陶瓷膜组件回收烟气水分及余热性能实验研究

利用陶瓷膜组件回收烟气中水分及余热有望成为火电厂节能节水的一条有效途径。为了探究陶瓷膜组件回收水分及余热的性能,本文采用孔径2μm的陶瓷膜管组成的陶瓷膜组件进行了烟气中水蒸气及余热的回收实验,研究了不同烟气温度(40～100℃)、烟气流量(320～440 m3/h)、冷却水温度(11～15℃)和冷却水流量(0.62～0.72 m3/h)对陶瓷膜组件回收水与余热性能的影响。实验结果表明:回收水速率随烟气温度及烟气流量的升高而增大,随冷却水温度的增大而降低,而冷却水流量对回收水速率影响不大;烟气平均对流凝结努塞尔(Nu)数和Zhukaukas关联式所得Nu数均随烟气温度、烟气流量的升高而增大,且烟气平均对流凝结Nu数始终大于Zhukaukas关联式所得Nu数;热回收效率随烟气温度及冷却水流量的增大而提高,随冷却水温度的增大而降低,而随着烟气流量的增大,热回收效率先提高后降低。该研究结果可为陶瓷膜组件在火电厂实际应用提供了借鉴。     

基于双向迭代离散算法的多联辐射空调系统研究

建立起多联辐射空调系统内部流动的离散理论模型,采用双向迭代算法求解模型控制方程,研究了系统内部分歧管在不同Re数下静压分布和流量分配的均匀性问题.研究结果表明:相同Re数下,分歧管内部冷媒流量分配沿流动方向呈递增式偏流分配,且Re数的增加加剧了冷媒的偏流分配.为克服这种冷媒偏流分配引发的制热不均匀性,从结构设计和控制逻辑两方面措施加以改进,有效提升了冷媒分配的均匀性.     

基于双向迭代离散算法的多联辐射空调系统研究

建立起多联辐射空调系统内部流动的离散理论模型,采用双向迭代算法求解模型控制方程,研究了系统内部分歧管在不同Re数下静压分布和流量分配的均匀性问题.研究结果表明:相同Re数下,分歧管内部冷媒流量分配沿流动方向呈递增式偏流分配,且Re数的增加加剧了冷媒的偏流分配.为克服这种冷媒偏流分配引发的制热不均匀性,从结构设计和控制逻辑两方面措施加以改进,有效提升了冷媒分配的均匀性.     

抽水蓄能电站回水排气系统流场数值模拟

为研究抽水蓄能电站回水排气系统流场变化,基于SIMPLEC算法和Realizable k-ε湍流模型,对电站回水排气系统进行三维数值模拟,分析不同总管管径下排气系统排气过程中速度场、压力场的变化。结果表明,总管管径变化时对支管内的气体流场变化较小,总管上气体的压力、速度都随着管径的增加而逐渐降低;总管管径从250mm增加到400mm时,管道内流量逐渐增加,管道流量从16.79kg/s逐渐增加到20.72kg/s,而管道内流速急剧降低,管内流速从215.99m/s降为112.37m/s;在管道交叉处,当总管直径较小时,气体进入总管时受总管管壁的约束作用比较大,气体对管壁的冲击力较小,随着总管直径的增加,气体对总管的撞击力迅速增加,气体流动更加复杂。随着管径的增加,支管截面plane1上的气体速度随着管径的增加呈现先增加后减小的趋势,最大流速出现在管径为300mm的工况下,为284.2m/s;支管与总管交叉处截面plane2上气体速度变化较小,最大流速出现在350mm工况下,为310.8m/s;总管截面plane3上气体速度变化逐渐增加,最高流速为362.3m/s,出现在管径为400mm的...     

锅炉二次风箱流量分配特性数值模拟

以某电厂600MW旋流燃烧器锅炉二次风箱为例,通过数值模拟的方法,对二次风箱内部各旋流燃烧器之间的流量分配及流动特性进行了研究。结果表明:两侧燃烧器的流量低于中间燃烧器的流量,流量偏差在6%~10%范围内变化,其迎风侧出口的流速比背风侧低10m/s左右;通过调整5只燃烧器的二次风门开度,研究提高炉膛两侧燃烧器风量的燃烧优化调整方案,其模拟结果与现场试验结果一致。     

