W火焰锅炉SCR脱硝超低排放技术及应用

截至2021年底,全国已有超过95%的燃煤火电机组实现了氮氧化物超低排放,剩余均为燃用无烟煤的W火焰锅炉,其产生的氮氧化物质量浓度高达750~1200 mg/m^(3),实现超低排放难度大,是我国实现超低排放政策的“最后一公里”。目前,选择性催化还原(SCR)脱硝流场技术主要有“SCR分区混合动态调平技术”“全烟道断面混合流场技术”“常规精准喷氨技术”等。以某设计脱硝效率需高达95%的W火焰锅炉为例,通过计算流体力学(CFD)模拟的方式对比3种技术的性能指标,“SCR分区混合动态调平技术”的各项指标明显优于其他技术。工程改造后,在脱硝系统入口氮氧化物质量浓度为1000 mg/m^(3),出口低于50 mg/m^(3)时,可实时保持氨逃逸量小于3μL/L,远超常规SCR脱硝系统最高设计效率(93%),为W火焰锅炉氮氧化物超低排放提供了新的技术路线。

单相发汗冷却对脉冲爆震燃烧传播的影响

作为一种先进推进系统,脉冲爆震发动机热端部件的热载荷随着工作频率和飞行马赫数的提高而大幅增加。发汗冷却具有很高的冷却效率和更低的冷却剂消耗,使其成为脉冲爆震发动机燃烧室壁面冷却的理想方案。开展发汗冷却与爆震燃烧耦合研究,是爆震发动机发汗冷却设计的理论基础。为了探索发汗冷却的固体和流体结构对爆震燃烧的影响规律,本文采用实验方法,研究了不同多孔介质结构和单相发汗冷却对充分发展爆震燃烧传播过程的影响。结果表明,爆震波在多孔介质壁面上传播时发生减速,但不会引起爆震波解耦。单相发汗冷却引发爆震燃烧失效的主要原因是冷却剂的稀释作用使得局部当量比低于燃料的可爆极限。当冷却剂注入率超过12.5%时,爆震燃烧解耦。

基于储能系统多重约束的一次调频策略

基于荷电状态(state of charge,SOC)控制储能系统参与一次调频时,由于储能系统出力约束条件较为单一,因而限制了储能系统的性能。针对此问题提出一种基于储能系统多重约束的一次调频策略。首先,把通过双层模糊控制方法确定储能系统多时间尺度调频死区作为第1重约束条件,避免火电机组与储能电池频繁动作。其次,将SOC作为第2重约束条件,约束因子作为第3重约束条件,基于logistic曲线构建惯性与下垂综合控制模型,约束储能系统出力。最后,通过高精度SOC构建快速均衡函数,缩短SOC均衡时间。通过搭建仿真模型分别在阶跃负荷扰动和连续负荷扰动的工况下验证所提控制策略有效性。

旋转爆震火箭发动机推进性能分析

针对旋转爆震发动机(Rotating Detonation Engine,RDE)燃烧室简化二维流场,采用流场分区,建立了一种适用于RDE工作特性的性能分析模型,可快速准确地估算RDE的推进性能。模型考虑了燃烧室内气流膨胀过程中的气流角度匹配,可准确描述存在单个爆震波时的基本流场结构特征,包括爆震波倾斜角度、斜激波角度、滑移线角度等,结果与已有文献的研究结果一致性较高。根据模型流场中所取控制体的进出口参数,可得理想膨胀状态下RDE的推进性能,估算结果与已有性能估算模型吻合较好,与已有实验数值偏差为8%。经验证推导,模型亦可用于多波模态。采用该性能分析模型对比研究了不同反应物当量比、进气总压和总温下火箭式RDE的推进性能。研究表明,性能分析模型可准确反映RDE燃烧室的非稳态流场特征,且可快速准确地估算RDE的推进性能,为RDE推进性能的评估提供了简便可靠的方法。

