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超临界循环流化床锅炉水冷壁吸热偏差计算及深度调峰水动力特性

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中国电机工程学报 2024年第15期44卷 6047-6056,I0017页

作者：张西容宋园园周妍君吕俊复黄中杨冬动力工程多相流国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 热科学与动力工程教育部重点实验室(清华大学) 北京市海淀区100091

超临界循环流化床锅炉在深度调峰过程中受热负荷及质量流速变化的影响容易出现管壁拉裂、超温爆管等安全问题,故有必要对锅炉深度调峰负荷时热偏差系数、水动力特性进行计算研究。该文根据超临界循环流化床锅炉水冷壁及水冷屏结构,建立... 详细信息

超临界循环流化床锅炉在深度调峰过程中受热负荷及质量流速变化的影响容易出现管壁拉裂、超温爆管等安全问题,故有必要对锅炉深度调峰负荷时热偏差系数、水动力特性进行计算研究。该文根据超临界循环流化床锅炉水冷壁及水冷屏结构,建立水动力计算数学模型并运用实炉测量数据计算实炉热偏差系数,对310及110MW负荷实炉热偏差系数进行计算,并采用110MW负荷实炉热偏差系数对120及70MW(深度调峰负荷)的水动力进行计算,将120MW负荷时的出口汽温计算结果与实炉测量数据进行对比验证,对70MW深度调峰负荷水动力计算结果进行分析。结果表明:循环流化床锅炉高低负荷时热偏差系数分布规律不同,在相近负荷时炉膛热偏差系数呈现出一致性,并且锅炉在70MW深度调峰负荷时,锅炉能安全稳定运行。深度调峰负荷时循环流化床锅炉吸热偏差系数及水动力特性的计算研究,为现有火电机组进行灵活性深度调峰优化改造提供一定的理论基础。

关键词：超临界循环流化床锅炉热偏差系数深度调峰水动力特性实炉数据

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倾斜管内气液两相逆流极限实验研究

核动力工程 2024年第3期45卷 51-59页

作者：马有福韩林峰温慧铭吕俊复王硕上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 怀柔实验室山西研究院太原030032 清华大学能源与动力工程系北京100084

失水事故下压水堆热段内气液两相顺利逆流对防止堆芯熔化事故至关重要,而热段是由水平管与倾斜管组合而成。为探明热段内气液逆流的约束机制,以常温空气/水为两相工质对倾斜管与水平管内气液两相逆流极限(CCFL)特性进行实验,研究了管道... 详细信息

失水事故下压水堆热段内气液两相顺利逆流对防止堆芯熔化事故至关重要,而热段是由水平管与倾斜管组合而成。为探明热段内气液逆流的约束机制,以常温空气/水为两相工质对倾斜管与水平管内气液两相逆流极限(CCFL)特性进行实验,研究了管道倾角(0°~30°)和管径(40~100 mm)对管内CCFL的影响。主要结论有:CCFL工况下,水平管内呈分层流;随管道倾角和管径增大,倾斜管内分层流逐渐过渡为雾状流;相同管径下,以表观流速表征的CCFL曲线随管道倾角增大而升高,意味着热段内气液逆流主要受水平段控制;相同管道倾角下,倾斜管与水平管的CCFL表观流速曲线均随管径增大而升高;传统Wallis参数未反映管道倾角对CCFL的影响,也未能准确表征管径对水平管CCFL的影响,但Wallis参数可良好关联管径对倾斜管CCFL的影响;提出了可同时关联管道倾角与管径影响的倾斜管CCFL实验关联式。研究结果对压水堆核电厂的安全性分析提供了基础数据和实验关联式。

关键词：压水堆失水事故气液两相逆流极限(CCFL) 倾斜管管径效应

兼顾高/低温环境性能的动力电池热管理系统设计

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储能科学与技术 2024年第7期13卷 2181-2191页

