华北电力大学学报(自然科学版)


  • 火电机组SCR脱硝系统热量平衡分析

    李季;左松伟;杨勇平;

    火电机组SCR脱硝系统可有效脱除NOx污染物,但脱硝系统的引入对锅炉的运行将产生一定的影响,主要体现在对锅炉尾部受热面温度分布的影响以及对锅炉效率的影响等方面。针对SCR脱硝系统的热量平衡进行了分析,利用热力学方法从反应放热导致的烟气温升,稀释风吸热导致的烟气温降,反应器及其烟道散热以及漏风导致的烟气温降四个方面分析了烟气经过脱硝反应器后的温度分布情况,并对锅炉排烟热损失和锅炉效率进行了分析计算。最后针对典型600 MW机组和1 000 MW机组的设计数据进行了验证计算,计算结果表明,烟气经过脱硝反应器后温度降低小于2℃,锅炉排烟热损失和锅炉效率的变化量小于0.05%,与工程试验数据基本符合。

    2012年01期 v.39;No.155 1-5+12页 [查看摘要][在线阅读][下载 278K]
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  • 氨法脱除电厂烟气CO_2系统能耗分析及参数优化

    段立强;杨阳;张素华;杨勇平;

    氨被证明是一种新型高效的吸收剂,具有吸收能力强、再生能耗低等优点,其缺点是氨损失严重。选取600 MW机组为参考机组,利用Aspen plus软件建立脱碳系统的模型并在此基础上优化设备的结构参数和系统的运行操作参数,揭示了氨水吸收CO2系统能耗特性随关键参数变化规律。在考虑电厂实际运行情况的条件下通过对参数的优化找出了尽量减少氨逃逸的最低再生能耗,其值为2.09 MJ/kg CO2。研究成果将为基于火电厂的低能耗脱碳提供有益的参考。

    2012年01期 v.39;No.155 6-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 230K]
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  • 两相混合式换热器瞬态工况热力学模型及应用

    郭喜燕;李爱娟;杨勇平;

    换热器是能量系统的重要设备,两相混合式混热器作为换热器内部能量交换比较复杂的设备,研究其能量分布具有重要意义。通过对混合式换热器进行了研究,建立了两相混合式换热器的热力学模型,相对以往的稳态研究加入了瞬态项的影响。运用所建模型,对某除氧器进行模拟,得到了其瞬态工况的能量分布,为了验证瞬态模型的计算结果,采用稳态模型进行了计算,并与瞬态结果进行了对比,差别主要在工质蓄热火用上,并给出了影响蓄热火用的主要因素。

    2012年01期 v.39;No.155 13-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 303K]
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  • 基于金属氢化物的太阳能热电站高温蓄热系统经济性分析

    鲍泽威;吴震;孟翔宇;杨福胜;张早校;

    高温蓄热系统是太阳能热电站的关键子系统。基于金属氢化物的高温蓄热系统具有能量储存密度大、腐蚀性低和反应易于控制等优点,是很有发展潜力的蓄热技术。建立了金属氢化物高温蓄热系统的经济性分析模型,分析了不同类型的太阳能高温蓄热系统的成本,并计算得到了能量平均成本。初步估计,"蓄热反应器+储氢罐"金属氢化物蓄热系统的单位蓄热成本只有两熔盐罐蓄热系统的四分之一左右。大汉电站采用此种蓄热装置后,其能量平均成本降低了0.25元/kW.h。

    2012年01期 v.39;No.155 18-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 493K]
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  • 均匀壁面热流下太阳能腔式吸热器的自然对流数值模拟

    吴双应;贾丹;肖兰;李友荣;

    在考虑变物性以及腔体固壁与流体间流固耦合的基础上,采用定热流的热边界条件和RNG k-ε紊流模型,对相同热流密度不同倾角以及相同倾角不同热流密度下的圆柱形腔式吸热器的腔体内的自然对流特性进行了三维数值模拟。结果表明:随着腔体壁面上的热流密度增加,内壁面上平均温度将升高,平均努塞尔特数增加;随着吸热器倾角的增大,平均努塞尔特数减小;随着离采光口距离的增大,腔体壁面温度近似呈线性规律升高,同一截面不同位置处的壁面温差减小,但减小的幅度不大。