基于火焰结构特征提取的振荡燃烧故障快速检测技术

随着先进燃气轮机不断向高负荷、低排放的趋势发展,燃烧室内发生振荡燃烧的概率持续增大,亟需发展新的检测技术,对振荡燃烧故障进行精确、快速检测。本文提出了基于火焰化学发光图像采集、本征正交分解特征提取、连续小波变换时频分析的振荡燃烧快速检测技术,该技术具有同时解析频谱和频谱随时间演变的能力。通过实验验证,对于振荡到稳定、稳定到振荡、一个主频到另一个主频等多种情况,利用火焰图像本征正交分解得到的模态时间系数,均可获得比压力信号更快的检测速度。在本文涉及的工况,检测速度可提升60%以上。

旋转爆震波传播频率与燃烧室切向声学频率对比的实验研究

为验证旋转爆震波与燃烧室高频切向不稳定燃烧现象是否存在一致性,分别基于宽11 mm的环形燃烧室和圆柱形燃烧室,以乙烯为燃料,以富氧空气(体积分数33%、50%和100%)为氧化剂,通过改变氧化剂的供给流量和当量比开展实验研究。研究发现:在环形燃烧室中,通过改变氧气体积分数得到了不同的旋转爆震波传播模态:当氧气体积分数为33%时为双波对撞模态,爆震波速度亏损为37%~63%,且双波传播频率低于燃烧室二阶切向声学频率;当氧气体积分数为50%和100%时,分别得到了单波和双波传播模态,爆震波速度亏损减小至14%~40%,且单波模态爆震波传播频率高于燃烧室一阶切向声学频率,双波模态爆震波传播频率高于燃烧室二阶切向声学频率。在圆柱形燃烧室中,当氧气体积分数为50%时得到了单波模态,部分工况下爆震波传播速度高于理论C−J速度,且氧化剂流量越大,这一趋势越明显,大部分工况下旋转爆震波传播频率均高于燃烧室的一阶切向声学频率。上述研究表明旋转爆震波传播频率与燃烧室切向声学频率的数值大小和变化规律均不相同,说明旋转爆震波与高频切向不稳定燃烧现象并不存在一致性。

液体火箭发动机尾焰金属发射光谱仿真与实验研究

液体火箭发动机尾焰包含丰富的光谱信息,可以作为检测发动机运行状态与故障情况的重要依据。本文建立了高精度的液体火箭发动机尾焰金属发射光谱数值模拟方法,该方法以逐线法(Line-by-Line,LBL)为基础,考虑介质的光学厚度影响。利用该方法,对液体火箭发动机发生故障时,尾焰中可能存在的铁、镍、钾发射光谱进行了数值模拟,模拟结果与NASA光谱模拟程序所得结果相吻合。最后,在甲烷-氧气、乙烯-氧气预混火焰开展了铁、钾发射光谱的实验验证,结果表明,以光谱面积与特征峰强度为对比参数,光谱模拟结果和实验结果的相对误差在2.5%以下,利用实验数据,进一步讨论了光学薄和光学厚两种模型的适用性。

航空发动机燃烧室辐射传热特性研究

航空发动机燃烧室气态燃烧产物热辐射具有明显的非灰体特性。基于OpenFOAM平台,采用能准确描述气体非灰体特性的灰气体均值加权和(WSGG)气体辐射模型,针对某型航空发动机燃烧室开展了湍流-燃烧-辐射多场耦合辐射换热数值研究。结果表明,辐射换热特性受到当量比、燃烧压力、壁面发射率等多个因素的影响,其中当量比占主要地位,当量比从0.11提升至0.4,燃烧室壁面平均入射辐射增加189%,出口处平均入射辐射增加233%。当量比、燃烧压力、壁面发射率增大会提高燃烧室内平均辐射强度及燃烧室出口处辐射分布的不均匀性。径向辐射分布系数(radial radiation distribution factor,RRDF)随着当量比、燃烧压力、壁面发射率的增加而增大。

障碍物长度对两相爆震起爆特性影响的研究

为了探究障碍物长度对气液两相爆震起爆特性的影响,以汽油和富氧空气作为燃料和氧化剂,在使用不同长度障碍物的爆震管中进行了工作频率为20 Hz的无阀式多循环实验研究.研究结果表明,障碍物长度为管径4倍至8倍的孔板、Shchelkin螺旋、环形凹槽和螺旋凹槽均可实现爆震的起爆;增加障碍物长度可以缩短DDT距离和DDT时间;气液两相DDT过程中,火焰加速至产物声速左右,可能会马上起爆,也可能维持在产物声速左右继续传播一段距离后再起爆;在火焰达到产物声速左右的位置下游布置障碍物可以增加爆震马上起爆的概率.

