑移速度减小、导叶上滑移速度增大；在浆叶进水边和轮缘，导叶的进水边和轮毂处固体颗粒相的体积分数较大，磨损较为严重，与现场真机照片磨损位置相同，说明采用 Particle 模型和非均相模型能准确地模拟固液两相流水轮机内的流动规律。

14 来流马赫数影响高负荷扇形扩压叶栅气动性能的研究

张海鑫 , 余志利 , 陈华

2020, 35(2):103.

[摘要](115) [HTML](0) [PDF 2.92 M](531)

摘要:
为研究亚音速高负荷扇形扩压叶栅NACA0065-K48的变工况性能，采用数值方法研究了来流马赫数对叶栅气动性能和流场结构的影响，来流马赫数的取值范围为0.3~0.8。计算结果表明：随着来流马赫数的增大，叶栅静压比不断提高，但总压损失先减后增，马赫数在0.5~0.7范围内叶栅具有较好的综合气动性能。扇形叶栅下角区分离程度大于上角区的不平衡流动现象会随着马赫数的增大而加剧，通道涡则是这一发展趋势的主导，且马赫数达到0.7之后，下角区通道涡与集中脱落涡趋于融合。此外，下端壁分离螺旋点的形成与发展是控制下角区分离程度和损失大小的关键。

15 基于响应面分析的660 MW灵活二次再热锅炉汽温特性研究

许威 , 张剑 , 范浩杰 , 张忠孝

2020, 35(2):110.

[摘要](710) [HTML](0) [PDF 2.55 M](552)

摘要:
以某660 MW超超临界二次再热锅炉为研究对象，建立了热力计算分区模型，研究了烟气挡板调节、烟气再循环以及摆动燃烧器对再热汽温的影响，并通过响应面回归法得出不同工况下的再热汽温回归模型。研究结果表明：锅炉最大连续蒸发量（BMCR）工况下，一次再热侧挡板每增加1%，一次再热汽温升高1.1 ℃，二次再热汽温降低1.8 ℃；回归模型能准确预测在不同调温方式作用下的再热蒸汽温度，最大误差仅4.9 ℃；该模型给出了蒸汽温度的影响因素显著性排序，其中，烟气挡板开度的变化对再热汽温的影响最大。

16 超临界火电机组协调系统建模及模型预测控制算法研究

李炳楠 , 朱峰 , 燕志伟 , 贺勇

2020, 35(2):117.

[摘要](384) [HTML](0) [PDF 3.08 M](536)

摘要:
针对因超临界火电机组协调系统建模精度不高，进而影响先进控制算法控制效果的问题，提出了一种分立-组合式建模方法，并将其应用于模型预测控制算法中。首先，利用子空间辨识方法分步求解分立的子系统模型，之后将分立模型进行组合得到机组的整体模型，以某600 MW超临界火电机组的多组实际数据为训练样本和检验样本，模型输出参量的拟合度可达到90%以上，从而解决了传统机理建模中假设条件较多、机组动态特性不足等问题；其次，以所建立的分立-组合模型为基础，分别应用于模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）算法和常规PI解耦控制算法中，由于MPC拥有对多进多出(MultipleInput MultipleOutput，MIMO)系统更好的适用性，并可以在每个周期内求解带约束条件的最优解，使得控制量在超调量方面幅度下降了近20%，调节时间缩短30%以上，从而体现了所提改进算法在机组协调系统控制中的优越性。

17 全焊接型大风量板式空气预热器的传热特性研究

吴世锋 , 邱长亮 , 苑昭阔

2020, 35(2):126.

[摘要](732) [HTML](0) [PDF 2.46 M](621)

摘要:
对全焊接型大风量板式空气预热器的换热和流动特性进行数值模拟，并搭建实验台验证了模拟所用物理模型和数学模型的正确性，采用努塞尔数Nu和Fanning摩擦因子f分别对空气预热器的换热和流动性能进行评估，分析了板间距B、烟气每层椭圆通道数n和烟气条形通道高度H对空气预热器性能的影响，通过最小二乘法拟合得到全焊接型大风量板式空气预热器的传热关系准则式。结果表明：当B变大或H增加时，换热性能提高；当B减小，n减小或H减小时，流动性能变好；且H的最佳取值为7 mm。〖

18 无氧氛围下NH3/NO反应机理研究

朱志祥 , 张忠孝 , 于娟 , 孙蔚婷

2020, 35(2):133.