作者：刘松燕王卫良彭世亮吕俊复暨南大学国际能源学院(能源电力研究中心) 广东珠海519070 清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

热特性对电动汽车的性能有着重要的影响。低温环境严重影响锂电池的容量和寿命,而高温环境则可能导致热失控。为了保证锂电池在高低温环境下的安全高效运行,本研究提出一种兼顾高低温的热管理系统,通过保温材料和相变材料组合成的蓄热... 详细信息

热特性对电动汽车的性能有着重要的影响。低温环境严重影响锂电池的容量和寿命,而高温环境则可能导致热失控。为了保证锂电池在高低温环境下的安全高效运行,本研究提出一种兼顾高低温的热管理系统,通过保温材料和相变材料组合成的蓄热模块的灵活拆卸,实现对高低温天气下电池的散热和保温。使用Star CCM+软件进行建模和仿真。研究结果表明:动力电池在不同倍率放电后静置维持在0℃以上的时间最高达17 h,低温下静置与无热管理的情况下相比保温时长增加了约8倍,比单纯使用相变材料保温时长增加了近3倍,且验证了添加隔热层的必要性。在实际应用中表明停车后可直接启动,避免电动汽车频繁的预加热。在高温条件下拆掉蓄热模块使用风冷散热既节省了能源又进一步加强了该系统散热能力。以1C~3C倍率放电后,与未添加散热措施的电池组对比,添加热管理散热系统后电池组最高温度分别降低了34%、42%和48%,添加翅片后对电池的降温效果有明显作用,1C~3C放电倍率下最高温度比未添加翅片的电池组最高温度分别降低4.8%、5.4%、6.7%,放电倍率越高添加翅片的散热效果越明显。

关键词：电动汽车电池热管理相变材料热管保温

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Experimental study on prediction model of wet gas pressure drop across single-orifice plate in horizontal pipes in the low gas phase Froude number region

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2022年第6期35卷 63-72页

作者： Youfang Ma Youfu Ma junfu lyu Weiye Liu Shanghai Key Laboratory of Multiphase Flow and Heat Transfer in Power Engineering School of Energy and Power EngineeringUniversity of Shanghai for Science and TechnologyShanghai 200093China Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of Ministry of Education Department of Energy and Power EngineeringTsinghua UniversityBeijing 100084China

The pressure drop prediction of wet gas across single-orifice plate in horizontal pipes had been solved satisfactorily under an annular-mist flow in the upstream of orifice ***,this pressure drop prediction is still not clearly determined when the upstream is in an intermittent flow or stratified flow,which is corresponding to a region of low FrG(gas phase Froude number)in the flow pattern map of wet *** this study,the wet gas pressure drop across a single-orifice plate was experimentally investigated in the low FrG *** the experiment,the flow pattern transition in the downstream of single-orifice plates,as well as the effects of FrG and FrL(liquid phase Froude number)on UG(gas phase multiplier),were determined and compared when the upstream is in the flow pattern transition and the stratified flow region,*** performances were examined on the available pressure drop *** was found that no model could be capable of jointly predicting the wet gas pressure drop in the low FrG region with an acceptable *** a new method of correlating FrG and FrL simultaneously,new correlations were proposed for the low FrG *** which the modified Chisholm model shows the best prediction accuracies,with the prediction deviations of UG being within 7%and 3%when the upstream is in flow pattern transition and stratified flow region,respectively.

关键词： Gas-liquid flow Two-phase flow Wet gas Orifice plate Pressure drop Model

基于过热蒸汽干燥开式制粉燃褐煤发电技术研究

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中国煤炭 2024年第6期50卷 110-117页

作者：马有福袁兴旺王子睿吕俊复上海理工大学能源与动力工程学院上海市杨浦区200093 怀柔实验室山西研究院山西省太原市030032 清华大学能源与动力工程系北京市海淀区100084