板式蒸发式冷凝器热质传递过程模型分析

在分析板式蒸发式冷凝器工作原理的基础上,通过合理简化,提出了一种逆流热质传递过程的数学模型。采用方程求解器对模型进行了分析求解,得到了空气温度、空气湿度和水温沿流程分布的情况,以及空气温度、空气湿度、空气流量和水流量对板式蒸发式冷凝器换热特性的影响规律。研究结果表明:空气温度越高,蒸发式冷凝器的换热量越低,相对湿度越高,换热量越小;空气流速为1~3 m/s时,换热量增加幅度较大;在空气流速达到4 m/s之后,换热量增加缓慢,趋于稳定;当水流量小于0.2 m/s时,换热量与水流量呈线性关系,水流量越大,换热量越大。     

直接空冷机组蒸汽分配管的流量分配研究

针对直接空冷机组蒸汽分配管分配蒸汽至空冷单元的流量不均匀现象,利用计算流体力学软件,对某台200MW机组蒸汽分配管道的流量分配状况进行了数值模拟。结果显示,沿流动方向依次减小蒸汽分配管的直径和正确缩小出口尺寸．可以实现蒸汽分配管道至各空冷单元蒸汽流量的均匀分配。     

火电厂烟气水分及余热陶瓷膜法回收实验

火力发电是高耗能、高耗水行业,回收火电厂烟气中水分及余热能起到显著的节能、节水效果。通过单根20 nm孔径陶瓷膜进行烟气中水分及余热回收实验,研究不同烟气流量(4～18L/min)、烟气温度(50～70℃)、烟气相对湿度(40%～100%)和冷却水流量(0.5～2.0 L/min)对回收性能的影响。结果表明:水回收速率随烟气流量、烟气温度、烟气相对湿度增加而上升;水回收效率随烟气温度、烟气相对湿度增加而上升,随烟气流量增加而下降;冷却水流量变化对水回收速率和效率没有影响;烟气对流凝结努塞尔数(Nuf)用于评价烟气在陶瓷膜内的传热性能,其随烟气流量、烟气相对湿度、冷却水流量增加而升高;大烟气流量工况时Nuf随烟气温度增加而升高,小烟气流量时Nuf随烟气温度增加呈先升高后降低趋势。研究结果对于陶瓷膜在火电厂烟气中实际应用具有理论指导意义。     

三菱F级燃气轮机透平冷却空气冷却水系统控制改造

三菱F级燃气轮机透平冷却空气（TCA）冷却水流量控制影响因素多、过程复杂。因控制质量不高造成TCA冷却水流量低,机组跳闸的事故常有发生。由于目前控制方式造成的冷却水流量高于设定值,一定程度上造成燃气轮机出力和透平效率的下降。本文提出了对TCA冷却水系统进行闭环控制改造的方法,首先对TCA冷却水系统流程进行优化,将冷却水回水至高压汽包管路与高压给水管路分离,避免两者流量互相影响;其次将流量控制阀（余热锅炉侧）由开环控制改造为闭环控制,并对各PID模块参数进行优化,实现对冷却水流量的精准调节;最后,增加逻辑闭锁条件,保证任一工况下只有单一阀门对冷却水流量进行PID调节。改造后的TCA冷却水流量更加稳定,工况切换更加平稳顺畅,冷却水流量能够很好地贴近设定值,进一步提高了联合循环机组的安全性、稳定性和经济性,对三菱F级燃气轮机TCA系统的自主升级改造提供了全新的思路。     

排管内部强制水冷对地下电缆载流温度场的影响

为了提高地下电缆输电载流量,提出在排管内通入冷却空气或铺设冷却水管2种强制冷却方法,以提高地下电力电缆载流量。建立了在3×3阵列的排管内部直接通入冷却空气和铺设水管（铜管或PPR管）条件下的计算模型,根据IEC 60287标准计算了铜芯绞线损耗、铝护套损耗和绝缘介损,采用有限元方法计算了不同冷却条件下冷却空气和冷却水的雷诺数、努塞尔参数及对流换热系数,模拟了排管内部强制气冷和强制水冷条件下的电缆温度场和最大载流量。计算表明,采用排管内强制冷却可以显著提高电缆载流量,且随着管内空气速度或冷却水流速增大,冷却效果更明显。通过排管内强制冷却,可使电缆最大载流量由1 560 A提高至2 000 A,输电效率提升28%。     