[摘要](80) [HTML](0) [PDF 2.66 M](625)

摘要:
采用GRI-SNCR高温反应机理研究无氧条件下NH3与NO反应的临界温度及脱硝反应机理，在小试实验台进行实验对模型进行验证，并根据各基元反应对NH3与NO的产率贡献，归纳主要的基元反应及过渡产物的转化路径。结果表明：GRI-SNCR反应机理能较好地模拟无氧工况下地NH3/NO反应；临界温度为1 130 ℃，当温度高于1 130 ℃时，CO2和NO高温下产生的O自由基是脱硝链式反应的开端，温度达到1 200 ℃时，脱硝效率几乎达到100%；而温度的继续升高，中间产物HNO的热解导致NO的含量有所升高，且温度越高，热解反应速度越高，脱硝效率越低。

19 二甲醚球形扩散火焰的熄火机理研究

亢银虎 , 张朋远 , 邹云鹏 , 卢啸风

2020, 35(2):140.

[摘要](499) [HTML](0) [PDF 3.26 M](578)

摘要:
采用改进的PREMIX模型及“化学爆炸模式分析(CEMA)”方法，对二甲醚(DME)球形扩散火焰的熄火机理进行数值诊断，分析环境氧气摩尔分数(XO2)及详细基元反应对熄火极限的影响，利用“爆炸因子”和“分岔因子”的概念，确定控制DME球形扩散火焰熄火的关键反应动力学因素。结果表明：DME冷焰具有比热焰更宽的可燃范围；冷焰对XO2的敏感性弱很多，热焰中具有正特征值的CEM首次出现在最高温度处；在熄火极限附近，CEM的特征值变为虚数，说明熄火伴随着振荡；热焰的熄火主要由小分子所参与的高温反应所控制，而冷焰熄火主要由大分子所参与的低温反应所控制。

20 三套管式相变蓄热器分形肋片设计及(火积)耗散分析

赵明 , 田扬 , 胡明禹 , 张峰鸣

2020, 35(2):148.

[摘要](121) [HTML](0) [PDF 2.66 M](585)

摘要:
通过数值模拟的方法，根据分形原理设计了三套管式相变蓄热器的肋片并分析其蓄、放热特性，运用(火积)耗散原理对其蓄、放热过程进行分析。结果表明：相比其他结构的相变蓄热器，安装分形肋片的相变蓄热器可使蓄、放热时间缩短，效率提高；模型2（T形分形模型）和模型3（Y形分形模型）比模型1（直肋模型）的蓄热时间分别缩短了35.64%和33%，放热时间分别缩短了47.65%和43.4%；模型2和模型3相比模型5（2倍填充直肋模型）所需蓄、放热时间基本接近，说明分形设计只需较低的金属填充量便可达到很好的蓄、放热效果；安装分形肋片的相变蓄热器在蓄、放热过程中(火积)耗散率（或其绝对值）下降更快，可逆性更好，换热效率更高。

21 扫频电磁场对换热面结垢过程的作用规律

陈小砖 , 赵佳 , 张蓓乐 , 张安超

2020, 35(2):155.

[摘要](550) [HTML](0) [PDF 2.21 M](650)

摘要:
搭建了扫频电磁场抑垢阻垢综合实验台，对经过扫频电磁场处理过的溶液在铜管外表面结垢过程进行深入研究。通过对比处理前后溶液的电导率、钙离子浓度，并利用X射线衍射分析技术(XRD)对水垢样品开展晶体结构分析。实验发现13~25 kHz扫频段实验的电导率和钙离子浓度变化较为缓慢。实验运行24 h后，13~25 kHz扫频段实验的溶液电导率比空白组实验提高了16.3%；1~13 kHz扫频段实验的溶液电导率比空白组实验提高了12.6%。这说明扫频电磁处理后的溶液中钙离子与碳酸根离子结合生成的碳酸钙水垢较少，该扫频水处理器具有一定的阻垢效果。经过13~25 kHz扫频电磁场处理后，铜管外表面所形成的水垢中方解石质量分数由100%降低为65.31%，文石的质量分数升高为34.69%，水垢变得疏松，容易随排污流走。

22 锥形分布器下竖直圆管降膜的数值模拟

张鹏其 , 梁海峰 , 蔡业彬

2020, 35(2):161.