    2012年01期 v.39;No.155 23-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 530K]
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  • 太阳能与燃煤机组集成发电系统

    王修彦;王梦娇;杜志锋;

    面临环境污染、化石燃料短缺及电力供应不足的严峻局势,介绍了一种新型的太阳能与燃煤机组集成发电系统。作为两种能源互补的复合发电系统,同时具备太阳能与燃煤发电的优势,又避免了各自单独发电的不足,是构建可持续发展电力能源体系的新途径。

    2012年01期 v.39;No.155 28-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 121K]
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  • 基于数学规划法的循环冷却水网络的优化

    冯霄;雷哲;沈人杰;

    针对工业用水系统中最重要的循环冷却水进行了优化研究,分别建立了以流率最小和连接数最少为目标的数学模型,通过优化,可以得到循环冷却水量小,连接数少,结构简单的循环冷却水网络。所提供的实例说明了本文方法在工业应用上的有效性。

    2012年01期 v.39;No.155 33-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 114K]
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  • 超临界机组附加单耗分布及案例分析

    段立强;潘翔;杨勇平;

    建立了超临界机组稳态工况下能耗空间分布模型,基于600 MW超临界机组锅炉及汽轮机系统模型进行案例分析。根据热力学第二定律,得出总体附加单耗在各设备间的分布情况,挖掘出节能潜力并提出进一步降低煤耗的指导思路。

    2012年01期 v.39;No.155 37-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 414K]
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  • 对流换热可控温差场分布原则

    王松平;陈清林;

    应用火积概念导出了对流换热过程的火积耗散表达式,进一步基于火积耗散极值原理讨论了换热器N股冷、热流在不同情况下参与换热的优化。研究表明,若参与换热的任何冷、热流之间的温差可以独立调控,在总换热量一定寻求火积耗散最小或在总火积耗散一定的条件下寻求换热量最大,则整个换热系统冷、热流之间的温差分布均匀时换热最优;若参与换热的任何冷、热流体之间的换热量或火积损耗可独立确定,则换热冷热流之间的温差分别保持各自的均匀温差分布时换热最优;若在任何冷、热流之间存在可能换热的情况下,无论是总换热量一定时寻求火积耗散最小,还是总火积耗散一定时寻求换热量最大,整个换热系统不同的冷热流换热的优化温差并不是同一个常数。

    2012年01期 v.39;No.155 43-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 147K]
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  • 柴油机尾气余热回收系统的能分析和火用分析

    张传明;魏名山;史磊;

    采用R245fa作为循环工质,利用有机朗肯循环回收柴油机尾气余热,从而提高柴油机的燃油经济性。对不同蒸发压力下的朗肯循环热效率和发动机不同工况下余热回收系统的火用效率以及系统各组件的火用损失率进行了计算和分析。研究结果表明,蒸发压力越高则朗肯循环效率越高,工质和尾气之间传热的不可逆损失和蒸发器出口较高的尾气温度使得蒸发器的火用损失率最大,采用余热回收系统回收发动机尾气余热,系统输出净功最高可达18.7 kW。

    2012年01期 v.39;No.155 49-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 158K]
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  • 分布式深冷分离能量系统的用能分析方法研究

    王志国;张雷;项新耀;李东明;

    深冷分离方法是回收油田伴生气NGL(Natural Gas Liquid)的主要方法之一。油田双级膨胀式NGL深冷分离系统复杂,由多种物流、能流及多类设备组成,是典型的由供能、用能及余热回收三部分组成的分布式能量利用系统。根据在用的双级膨胀式深冷分离装置的工艺流程特点,采用"三箱"分析方法,将系统划分为六个子系统,建立了系统—单元—设备的火用分析模型,并给出了具体分析过程和评价指标。利用实测数据,对大庆油田实际运行的NGL装置进行了分析计算,据此提出了改进建议,并进行了工程实施,取得了较好的节能效果。

    2012年01期 v.39;No.155 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 142K]
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  • 波节管管内氦气流动与传热的计算及分析

    韩怀志;李炳熙;何玉荣;