针对高水分褐煤燃烧发电中存在的热效率低和低负荷稳燃困难等问题,提出了基于过热蒸汽干燥开式制粉系统的新型高效燃褐煤发电技术,该技术采用基于汽轮机抽汽加热的过热蒸汽干燥开式制粉系统,保证了制粉系统的运行安全性,提高了燃烧系统... 详细信息

针对高水分褐煤燃烧发电中存在的热效率低和低负荷稳燃困难等问题,提出了基于过热蒸汽干燥开式制粉系统的新型高效燃褐煤发电技术,该技术采用基于汽轮机抽汽加热的过热蒸汽干燥开式制粉系统,保证了制粉系统的运行安全性,提高了燃烧系统的运行灵活性,实现了制粉系统与锅炉主机的运行解耦,并综合解决了褐煤锅炉炉温低、热效率低的等问题。以600 MW超临界燃褐煤机组为例,对采用该技术的热力系统进行了仿真,分析了其节能与环保效益。研究结果表明,该技术通过对锅炉与汽轮机整体热力系统的综合优化,将汽轮机回热系统扩大至高水分煤的干燥过程,同时梯级回收锅炉排烟废热和制粉乏汽废热至汽轮机回热系统,可获得较为显著的节煤效益。同时,该技术不仅可由节煤相应减少各类污染物及CO_(2)排放,还可回收大量水资源,有望实现零水耗电厂。

关键词：火力发电厂褐煤发电开式制粉系统水回收

Analysis and Referential Significance of a Breakdown Accident of the Main Feed Water Pump in a 350 MW Supercritical CFB Boiler

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热科学学报:英文版 2023年第5期32卷 1797-1806页

作者： DENG Boyu ZHANG Man WEI Guohua lyu junfu YANG Hairui State Key Laboratory of Power System and Generation Equipment Department of Energy and Power EngineeringTsinghua UniversityBeijing 100084China State Key Laboratory of Efficient and Clean Coal-fired Utility Boilers/Harbin Boiler Company Limited Harbin 150046China

Controversies still exist over the necessity of equipping with an emergency water supply system in the supercritical circulating fluidized bed/CFB *** resolve the dispute,research on the safety of the heating surfaces in the supercritical CFB boiler during the electricity failure accident under the assumption of not putting the emergency water supply system into use must be ***,due to the low incidence rate of this accident,no relevant data have been reported *** provide useful data for the related research,a breakdown accident of the main feed water pump that happened in a 350 MW supercritical CFB boiler was introduced in this *** analysis of the physical processes in both the furnace and water side of the boiler during this accident was *** the discussion on the similarities and discrepancies between the two accidents was carried *** was found out that with appropriate handling,the data collected in two periods of the breakdown accident of the main feed water pump can provide a reference for the verification of the prediction model of the electricity failure ***,a preliminary prediction model was established as the first step of the verification work.

关键词： supercritical CFB water supply cut off electricity failure accident analysis

超低负荷工况下汽轮机末级运行特性及其优化机制探索

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热力发电 2024年第6期53卷 65-78页

作者：彭世亮王卫良吕俊复柯希玮刘志东马庆中暨南大学重大工程灾害与控制教育部重点实验室国际能源学院(能源电力研究中心) 广东珠海519070 清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084 怀柔实验室山西研究院山西太原030006 广东珠海金湾发电有限公司广东珠海519050 山西国锦煤电有限公司山西吕梁030500

构建以新能源为主体的新型电力系统,对燃煤发电机组深度调峰和超低负荷运行提出了越来越严苛的要求,进而对汽轮机组低负荷安全运行提出了越来越严峻的挑战。采用数值模拟方法,基于低负荷工况下汽轮机末级运行性能的深入分析,着重研究探... 详细信息