[摘要](91) [HTML](0) [PDF 2.61 M](569)

摘要:
通过建立竖直圆管内降膜蒸发的物理模型，对锥形分布器管内的气液两相逆流的换热特性进行二维CFD数值模拟，采用VOF方法捕捉两相流的流动界面，分析了管壁上液膜的膜态、膜厚、速度和温度分布。结果表明：液膜的膜态和温度分布与喷淋量紧密相关，随着喷淋量的增大液膜的稳定性逐渐增加，在喷淋量为1.48 kg/(m·s）时液膜的稳定性最好，液膜表面温度逐渐降低；液膜的降膜膜态分布分为上端的稳定段和下端的震荡段；2 000＜Re＜10 000时，管壁的平均传热系数呈现逐渐增大的趋势；膜厚的模拟值与Nussult和Brauer的理论计算值吻合较好。

23 石墨烯纳米制冷剂核态池沸腾换热的实验研究

王一峰 , 彭浩 , 陈亚琴

2020, 35(2):168.

[摘要](789) [HTML](0) [PDF 2.37 M](568)

摘要:
为分析单层石墨烯纳米片对核态池沸腾换热的影响机理，对基液为R141b、分散相为单层石墨烯纳米片的纳米制冷剂的核态池沸腾换热特征进行了测定，采用Hot Disk热物性分析仪和铂金板法分别测定了石墨烯纳米制冷剂的热导率和表面张力，采用接触角测量仪和扫描电子显微镜（SEM）观测了沸腾后加热表面的润湿性和形貌特征。实验中，单层石墨烯纳米片的质量百分含量（ω）为0.02%~0.50%，实验压力为一个标准大气压，热流密度为20~200 kW/m2。实验结果表明：单层石墨烯纳米片的加入，使制冷剂R141b的核态池沸腾换热得到强化；当ω=0.2%时，换热系数提高比例出现峰值，为57.7%。伴随ω的增加，石墨烯纳米制冷剂的热导率增大、表面张力减小，沸腾表面润湿性增强且微腔数先增后减，综合作用的结果导致存在一个最佳的单层石墨烯纳米片浓度（即ω=0.2%）使换热系数最高。

24 寒冷地区空气源热泵的供热特性分析

屈博艺 , 张东 , 王春龙 , 刘华凯

2020, 35(2):174.

[摘要](364) [HTML](0) [PDF 1.99 M](502)

摘要:
针对常规空气源热泵在寒冷地区应用普遍存在的压缩机排气温度高、蒸发器表面结霜和系统性能低等问题，建立了一套低温型空气源热泵供热系统，开展冬季供热实验并实测系统性能，选取典型工况进行瞬时特性分析。结果表明，系统在寒冷地区具有较好的供热性能；单个加热周期分三个基本阶段，逆向循环除霜对水箱温度影响较大；环境温度为-3.73 ℃时进行地暖供热，将200 L水从38 ℃加热到45 ℃耗时23.5 min，平均COPh为2.28；随着环境温度的升高，COPh逐渐增大，环境温度为-9 ℃，水箱温度为41 ℃时，系统COPh仍在2.0以上。

25 污泥掺混煤粉燃烧过程的数值模拟模型适应性研究

王海川 , 李德波 , 曾祥浩 , 廖艳芬

2020, 35(2):179.

[摘要](589) [HTML](0) [PDF 2.90 M](526)

摘要:
针对某300 MW四角切圆锅炉煤粉掺烧污泥运行情况，采用FLUENT软件，基于单混合分数和双混合分数PDF模型，对锅炉炉膛内的烟气流动、燃烧过程和污染物NO〖HT5”〗x排放进行数值模拟。结果表明：与单混合分数相比，双混合分数PDF模型能更好地模拟污泥的高挥发分和水分对燃烧的影响，出口烟气误差在4%以内，更加符合炉内实际燃烧过程;随着污泥掺混比例的增加，污泥中水分蒸发吸热造成炉膛内的整体燃烧温度下降;当污泥含水量为40%时，掺混比例在6%以内对锅炉的燃烧情况影响不大，在技术上是可行的;由于污泥的含氮量显著高于煤粉，对于含水量为40%的污泥，随着掺混比例的增加，NO〖HT5”〗x排放量增加；含水量为80%污泥掺混煤粉后，随着掺混比例的增加，NO〖HT5”〗x排放由于燃烧温度急剧降低而减少。

26 350 MW超低排放燃煤电厂污染物控制装置对汞的协同脱除

陈磊 , 段钰锋 , 赵士林 , 李雅宁

2020, 35(2):187.