脉冲爆震发动机尾喷管的实验

选取3类10种有代表性的脉冲爆震发动机尾喷管进行了试验.研究结果表明,各种喷管对性能均有提高;对每类喷管均存在一最佳面积比,使推力增益最大;在受试的尾喷管中,收敛-扩张喷管增益最大,达24%;填充系数对喷管性能增益影响甚微.

光流法测速在点火过程研究中的应用

光流法作为一种运动图像分析方法,正在越来越广泛地被应用于燃烧诊断领域,它能够定量获得火焰面位移速度.在强迫点火过程研究中,准确测量火核的演变速度能够更清楚地揭示其物理化学过程本质,基于此,本文验证了利用光流法研究点火过程的可行性,并分析了其准确度,研究了静止混气和扩散射流中的强迫点火过程,定量展示了强迫点火过程中火核的发展速度,可为点火模型的建立提供数据支撑.结果显示,射流中火核的发展速度呈现先慢后快的特点,并且在发展过程中,其速度矢量场中会出现多个发散源.

原理模型脉冲爆震发动机性能参数的实测与分析

应用爆震波理论对原理模型脉冲爆震发动机（ＰＤＥ）中的压力及平均推力作了理论分析，且按实际给定参数进行了计算。并在自行研制的模型脉冲爆震发动机上对这两个参数进行了实测。对理论值与实测值的比较分析表明，该原理模型ＰＤＥ能产生脉冲爆震波和推力。

模型两相脉冲爆震发动机推力的测试与研究

应用推力间接测量法 ,对模型两相脉冲爆震发动机的瞬时推力进行了详尽的测试 ,并依此计算了相应的平均推力。分析比较所得结果表明 ,该模型能产生很大的瞬时推力。

强化两相爆震的各种实验探索

基于可燃气体中爆燃向爆震的转变机理 ,推测出可能强化两相爆震的几种方法 ,然后逐一进行了实验研究 ,找出了强化两相爆震的最为行之有效的方法。该项研究成功地产生了理想的 C- J爆震 ,表明本脉冲爆震发动机 (PDE)模型已能按照理想

燃料种类对脉冲爆震发动机性能影响的研究

针对自行设计的脉冲爆震发动机试验模型，研究燃料种类对脉冲爆震发动机性能的影响规律，并以汽油的实验值为例给予验证。为脉冲爆震发动机燃料的选择提供理论依据。

脉冲爆震火箭发动机试验

采用航空煤油/氧气为推进剂的脉冲爆震火箭发动机(PDRE)试验模型,进行了有关两相爆震起爆、稳定可控工作、爆燃向爆震转变机理、PDRE可爆范围、加与不加尾喷管时性能测试等方面的实验研究。结果表明,设计的PDRE模型能实现稳定、可控、高频工作,性能接近理论值。各种尾喷管均具有性能增益,其中以收敛喷管增益最大,达18%。

点火能量等因素对脉冲爆震室压的影响实验

以汽油 /空气两相混气为可爆混合物 ,采用汽油机点火系统和半导体高能点火系统 ,实验研究了不同点火频率对脉冲爆震室中不同位置脉冲爆震波压力的影响。结果发现 ,充满度大 ,产生的紊流强度大 ,有利于爆震波的形成 ;在大多数情况下 ,用低能量 (5 0mJ)的点火系统点火时 ,点火频率大于实际产生的爆震频率 ;用高能(1J)点火系统时 ,可缩短从爆燃向爆震转变 (DDT)的距离 ,易产生爆震 ,所得爆震波的峰值压力明显增大。所得结果可为脉冲爆震发动机的设计。