    针对氦气在光管及波节管中的传热特性及阻力特性进行了Reynolds Stress Model(RSM)数值模拟研究。对比了不同结构波节管努塞尔特数Nu和摩擦阻力系数f的变化规律,为了深入研究强化换热,随后又分析了不同结构下综合传热因子η的变化规律。结果表明波距P和波谷半径r对波纹管传热性能、阻力性能和综合传热性能都有一定程度的影响。在雷诺数较低,波距较大,波谷半径较大的情况下,波节管具有更佳综合性能。

    2012年01期 v.39;No.155 59-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 505K]
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  • 生物质氧气气化和水蒸汽气化的能量分析及火用分析

    张亚宁;李炳熙;张波;李洪涛;

    基于文献数据,研究了木屑在800℃,900℃,1 000℃,1 100℃和1 200℃时氧气气化和水蒸汽气化所产气化气的能值、火用值、能量效率和火用效率,结果表明:氧气气化所得气化气体的能值、火用值、能量效率和火用效率分别为9 433.49~12 972.63 kJ.kg-1,8 382.97~11 166.42 kJ.kg-1,40.30~49.77%和34.76~42.21%;水蒸汽气化所得气化气体的能值、火用值、能量效率和火用效率分别为14 323.61~19 608.99 kJ.kg-1,12 814.82~16 400.45 kJ.kg-1,54.70~66.28%和47.58~56.04%。水蒸汽气化所得气化气体呈现出较高的能值、火用值、能量效率和火用效率,从而表现为一种更好的气化方式。

    2012年01期 v.39;No.155 64-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 142K]
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  • 生物质空气/水蒸汽气化的综合计算法模型

    李洪涛;徐有宁;张亚宁;李炳熙;

    建立生物质气化模型的目的在于确定用某种燃料为气化原料时所生成煤气的组成、热值、煤气产率、气化剂的消耗量与热效率等,并为选用设计气化系统及设备提供依据。根据生物质气化炉实测数据对煤的综合计算法模型进行了修正。主要调整了干馏段生物质气的产率及气化段的碳氮比特征值n。其中,干馏产物中CO2的产率设定为氧含量的30%,焦油的产率设定为挥发分的10%;气化段的碳氮比特征值n对应着不同的鼓风量,风量大时n值得取值小,反之亦然,在实际气化炉中过量空气系数在0.2~0.4之间,对应的n值的取值由原来的0.6变为0.3~0.6之间;此外,根据固定碳量给定了水蒸汽的喷入量。建模结果还与其它学者的实验数据进行了对比,模拟结果符合良好,在一定程度上证明了模型的有效性和可靠性。

    2012年01期 v.39;No.155 70-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 368K]
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  • 1000MW燃煤机组能耗及其分布

    杨志平;杨勇平;

    目前火力发电机组的性能分析方法仍基于热力学第一定律与第二定律,应用基于热力学第一定律的热量法和基于热力学第二定律的单耗分析法,以1 000 MW机组为研究对象,以机组设计参数进行建模分析,确定机组在不同工况下的发电煤耗及其在各个环节中的附加煤耗分布,并对评价方法进行比较,进而从设计层面分析机组的节能方向和潜力。

    2012年01期 v.39;No.155 76-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 226K]
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  • 热管换热器用于木纤维干燥余热回收的可行性分析

    伊松林;张璧光;

    采用热管换热器回收木纤维干燥排气余热为实例,分析计算了回收纤维干燥排废气余热的经济效益。当排气温度为90℃,相对湿度为50%,流量为20 000 m3/h的废气流过热管换热器后,它可使纤维干燥的排气热损失每h减少541.53 kW,实际节能率10.32%。排气余热回收设备总投资预计约204万元,每年可节省标准煤1 152 t,减少煤耗费约92万元,扣除设备折旧费,维修费及运行费用等,投资回收期约3年,从而在理论上论证了采用此节能方案的可行性。

    2012年01期 v.39;No.155 81-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 108K]
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  • 电站锅炉燃烧侧节能分析方法

    闫水保;赵瑞菊;李晶晶;张晓东;

