神华国能神头第二发电厂#1机组发变组保护改造模式及应用

结合神华国能集团有限公司神头第二发电厂1号发变组(发电机、主变压器、高厂变、励磁机和6KV等)保护改造,对采用南京南瑞继保电气有限公司生产的RCS-985B微机发变组保护的模式及特点进行了详细的介绍和分析,试验要求符合继电保护运行检验规程,符合山西省二十五项反措要求。

高电压环境工程应用研究关键技术问题分析及展望

高压(HV)放电技术通过施加高压电场来产生大量自由电子和活性物质,使之能控制和去除环境污染物。为此,介绍了高压放电在脱硫、脱硝、除尘、挥发性有机气体(VOCs)去除、臭氧发生、水处理和灭菌等方面的应用。高压放电脱硫脱硝采用流光电晕形式在气相或异相中氧化气态污染物,后者效率高于前者。随其处理风量的不断增加,应研发脉冲电源和交直流叠加(AC/DC)电源以提高反应器能量密度和脱除能力。静电除尘技术发展历史长,其除尘能力进一步的提高受到本体设计不合理、电源技术落后和2次扬尘等问题的限制。以电除尘指数取代传统Deutsch公式,并指导本体设计选型和电源优化,能有效提高除尘效率。高压放电还可用于臭氧发生,短脉冲电源研发、气源组分添加和装置冷却是其研发重点。高压放电能处理VOCs和污染废水,前者以放电结合催化为主,后者则兼有液下和沿面放电,目前仍需提高能量利用效率。放电除了能杀灭微生物外,还能在保持活性的前提下收集微生物。高压放电技术仍需向工业示范和联用发展。

节能型循环流化床锅炉低氮氧化物排放的分析

随着新的燃煤电站锅炉氮氧化物(NOx)排放标准的制定,循环流化床(CFB)锅炉NOx排放控制越发受到重视.清华大学开发的基于流态重构的节能型CFB锅炉技术,因其有效解决了原有CFB锅炉厂用电率高、炉膛磨损严重、燃烧效率偏低等问题,已得到一定规模的推广应用.同时,该技术在NOx超低排放方面也存在一定潜在优势.为此,本文根据CFB锅炉中NOx生成规律及节能型CFB锅炉技术基本理论,结合已有实验室及工业运行数据,从床层温度控制和氧化还原气氛调整等角度,论证了该技术在强化CFB锅炉NOx低排放性能上具有一定的优势.

电除尘器内亚微米细颗粒物动态的可视化测试

为了研究电除尘器内气流场对细颗粒物捕集的影响,采用二维粒子成像测速法(2D-PIV)对电除尘器内亚微米细颗粒物的运动规律进行测试.实验中,采用艾灸烟作为示踪粒子,线-板式电除尘器板间距为200mm,通过改变高压放电极或电晕放电极性进行实验.结果表明,对单线电极电除尘器施加50kV高压时,线电极周围会形成4个涡旋.对双线电极电除尘器来说,由于涡旋的相互作用,会形成更多的涡旋,且分布在双电晕线之间的4个涡旋更加均匀对称.从涡旋形貌来看,正电晕或负电晕放电具有相似的涡旋分布,采用线电极或芒刺电极时,也具有相似的涡旋分布.采用双芒刺电极时,由于注入更高的放电能量,颗粒物速度大幅提高,最高值可达1.6m/s,是一次流速的3倍.

600MW超临界CFB锅炉炉内稀相区燃烧均匀性的实炉试验研究

在一台600MW超临界循环流化床锅炉上进行了炉内稀相区燃烧均匀性的实炉试验研究,测量了不同负荷下一、二次风优化后距布风板25和38m沿炉膛四周的烟气成分分布及炉膛出口的氧量分布。研究表明：给煤分布决定了烟气的主要分布趋势,二次风标高处的炉内烟气成分分布对炉膛出口烟气成分分布有重要影响。当距布风板25m处的炉膛前后墙烟气氧量标准差达到2.8%时,烟气向上流动到距布风板38m处后仍存在1.8%烟气氧量的标准差。在60%至75%的中低负荷时,距布风板25~38m区域内炉膛单位高度（1m）的耗氧量约为0.13%。通过补充试验与回归分析,得到了炉膛稀相区氧量扩散速率的计算关联式。