构建以新能源为主体的新型电力系统,对燃煤发电机组深度调峰和超低负荷运行提出了越来越严苛的要求,进而对汽轮机组低负荷安全运行提出了越来越严峻的挑战。采用数值模拟方法,基于低负荷工况下汽轮机末级运行性能的深入分析,着重研究探索了不同解决方案在超低负荷工况下的工作机理与优化效果。研究发现,当机组从中低负荷下降到超低负荷时,末级叶片附近出现间隙涡、回流涡和分离涡等涡群,其范围随着负荷的减小逐渐扩大。低负荷工况降低机组背压和低压缸切缸运行是弱化汽轮机涡流、提高末级性能的有效途径,二者结合使用效果更佳。例如,在20%热耗率验收(THA)工况条件下,将背压从4.9 k Pa降低到2.5 k Pa,使得末级涡群影响范围明显减小,转子叶片转矩从–38 N·m增加到73N·m,末级运行性能明显改善。在10%THA工况下,采用降低背压和低压缸切缸相结合可使叶顶间隙涡完全消失,回流涡和分离涡的径向长度都减小50%以上;优化后的动叶转矩增加了约130 N·m,末级运行性能改善效果显著。

关键词：汽轮机低负荷工况涡流背压切缸

Restart-up Performance of a CFB Boiler after a Sudden Power Failure Accident

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Journal of Thermal Science 2022年第3期31卷 830-839页

作者： YAO Yuge JIANG Ling XIAO Huiren DENG Boyu ZHANG Man ZHANG Yang YANG Hairui lyu junfu Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of Ministry of Education Department of Energy and Power EngineeringTsinghua UniversityBeijing100084China

Due to the massive bed materials in its typical main loop,a circulating fluidized bed(CFB)boiler may face greater trouble in operation and restart-up if an unplanned sudden power failure happens in the power *** study aims to explore the restart-up performance of a 170 t/h natural circulation CFB boiler after a sudden power failure and evaluate whether the hot restart-up can be *** heat transfer process after the restoration of the primary air is *** the isothermal property of the bed after the restoration of the power and air supply,the correlation among the accident duration time,bed temperature after the power restores,inlet air temperature,air supply time,and air velocity is *** predicted results indicate that the major influencing factor of the bed temperature during this process is primary air *** provide guidelines for judgment on whether the hot restart-up can be realized,the maximum values of the air supply time and accident duration time for hot restart-up for different types of coals are *** results show both of them have a rapid decrease as the coal ignition temperature in a CFB boiler increases from 450°C to 650°C,which also means that the coal ignition temperature plays a very important role in the restart-up *** on the simulation results of bed temperature during the accident,it is also estimated that the drum level drops by 77.7 mm after 8 hours but still stays in the permissible range.

关键词： CFB boiler sudden power failure restart-up drum level bed temperature

新型等离子体点火技术在火电灵活性中的应用分析

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锅炉技术 2024年第1期55卷 50-54页

作者：龚泽儒王晓娜邹鹏宋林波吕俊复朱新龙郑艳丽清华大学能源与动力工程系北京100084 烟台龙源电力技术股份有限公司山东烟台264006

近年来在国家政策的主导下,风电等新能源得到了快速发展,新能源的消纳问题也随之凸显出来,灵活性调峰是解决这一问题的有效措施。等离子体点火技术是一项卓有成效的低负荷稳燃措施,可满足深度调峰需求,有效提高火电机组对新能源发电的... 详细信息

近年来在国家政策的主导下,风电等新能源得到了快速发展,新能源的消纳问题也随之凸显出来,灵活性调峰是解决这一问题的有效措施。等离子体点火技术是一项卓有成效的低负荷稳燃措施,可满足深度调峰需求,有效提高火电机组对新能源发电的消纳能力。针对传统等离子体技术在火电灵活性应用中存在的问题,提出一种新型等离子体点火技术。该技术可使发生器阴极寿命提升至500 h以上,阳极寿命提升至1000 h以上;提高了煤质适应性,可适用于大部分燃用烟煤的电厂;而且点火过程中对燃烧器内燃强度有较好的控制,不易发生超温结焦现象。

关键词：火电灵活性等离子体点火深度调峰低负荷稳燃