脉冲爆震火箭发动机应用基础问题研究进展

脉冲爆震火箭发动机是一种通过产生周期性爆震波获得推力的动力装置,具有热效率高、结构简单、适用范围广等潜在优点。在面向应用时,为了充分发挥脉冲爆震火箭发动机的优势,需要解决诸多理论及工程性问题。目前已有大量的研究正在建立统一的爆震推进理论体系,以期为基于爆震推进方式的问世奠定理论和技术基础。针对应用可能遇到的问题,介绍了国内外相关研究进展。主要内容包括:两相爆震发动机技术,短距低阻起爆技术,发动机性能优化以及PDRE样机实验。关于两相爆震发动机技术,主要介绍了液态燃料爆震燃烧时的速度损失,液态燃料的雾化以及与气态氧化剂的掺混,最新进展包括通过加热燃油提高其雾化性能,从而提高推进性能;关于短距低阻起爆技术,主要介绍了固体障碍物起爆、流体障碍物起爆、热射流起爆以及激波聚焦起爆这4种方式的最新进展,其中固体障碍物起爆技术最为常见,而采用流体障碍物起爆技术可以更多地降低起爆过程中的性能损失;关于发动机性能优化,主要介绍了部分填充效应、尾喷管技术以及高频控制技术,部分填充以及尾喷管的使用有利于推进性能的提升,但在设计理论上仍需要更深入的研究,目前采用无阀工作方式可以有效提高发动机的工作频率;关于样机集成,主要介绍了目前出现的脉冲爆震发动机样机以及相关实验研究。

基于可调二极管激光红外吸收的燃烧诊断技术

为了发展先进的燃烧诊断技术,对可调二极管激光红外吸收术用于燃烧多参数测量的原理、方法和测量系统进行了全面的论述,并将该方法应用于脉冲爆震室中未燃组分、当量比的测量中。因为爆震室中燃料的分布和填充程度决定了脉冲爆震发动机(PDE)的性能,故试验中精心控制燃料填充程度,以研究爆震管中填充程度对脉冲爆震发动机性能的影响。实验结果表明,可调二极管激光红外吸收术对于监测PDE的性能,进而对PDE的控制和优化极有意义。

核苷酸切除修复基因XPA反义RNA增强肺癌细胞对顺铂的敏感性

背景与目的:目前认为,肿瘤细胞自身核苷酸切除修复(nucleotideexcisionrepair,NER)能力增强是肿瘤细胞产生耐药性最重要的机制之一。着色性干皮病A(xerodermapigmentosungroupA,XPA)基因在核苷酸切除修复早期发挥核心作用。本研究拟探讨XPA基因表达与肺癌细胞株对顺铂敏感性的关系。方法:将XPA的反义RNA稳定转染人肺癌细胞株A549,用有限稀释法筛选阳性细胞克隆。分别用Northernblot和Westernblot法检测阳性细胞克隆XPAmRNA和蛋白水平;MTT法检测肿瘤细胞对顺铂敏感性;宿主细胞再活化反应(hostcellreactivation,HCR)检测肿瘤细胞DNA损伤修复能力。结果:筛选得到6个阳性克隆AS1～AS6,其中AS3～AS6细胞克隆的XPAmRNA和蛋白水平均明显降低。剂量依赖实验表明,顺铂对A549细胞与AS1～AS6细胞克隆的半数抑制浓度(IC50)分别为8.1、7.6、4.7、3.2、1.9、2.8、4.1滋g/ml。统计学分析表明,与A549细胞相比,AS3～AS6细胞对顺铂的敏感性明显增强(F=9.75、9.14、7.39、8.91,P=0.005、0.006、0.012、0.006),而且XPAmRNA表达水平与细胞IC50值呈显著相关(r=0.927,P=0.003)。处理24、48、72h后,AS3～AS6细胞对顺铂的敏感性同样显著增强。HCR实验结果表明,AS3～AS6细胞的NER能力显著减弱,而且XPAmRNA表达水平与细胞NER能力呈?