深部承压水上底抽巷围岩破坏特征及合理位置

针对赵固二矿区域瓦斯治理需开掘底抽巷与承压水上开掘底抽巷易引发底板突水之间的矛盾,通过承压水影响下的圆形巷道围岩塑性区边界方程,分析了底抽巷围岩塑性区的分布特征与底板突水危险性之间的关系;采用数值模拟研究了工作面开挖后的底板应力分布状态及底抽巷布置在不同位置时的围岩破坏特征及相应的突水危险性。结果表明:底抽巷围岩塑性区的非均匀分布会显著减小底板隔水层厚度,增加底板突水危险;工作面开挖后底板应力根据其双向应力比值大小及应力加卸载状态可分为4个区域且按对底板突水危险的影响程度可排序为:卸压高应力比值区>卸压应力比值稳定区>增压低应力比值区>原岩应力比值区。据此提出了赵固二矿底抽巷的合理位置为沿待采工作面法向布置,并在规划的煤柱中部下方的L9灰岩上部砂质泥岩层中沿底掘进。

基于无量纲结构因子的低质量流速内螺纹管中超临界水流动和传热性能分析

无量纲结构因子的合理选取对超临界及超超临界循环流化床锅炉中低质量流速内螺纹管的性能比较及通用换热关联式的发展具有重要意义。文中使用经过实验验证的数值模型，对具有不同几何结构的内螺纹管流动和传热特性进行了分析。结果表明，在无量纲结构因子βw=1．92～3．80、质量流速200～800kg/（m2s）、热流／质量流速比0．35～1．5kJ／kg的范围内，βw能准确描述内螺纹管中超临界水的对流换热特性,βw相同时，内肋螺旋效应的有效作用区域（边界层对数区初段广：30～1001中流场旋流强度基本一致，内螺纹管的传热性能也基本相同。肋结构对垂直上升流动超临界水换热的影响在Bo=10？^-5～10^-4、βw〈2．58范围内最为明显，在此范围之外，其影响大小明显弱于强物性变化作用和浮升力作用。最后，指出发展精度更高的强制对流换热关联式是提出准确的内螺纹管超临界水对流换热关联式的基础。

搅拌头材质对搅拌摩擦焊温度场的影响

测定焊接试板及搅拌头自身的温度分布曲线,分析搅拌头材质对搅拌摩擦焊温度场的影响。结果表明,采用不同材质搅拌头,焊接试板及搅拌头自身温度场分布规律相同。焊接试板温度及温度梯度随测温点远离焊缝中心逐渐降低,焊接方向测温点的峰值温度依次升高,前进侧温度高于后退侧。稳定焊接阶段,摩擦产热传递至搅拌头的热量与通过其散失的热量保持动态平衡,搅拌头温度波动很小。采用比热容小、热传导系数大的材料制作搅拌头焊接时,一方面可以向焊接试板输入更多的热量,另一方面其自身散失的热量也更多,焊接试板及搅拌头自身的温度均较高。因此,搅拌头材质的选择应综合评定其热物理特性,以获得摩擦偶之间更高的热效率。

螺纹钢锚杆搅拌树脂锚固剂端部形态优化试验研究

常用的树脂锚固剂是实现螺纹钢锚杆与围岩黏结的重要介质,其工作性能对锚固质量存在重要影响,螺纹钢锚杆端部搅拌树脂锚固剂是锚固的关键步骤。为明晰螺纹钢锚杆端部搅拌树脂锚固剂问题,基于已有成果分析了螺纹钢锚杆搅拌端部类型,重点对双楔形端部搅拌树脂锚固剂进行了力学分析,得到了加制“V”型槽双楔形搅拌端效果良好的理论基础。锚杆端部加制“V”型槽有助于锚杆端头刺入锚固剂封袋,增加锚固剂所受的旋转力,更好破坏锚固剂封袋,增强锚固剂的搅拌效果;拉拔实验发现,双楔形角在60°~75°,随着双楔形角的增大,锚杆的拉拔力有逐渐递增的趋势,在双楔形端部加制“V”型槽的螺纹钢锚杆锚固时,平均拉拔力峰值比未加制“V”型槽的提高了22%,比传统原型锚杆提高了62%,相比于锚杆有横肋双楔形搅拌端,无横肋双楔形搅拌端的平均拉拔力峰值下降了约16%;通过高速动态非接触全场应变测试系统观察搅拌过程发现,锚杆原型搅拌端搅拌锚固剂时其封袋是被搅拌端挤压、摩擦破坏的,且破坏过程中锚固剂封袋几乎没有发生扭曲;锚杆单楔形搅拌端搅拌锚固剂时锚杆单楔形尖端从锚固剂与孔壁之间的空隙插入,将锚固剂推入孔壁的一侧进行挤压、旋转,并从锚固剂侧面破袋;锚杆双楔形搅拌端搅拌锚固剂时,双楔形端部使锚固剂封袋顶部产生凹陷、挤压、扭曲,最终使锚固剂封袋破坏,在双楔形端部加制“V”型槽后,锚固剂封袋发生更大扭曲,更有助于破坏锚固剂封袋,使树脂胶泥与固化剂充分混合,提升搅拌效率。