[摘要](593) [HTML](0) [PDF 2.81 M](464)

摘要:
在一台配置有选择性催化还原(SCR)脱硝装置、电袋复合除尘器(ESP+FF)和湿法烟气脱硫(WFGD)装置的350 MW超低排放燃煤电厂进行了满负荷下汞排放的现场测试研究。采用国际公认的Ontario Hydro Method (OHM)标准方法分别对SCR、ESP+FF和WFGD的进出口烟气汞进行同时取样，研究了现有污染控制装置（APCD）对汞的协同脱除作用，系统地讨论了汞在这些污染物控制装置中的迁移转化规律。实验结果表明：在各污染物控制装置的汞取样质量平衡率在 85.4%~122.9% 之间；机组排放的汞主要分布在烟气中，其次在ESP+FF灰、WFGD石膏及废水和炉渣中；炉膛出口烟气中氧化汞（Hg2+）与单质汞（Hg0）之和占烟气总汞(HgT,HgT=Hg0+Hg2++Hgp)的89.8%；SCR有利于气态Hg0向气态Hg2+或气态颗粒汞(Hgp)的转化，转化效率为46.92%；ESP+FF对气态Hgp的脱除效率达99.95%，对HgT 的脱除效率为43.7%；WFGD对气态Hg2+和气态Hg0脱除率分别为25%和-5.2%，表明部分Hg2+在WFGD中可能被还原成Hg0。SCR+(ESP+FF)+WFGD对烟气HgT的协同脱除率为60.13%；综合看,该机组在现有污染物控制装置SCR+(ESP+FF)+WFGD协同作用下具有联合脱汞能力，可以实现汞的超低排放；加强抑制WFGD中Hg2+的还原可进一步提高燃煤电厂的协同脱汞效率。

27 660 MW超超临界机组活性焦解析热源选取方案研究

何道远 , 邢德山 , 阎维平 , 程文煜

2020, 35(2):194.

[摘要](72) [HTML](0) [PDF 2.59 M](518)

摘要:
活性焦烟气净化技术是一种多污染物一体化脱除技术，活性焦再生是其中的关键步骤之一，采用热力解析能量消耗较大，而在燃煤电站采用较低品位的热源——烟气以及中低压蒸汽，是一种值得探讨的方法。以某660 MW超超临界机组为例，提出从二级省煤器前抽烟气并在低负荷时辅以4号抽汽的蒸汽（方案1）以及从后烟道低温过热器前抽烟气（方案2）两种方案分别作为活性焦解析热源，计算结果表明：100%负荷时两种方案对省煤器出口水温无影响，排烟温度分别下降3.7和2 ℃，供电标准煤耗分别增加3.34和3.64 g/(kW·h)；50%负荷时省煤器出口水温分别下降6.2和3.4 ℃，〖JP2〗排烟温度下降2.1和1.6 ℃，供电标准煤耗分别增加10.32和8.13 g/(kW·h)。〖JP〗可根据机组特点，高负荷运行时长占比大的机组可选择方案1、低负荷运行时长占比大的机组可选择方案2作为解析热源。

28 载硫活性炭脱汞性能及其反应机理研究

陶君 , 谷小兵 , 李娜 , 段钰锋

2020, 35(2):201.

[摘要](240) [HTML](0) [PDF 2.66 M](491)

摘要:
以市售商业载硫活性炭为研究对象，在固定床实验台上进行汞吸附实验，分析吸附温度、入口汞浓度对其脱汞性能的影响，通过表征方法对失活前后吸附剂的物理化学性质进行对比，采用程序升温热脱附实验得到样品中吸附的汞形态，并探究其脱汞机理。结果表明：实验样品的适宜脱汞温度为70 ℃，脱汞效率随着汞浓度的升高而降低；活性炭样品失活后比表面积下降，表面含氧官能团减少，非氧化态硫含量降低，其汞吸附形态以HgS、HgO为主；载硫活性炭样品对汞的吸附脱除主要依靠含氧官能团和含硫官能团的化学吸附作用。

29 含尘气流对20g冲蚀磨损性能的研究

梁佳鹏 , 左海滨 , 刘燊辉 , 马恩宇

2020, 35(2):208.