    提出了基于热力系统的电站锅炉燃烧侧烟气热能的定量分析方法。电站锅炉烟气热能可能被分解为一个多能级热源系统。锅炉与热力系统之间的热量交换应遵循"数量相等,能级匹配"的原则。提出了锅炉燃烧侧的理想热力过程,分析了影响锅炉效率的主要因素。炉内燃烧过程反应物近似等于生成物的热容量。提出了在锅炉效率计算中使用高位发热量的理由。讨论了锅炉最佳排烟温度的确定方法和一次风优化的途径。

    2012年01期 v.39;No.155 84-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 133K]
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  • 流体温度及流速对铝管内石蜡传热性能的影响

    甘雪菲;何正斌;伊松林;张璧光;

    分析了铝管外换热流体温度及流速对铝管内石蜡储放热性能的影响,并通过简化石蜡相变模型,反推得到放热过程中液相石蜡区域半径。结果表明:风速越大,储热时间越短,最短的储热时间为1 380 s,属于温度为80℃、风速为3 m/s的情况;在一定温度下,风速越大,管壁温度下降越快,放热时间越短;通过反推液相区半径发现,风速越小,石蜡凝固越慢,放热结束时的液相区越大;最小液相半径出现在空气温度为80℃,风速为1.5 m/s的情况下,其值为4.19 mm。

    2012年01期 v.39;No.155 87-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 159K]
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  • 城市远郊区县燃气供应模式的研究

    李翠超;王野村;高辉;吴江涛;刘燕;秦伟;

    系统分析了远郊区县地区各燃气供应模式的工艺流程及设备选择过程,运用整数线性规划建立各燃气供应系统的优化配置模型,在优化配置的基础上进行经济性分析,从资源节约角度研究不同燃气供应方式的经济性随供气规模和运距的变化情况,以北京市远郊区县为例进行了分析,提出了与远郊区县配套的燃气供气模式。

    2012年01期 v.39;No.155 93-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 159K]
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  • 电厂疏水管路失效原因分析及改进

    张晓晖;余成长;

    针对某电厂2台机组主蒸汽系统和高加系统GSS110/210DI、AHP107/205DI所属疏水管线频繁出现开裂泄漏情况,通过对原疏水系统设计的分析,找出了疏水管线频繁出现开裂泄漏原因,即原设计不当,造成流速过高。提出合理配置疏水器和孔板来降低蒸汽管道内介质的流速,降低流体对管道冲击的方法,介绍了如何选择疏水器和节流孔板的方法,包括疏水器和孔板压降、流量和流速的计算,取得了较好效果。

    2012年01期 v.39;No.155 99-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 122K]
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  • 土壤源热泵系统长期运行特性试验分析

    高原原;高留花;赵军;

    对一个已运行了8年的3 715 m2热泵系统,进行了系统运行特性的长期测试试验。结果表明,在冷热负荷不同,不考虑土壤总的吸排热量的不平衡的情况下,会导致土壤源热泵运行不稳定。针对热负荷小于冷负荷的情况,增加冷却塔来平衡地下热堆积,并对之后土壤温度的恢复情况进行试验观察,使该土壤源热泵能够更长期稳定运行,并保持一定的节能水平。试验结果对当前土壤源热泵系统的优化设计、系统监测、标准制定具有一定的指导意义。

    2012年01期 v.39;No.155 105-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 560K]
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  • 化学势的普遍化表达式及其应用

    王慧娟;韩光泽;

    化学势是判断热力学系统相平衡的依据,是物质相变、扩散和化学反应的推动力。以能量公理为基础,从热力学基本原理出发推广了化学势的定义,导出了外场作用下化学势的普遍化表达式。外场作用下的化学势不仅是温度、压强和组分摩尔分数的函数,还与外场的特征参数有关。利用该普遍化表达式导出了重力场、离心力场和电磁场作用下的化学势,尤其是电场作用下电介质的化学势。利用该化学势研究了电场作用下纯物质的气液相变过程,结果表明,电场作用可以使极性物质的蒸汽压略有上升,对非极性物质没有影响,该结论与实验相符。对外场强化萃取和蒸馏等传质过程提供了一种新的研究方法。

    2012年01期 v.39;No.155 109-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 133K]
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