煤-矸坑口电厂粉煤灰物化特性实验研究

通过对兖矿集团鲍店煤矿坑口电厂粉煤灰进行微观结构、化学组成和颗粒形态的测试分析,发现该电厂粉煤灰的主要物相为石英、氧化铝、氧化钙,伴有少量赤铁矿等,其中Si O2、Al2O3和Fe2O3等活性物质的含量达39. 7%,Ca O含量高达35. 6%,且存在大量表面多孔的非晶态玻璃相,表明该粉煤灰具有较高的活性。采用正交试验方法,开展了矿井充填用高掺量粉煤灰的配比实验,获得了最佳配比。实验得到了适合高掺量粉煤灰浆液凝固时间的判定标准:粉煤灰含量若低于50%,宜采用贯入深度2. 5 cm、贯入阻力分别为0. 3 MPa和0. 6 MPa作为浆液达到初凝和终凝的标准;粉煤灰含量超过50%时,贯入阻力分别为0. 25 MPa和0. 5 MPa。

矿用树脂锚固剂固胶比与锚固性能关系

固胶比是树脂锚固剂制作时重要的指标,决定树脂锚固剂性能的优劣。针对树脂锚固剂在工程上的广泛应用,发现树脂锚固剂中树脂胶泥与固化剂配比对其工作性能存在重要的影响。为得到不同类型矿用树脂锚固剂的最佳固胶比,提升其工作性能,基于树脂锚固剂固化反应机理,采用数值模拟、实验室试验以及现场工程试验相结合的方法,研究了不同类型不同固胶比树脂锚固剂的锚固性能,得到了不同类型树脂锚固剂最佳固胶比例关系。结果表明:中速树脂锚固剂固胶比为2%(对照组),4%,6%,8%和10%时,锚固工作时在锚杆横肋、锚固剂与锚杆横肋下表面接触区域均出现了不同程度的应力集中,应力峰值均在该区域;与对照组相比,随着固胶比逐渐增大,锚杆应力以及锚固剂剪应力峰值也逐渐的增大,且在固胶比为8%时两者应力值峰值达到最大。同理,对煤矿常用的超快、快速、中速3种树脂锚固剂依次进行固胶比与锚固力关系实验室试验,发现中速树脂锚固剂在固胶比为8%时锚固力峰值平均值最大,与对照组相比,其锚固力提升了23.70%;超快、快速树脂锚固剂在固胶比分别为8%,4%时锚固力峰值平均值最大,与对照组相比,锚固力分别提升了39.24%,7.35%。在煤矿巷道进行不同类型及固胶比的锚固试验得出,超快、快速、中速3种不同类型树脂锚固剂最佳固胶比分别为8%,4%,8%,为树脂锚固剂的配制以及选择提供了参考依据。

电厂辅机变频调速系统的滑模自适应鲁棒控制

针对电厂辅机(风机和泵类)电机变频调速控制系统非线性、响应慢、扰动大等问题,提出辅机变频调速系统的滑模自适应鲁棒控制(SMARC)方法,利用SMARC能够实时逼近系统输入系数的特性,将系统模型误差、外界干扰造成的系统内部参数变化等问题减小到最小范围,通过滑模控制消除电机变频调速转速跟踪误差,实现电机对给定运行转速的高精度跟踪。对某燃气轮机辅机开式水系统SMARC进行仿真和实际应用,结果表明:在变频调速电机启动瞬间和达到稳定转速后,正常运行过程中突加转矩,SMARC具有较强的转速跟踪能力,抗负载扰动比传统的PID控制更具优势,且超调量小;在电机启动过程中,SMARC误差仅为1.75%;现场实际应用也证明本文方法有效可行。

准东煤田准东二矿巨厚煤层开采方案设计

为解决准东煤田巨厚煤层开采问题,对比分析了分层大采高综采、分层大采高综采和综放相结合、分层综放开采三种采法,认为B1煤层开采应采用分层综放开采,合理割煤高度在5.0m以下,可分三层进行开采,减少煤层重复揭露次数,降低采空区自然发火几率。此外,开采可能面临覆岩控制、瓦斯、设备可靠性等问题,应加强防范。

O_2/CO_2条件下煤泥球团的燃烧特性实验研究

在水平管式炉中O2/CO2条件下对山西吕梁烟煤煤泥进行燃烧实验,研究颗粒直径及氧气体积分数对预干燥煤泥球团燃烧特性的影响.采用热电偶测量煤泥球团燃烧过程中内部温度的变化,并通过高清摄像机同步记录预干燥煤泥球团的燃烧过程.在炉温为800℃、氧气体积分数分别为10%、20%、30%、40%以及50%的条件下,对6～12 mm范围内4个不同直径的煤泥球团进行燃烧实验研究.结果表明:不同氧气体积分数下的预干燥煤泥球团呈现出不同的着火方式;煤泥球团内部达到的最高温度随着氧气体积分数的提高而提高,但与煤泥球团直径关系不大;同一粒径下,富氧燃烧条件有助于煤泥的燃尽;煤泥着火延迟时间随氧气体积分数的提高而减少.