[摘要](74) [HTML](0) [PDF 1.88 M](544)

摘要:
燃煤锅炉内含尘烟气的冲蚀作用是换热器失效的主要原因之一。本文设计加速试验，研究燃煤锅炉常见换热材质20g在不同飞灰冲击速度(40~120 m/s)、飞灰粒径(65、180和320 μm)以及不同温度(300、350和400 ℃)下的冲蚀磨损情况并分析其冲蚀机理。结果表明：磨损量随冲刷速度的增加呈指数增长，温度升高，速度对冲蚀的影响在逐渐减弱；磨损量随着温度的升高先降低后增高，在300 ℃冲蚀量最小。粒度对磨损量的影响随冲刷速度的增大变得越加明显，冲蚀量随飞灰粒径的增加逐渐减小，在粒径大于180 μm后，冲蚀磨损量不再受粒径影响。

30 基于泡沫铜翅片换热器的烟气水分回收实验研究

杨亦擎 , 姜未汀 , 潘卫国 , 涂钊

2020, 35(2):213.

[摘要](294) [HTML](0) [PDF 2.19 M](532)

摘要:
搭建了以泡沫铜翅片换热器为核心的烟气水分回收实验台，研究了冷却水进口温度、烟气雷诺数及烟气中水蒸气体积分数对该换热器水回收特性和换热特性的影响,基于实验数据，利用多元回归拟合得到对流换热的关联式，其预测值与实验值误差在6%以内。结果表明：水蒸气体积分数增大可以显著提升水回收特性，而冷却水进口温度及烟气雷诺数对其影响很小；冷却水进口温度与烟气雷诺数对换热效率的影响较大，冷却水进口温度与换热效率成反比，烟气雷诺数与之成正比，而水蒸气体积分数对其影响较小；实验获得的最大冷凝水产率为7.68 kg/h，最大冷凝率为56.94%，最大换热效率为96.95%。

31 基于数据辩识算法的燃气热水锅炉运行特性研究

张立申 , 李仲博 , 李淼 , 姜业正

2020, 35(2):219.

[摘要](728) [HTML](0) [PDF 1.70 M](571)

摘要:
基于某116 MW燃气热水锅炉的实际运行数据，采用多层感知器（MLP）神经网络和支持向量回归机（ε-SVR）数据辨识方法对其运行特性进行仿真建模，分析燃气消耗量及NO〖HT5”〗x排放量与锅炉运行工况之间的关系，并将两种方法的精确度和泛化能力进行比较。对比发现：MLP模型预测的燃料消耗量与实际数据的误差在-2%~3%之间，NO〖HT5”〗x的排放量误差在±5%以内；而ε-SVR模型预测的燃料消耗量误差在±2%以内，NO〖HT5”〗x的排放量误差在±3%以内，ε-SVR方法具有更高的准确性和泛化能力。

32 无内热源下R134a喷雾冷却瞬态过程研究

王露 , 周年勇 , 曹玉春 , 徐慕豪

2020, 35(2):224.

[摘要](297) [HTML](0) [PDF 2.39 M](570)

摘要:
搭建以R134a为制冷工质的闭式喷雾冷却试验台，试验研究喷雾冷却瞬态传热过程，建立了准确描述其传热过程的试验曲线，分析了蒸发压力对传热性能的影响，并阐述了每个瞬态传热阶段的传热机理。试验蒸发压力变化范围为0.207~0.331 MPa，流量范围为0.140~0.164 L/min。结果表明:膜态沸腾区在瞬态冷却过程中所占时间最长，且表面温度冷却速率保持在0.10 ℃/s，热流密度维持在20 W/cm2以下，故穿越膜态沸腾区的耗时决定着喷雾冷却瞬态过程的冷却速率；增加蒸发压力，可以提升冷却速率，当蒸发压力从0.207 MPa增加到0.331 MPa时，表面温度从130 ℃冷却至30 ℃所需的时间从508 s降至381 s；喷雾冷却瞬态过程在过渡沸腾区存在表面温度突变点，随着蒸发压力提高，突变点对应温度增加。

33 串联电阻对三结砷化镓光伏电池电学特性的影响

康玉 , 王子龙 , 张华 , 刘占杰

2020, 35(2):230.