利用CFD软件对火电厂空冷平台蒸汽管道流量分配进行分析

CFD软件已经在火电厂建设及运行方面发挥了重要的作用。利用数值模拟可以在电厂设计阶段提供优化方案,还可以在运行阶段提出高效节能的措施。利用世界领先的CFD工具对某火电厂空冷平台的蒸汽管道流量分配进行了数值计算,精确得出了各个支管内部的流量分配。根据计算结果,对提高流量分配的均匀性提出了合理化的建议。     

宽尾墩消力池水动力及调控响应特性研究

基于景洪水电站1:100的物理模型,对Y型宽尾墩消力池的水动力及调控响应特性进行研究,主要研究了水垫厚度、单宽流量、开孔方式对动水压强的影响。研究发现：时均压强主要受水垫厚度控制而受单宽流量的影响不大,时均压强随水垫厚度的增加而增加;脉动压强同时受水垫厚度和单宽流量控制,脉动压强随水垫厚度增加而减小、随单宽流量增大而增大;动水压强随开孔方式的改变而变化,在试验的开孔方式下,表孔由间隔开启变为相邻开启,对表孔中线的脉动压强最大值、闸墩中线的脉动压强最大值均有削弱的作用。     

超临界二氧化碳和水膜分离器的数值模拟

为了解决CO₂羽流地热发电系统中超临界二氧化碳分离开采过程中携带水的问题,采用数值模拟方法分析了三维管壳式中空纤维膜的吸收分离特性,建立了耦合物质运输模型、多孔介质模型和吸收的数学模型,研究分离器不同设计参数对分离效率的影响。结果发现：当混合物入口速度由0.01 m/s增加到0.20 m/s时,膜的分离效率由95.76%下降到56.91%;当增加膜管长度时,分离效率不断升高,而增加膜管半径时,分离效率不断降低;当混合物入口速度大于0.05 m/s时,逆流布置的分离效率逐渐高于顺流布置的分离效率;增加膜分离器内膜管数量时,分离效率逐渐降低,单根膜管的分离效率最高。     

俄制1600BP-10/40-0-1型循环泵导问器与“密封水断流”保护的关系

盘山发电厂循环泵为俄制1600BP－10／40－0－1型，额定供水流量为8．6m3/s，扬程25m水柱，入口有可调整流量的导向器，调整范围-5～45（最大流量～最小流量）。泵的密封水取自本身出口母管。密封水本身要一求有足够压力和流量（但主要是流量），如密封水流量低于定值，保护将动作停泵。盘山电厂1号机试运时正值冬季，为保证水塔不结冰，循环水排水经常不上塔而直接排往水池。但当一台循环泵运行，且循环水回水门VC025开启走直通时（不上塔），发生过十几次因“密封水断流”保护动作停泵现象，直接影响了机组的试运工作。1996年1月23日，趁…     

冲击电弧作用下C4F7N/CO2混合气体灭弧性能仿真分析[1]

为了探讨C4F7N/CO2混合气体的灭弧能力,根据电弧能量平衡理论,建立电弧能量平衡方程组,获取管道内部超压随时间的变化规律。同时,基于磁流体动力学模型,文中使用COMSOL Multiphysics软件建立了二维的气吹灭弧结构,在雷电流幅值为4kA的条件下,对不同比例的混合气体在冲击电弧作用下的熄弧特性进行仿真分析,仿真结果表明:比例为20%C4F7N/80%CO2、10%C4F7N/90%CO2、5%C4F7N/95%CO2的混合气体在观测点1的峰值速度分别为:1654.16m/s、1612.25m/s、1111.72m/s。结合电弧的能量平衡理论分析了在模型中电导率、速度以及压强的变化规律,与理论结果对比分析得出:在同一工况条件下20%C4F7N/80%CO2的灭弧性能较优,同时符合气吹灭弧的要求。     

定冷水泵故障分析及改造

1定冷水系统及问题 某台发电机组采用水、氢、氢冷却方式,氢气额定压力0.35 MPa,定子冷却水额定压力0.25 MPa、流量≥30 t/h.正常运行时定子冷却水压力不能大于氢气压力,当发电机内氢气压力高于定子进水压力0.035MPa时,发出氢、水压差低报警信号.该机所选用的定子冷却水泵为扬程65 m、流量45 t/h、功率22 kW、转速2940 r/min的低比转数IH型卧式单级单吸清水离心泵,由于定冷水泵出口阀全开后定冷水压力大于氢气压力且电机电流超过额定值,因此定冷水泵出口阀只能控制在1/5～1/4开度,导致水泵振动和噪音偏大.     