发电机组海水脱硫系统提效改造研究

介绍了某公司1-4号机组烟气海水脱硫工艺,通过分析影响海水脱硫效率的因素,对1-4号机组烟气海水脱硫系统进行了提效改造,改造后SO_2排放在35 mg/m^3以下,烟尘排放在5 mg/m^3以下,达到了超洁净排放标准,改造效果良好。

循环流化床超细石灰石炉内脱硫研究

分析了石灰石粒径对循环流化床（circulating fluidized bed，CFB）锅炉炉内脱硫效率的影响，并且在中试规模和工业规模的CFB锅炉上，研究了超细石灰石的炉内脱硫效果。在3MW（th）中试CFB试验台上分别进行了d50=10gm的超细石灰石与d50=310μm的粗石灰石的脱硫实验，结果表明，当细石灰石的钙硫比分别为3．05、3．19和3．30时，脱硫效率可以达到91．5％，95．1％和98．2％；而粗石灰石在钙硫比为3．41时可实现98．3％的脱硫效率；当S02排放浓度降到约为80mg／m0时，采用粗石灰石脱硫的氮氧化物排放浓度约为细石灰石的两倍。在220t／hCFB锅炉上，采用以0=10μm超细石灰石粉，在钙硫比为1．82条件下，S02排放浓度可控制在22．6mg／m^3，脱硫效率为99．53％。实验结果表明，超细石灰石具有较好的脱硫性能，并且在减少催化NOx生成方面具有一定的优势。

循环流化床燃烧的NO_x生成与超低排放

日益严格的环保标准对循环流化床（circulating fluidized bed,CFB）锅炉NOx的原始排放提出更高的要求。在对CFB燃烧中NOx生成和还原过程深入理解的基础上,认为强化炉内不同区域的还原性气氛是进一步挖掘CFB燃烧NOx原始超低排放潜力的关键。根据床内气固流动特性与还原性气氛的关系,提出了一条低氮燃烧技术路线,其核心是通过提升循环系统的性能来提高床质量、增加循环量。将该技术进行了工程验证,实践表明,在同时满足飞灰中位径小于12μm、d90小于54μm、底渣平均直径小于200μm、稀相区的物料悬浮浓度高于5 kg/m3时,仅通过燃烧控制,NOx原始排放显著降低,基本达到超低排放目标。这为循环流化床锅炉的NOx治理和低成本污染控制提供了一个更具竞争力的方向。

燃煤电厂脱硫废水处理工艺试验研究

为了降低燃煤电厂脱硫废水零排放的处理成本,通过中试试验,研究了脱硫废水经过药剂软化预处理+管式超滤+碟管式反渗透(DTRO)浓缩+蒸发结晶工艺的技术可行性,摸索了各工艺段的关键运行参数。试验结果表明:预处理投加石灰阶段,p H控制在10.5~11时,水中镁离子去除效果较好,且可以去除水中大部分重金属及F-。管式超滤和DTRO抗污堵性较好,能够将废水进行减量化处理,回收率控制在65%~70%。系统稳定运行,浓水可以进入蒸发结晶系统,使蒸发水量减少50%~60%,投资和运行成本都有所降低。

循环流化床全回路气固流动动态模型及分析

在循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉实际运行过程中存在启动、停炉、升降负荷、突发事故等大量变工况过程,会引起系统的动态变化。为了保证系统在整个运行过程中效率和排放达到要求,可通过建立CFB系统的数学模型,分析整个回路的动态运行过程,来有效分析和预测其运行特性,从而指导锅炉的设计和实际运行。该文通过各部件物料平衡及系统压力平衡建立CFB全回路流动动态模型,详细考虑在动态过程中分离器和回料装置内存料量变化带来的影响以及宽筛分物料下的磨耗退档过程,并针对CFB启动和风机故障两个变工况过程进行了研究。计算结果表明,模型计算所得的各部件内物料存量、颗粒粒度分布和循环流率等参数的动态变化过程符合实际情况,模型可较好的反映CFB系统的动态过程。

带外置床的300MW循环流化床机组自动发电控制优化

山西平朔煤矸石电厂二期为带外置床的300 MW循环流化床机组,一方面自动发电控制策略不完善;另一方面6大风机均配置的液阻调速器调节特性比较差,并且不能频繁动作,容易引起风机振动大跳闸,并有可能失速,自2009年投产以来一直不能投入自动发电控制。在优化过程中对存在的问题进行了多方面的探讨后,逐渐形成了适合于本机组的一套控制策略,试验结果表明机组可以正常投入自动发电控制,负荷可调范围为50%~100%机组额定负荷,调节速率为4.5 MW/min。