[摘要](342) [HTML](0) [PDF 2.24 M](608)

摘要:
基于光伏电池单二极管等效电路模型，建立三结砷化镓（GaInP/GaInAs/Ge）太阳能电池数学模型，并提出了太阳能电池串联电阻的计算方法。计算不同温度（298、318、338和358 K）及不同聚光倍数（200X、300X、500X和1 000X）下三结砷化镓聚光电池的串联电阻，并分析在不同温度及不同聚光倍数下，串联电阻对聚光光伏电池性能的影响。结果表明：当聚光倍数为200X时，三结砷化镓太阳能电池的填充因子从298 K的86.43%降低到358 K的83.60%，电池效率从298 K的37.53%降低到358 K的33.70%；当温度为298 K时，三结砷化镓太阳能电池的填充因子从200X的86.43%降低到1000X的80.34%，转化效率先从200X的37.53% 增加到500X的38.25%，再降低到1000X的37.43%。〖KH2D〗

34 风力机气动-结构仿真平台构建与计算

王渊博 , 李春 , 缪维跑 , 邓允河

2020, 35(2):236.

[摘要](257) [HTML](0) [PDF 2.70 M](591)

摘要:
为在研究大型风力机气动性能的同时考虑其结构动力学特性，基于开源计算流体力学软件OpenFOAM及气动-水动-伺服-控制软件FAST，并结合致动线方法（Actuator Line Method,ALM）实现风力机叶轮周围流场信息与结构响应间的数据交换，最终完成风力机气动-结构仿真平台FASTFOAM构建。通过该平台计算了风场中两台串列布置5 MW风力机的气动性能及结构动力学特性。结果表明：FASTFOAM平台能够快速计算出风力机的功率输出、结构响应及流场信息；风力机尾迹在发展过程中可持续与周围流场进行能量交换而使其速度亏损得以弥补；下游风力机受上游风力机尾迹影响严重，输出功率只有上游风力机的21.05%，且结构动力学响应与上游风力机不同；上游风力机和下游风力机叶轮的主要刺激频率分别为0.16和0.15 Hz。

35 基于ABAQUS地震激励下风力机结构损伤分析

闫阳天 , 岳敏楠 , 李春 , 杨阳

2020, 35(2):244.

[摘要](79) [HTML](0) [PDF 3.54 M](595)

摘要:
高耸的风力机塔架结构属于典型的顶部附有大集中质量的细长柔性体的力学结构，相比传统建筑结构差异性较大，极易受到地震载荷影响。基于有限元分析软件ABAQUS建立风力机塔架、基础平台和土体模型，通过FAST导出风轮非定常推力，作用在塔顶机舱，土体底部施加地震加速度时间序列，进行风力机结构模态分析、稳定性分析和动力学响应分析。研究表明：塔架主要的运动形式为摇摆运动和弯曲振动；塔架一阶固有频率为0.290 Hz，大于风轮的额定旋转频率0.202 Hz，因此叶片旋转不会引起风力机塔架发生共振；风载荷作用下，塔架发生横向屈曲，屈曲位置位于塔架底部且随模态阶数增大而逐渐向上发展，屈曲因子较大；地震载荷作用下，塔架发生纵向屈曲，屈曲位置同样位于塔架底部且随模态阶数增大而逐渐向上发展，较风载荷发生屈曲区域相对更大，屈曲因子相对较小。

36 低雷诺数下NAC64-418翼型的流动分离研究

石建伟 , 常方圆 , 宋文武 , 肖姚

2020, 35(2):254.

[摘要](632) [HTML](0) [PDF 4.32 M](672)

摘要:
通过粒子图像测速（PIV）技术，在低速风洞中研究了0°~15°攻角和雷诺数分别为1.54×105、2.57×105和3.59×105下NACA64-418翼型的压力性能，并基于γ-Reθ转捩模型分析了翼型表面的流动分离及涡脱落情况。研究表明:NACA64-418翼型具有较大的失速攻角,PIV结果的时均流场和瞬时流场表明，NACA64-418翼型具有较大的失速攻角，随着雷诺数的增加，失速攻角变小;从翼型壁面回流区可以看出γ－Reθ转捩模型可以准确评估翼型表面从层流到湍流流动的变化;数值结果与实验结果进行比较，验证了γ－Reθ转捩模型的预测是准确的。

2020年第35卷第2期文章目次

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