自然通风直接空冷系统蒸汽分配管阻力特性研究

新型自然通风直接空冷系统结合了传统直接空冷和间接空冷的优点,是电站冷端系统的重要选择之一。然而,目前国内外学者对直接空冷系统流动换热性能的研究并不充分,尤其是对于蒸汽分配管的流量分配及阻力特性研究则更为缺乏。采用数值模拟方法,建立了某660 MW机组自然通风直接空冷系统数学物理模型,包括自然通风直接空冷系统空气侧模型和树杈形蒸汽分配管道蒸汽侧模型,开发了直接空冷系统空气侧和蒸汽侧耦合计算方法,研究了不同环境风速下自然通风直接空冷系统竖直布置空冷凝汽器双层冷却三角流动换热性能与塔内蒸汽管道的蒸汽流量分配和阻力特性之间的相互作用规律,获得了不同气象环境条件下该自然通风直接空冷系统空气侧流动换热规律、蒸汽流量分配及蒸汽分配管道阻力特性变化规律。结果表明:有风条件下,冷却三角两层翅片管束流动换热性能存在差异,导致蒸汽流量分配曲线和阻力特性曲线向侧风扇区偏移;无风条件下,通过该树杈型蒸汽分配管道的蒸汽流量和压降分布均匀,体现了该蒸汽管道结构设计良好。该研究结果可为自然通风直接空冷系统的设计和运行提供参考。     

PEMFC水管理的动态分析与仿真

从阳极水传榆、阴极水传输及质子交换膜中的水分布等方面进行分析,建立了燃料电池堆的水平衡和传榆方程.采用MATLAB对水管理动态过程进行仿真,通过仿真结果,对影响燃料电池堆水管理的参数(阴极回流管道常数、进电堆空气流量、喷射水的流量和电流)进行了分析.仿真结果表明:优化的回流管腔的结构可以使电堆保持良好的湿度状态;进电堆空气流量、喷射水的流量和电流等操作条件,需要在电堆工作时选择或控制.     

三峡工程导流底孔水力学研究与运用

三峡工程导流底孔承担三期导截流和围堰挡水发电期泄洪任务,运用水头高、变幅大,导流流量达70 000m~3/s,运行条件复杂,为国内外导流工程罕见.在三峡工程三期截流过程中,导流底孔要满足截流流量9 010m~3/s时落差小于3.5m;导流底孔下泄流量17 600m~3/s时,三期土石围堰要求上游水位不超过85.0m;为避免右岸基坑在施工过程中被淹,导流底孔与深孔联合泄流30 100m~3,s时水位不超过98.0m;在围堰挡水135m水位发电期,导流底孔与其它过水建筑物的总泄流能力要大于70 000m3~/s,等等.针对导流底孔各运行阶段的水流特点,系统研究了长管、短管布置方案的截流落差、底孔明槽流态及下游水流衔接、高速水流引起的空化空蚀以及因导流底孔位置较低引起泥沙磨损等,分别提出了能够兼顾导流底孔各运行阶段水力学要求的长管和短管布置方案.在长管布置方案被用于原型工程之后,导流底孔经受了各阶段设计洪水的运行考验,历时3年多,工程运行安全,取得了完好的工程效果.     

热电厂供热蒸汽管道㶲效率分析

为了评价长距离输送蒸汽管道的能效水平,提出了采用㶲效率作为管道能效计算的一个重要衡量指标,并建立了管道内蒸汽一维流动模型,对某长度为2 km的蒸汽管道的热效率及㶲效率进行了计算。计算结果表明,在蒸汽流量不变时,随着管道直径的增加,管内蒸汽流速不断降低,管道的压力损失及其热效率也随之降低,但是管道㶲效率先增加后降低,有一最大值。在以管道㶲效率为优先目标设计蒸汽管道时,相比较现有的设计规范,管道内蒸汽压力损失因为流速降低而减少,因此在保证用户用汽压力的情况下汽轮机抽汽压力可以有较大幅度的降低,在抽汽流量为250 t/h时,汽轮机因为抽汽压力降低可额外输出约3 330 kW的电功率。因此,管道内蒸汽流速根据投资成本的大小在0~25 m/s范围内选取更为合理。