脱硫废水低温烟气余热浓缩过程中组分变化及腐蚀风险

脱硫废水浓缩减量有利于降低旁路高温烟气蒸发工艺煤耗,但针对脱硫废水浓缩过程中的组分变化及腐蚀风险鲜有报道。利用低温烟气余热浓缩平台研究了脱硫废水浓缩过程中水质变化,并采用粒度分析仪及微观形貌表征手段分析了浓缩期间固体析出特征,并使用年腐蚀速率表征了不同金属材料在浓缩废水中的腐蚀风险。结果表明:随浓缩进行废水电导率持续增加,最高可达45 mS/cm,其pH最低可下降至1~2;浓缩过程中多数离子浓度呈线性增长趋势,但受结晶析出和共存离子影响,Ca^(2+)和SO_(4)^(2-)浓度存在波动;浓缩期间析出颗粒存在团聚现象,分布逐渐从单峰分布转变为双峰分布,峰值粒径从12μm上升至75μm;金属材料腐蚀速率与废水浓缩倍率及环境温度相关,当浓缩倍率为4.5倍,水浴温度40℃时,304不锈钢在浓缩脱硫废水中腐蚀速率(0.127 mm/a)低于20#碳钢(1.211 mm/a),耐腐蚀性能更好。

考虑火电-熔盐储热耦合特性的风光火储能源调度

构建以可再生能源为主体的新型电力系统已经成为中国能源发展的必然趋势。以某大型能源基地为仿真对象,建立含有熔盐储热的多能互补系统运行收益模型。该系统通过将火电机组耦合熔盐储热系统,实现能源的存储、错峰利用,提高可再生能源的消纳率。该模型考虑了火电机组多级调峰收益和爬坡成本、储能系统运行成本及可再生能源弃电惩罚成本,以系统运行净收益最高为目标对模型进行优化求解,探究火电机组储热改造对可再生能源消纳和系统运行经济性的影响。加入熔盐储热系统后,系统的整体经济性和可再生能源利用率得到显著提升,场景2每日运行净收益为838.14万元,较场景1增加了47.36万元。场景2的风能利用率从93.91%增加到97.33%,光伏利用率也从95.51%增加到98.44%。

基于硅基的垃圾焚烧飞灰中温热处理重金属稳固化实验

向垃圾焚烧飞灰(MSWI FA)中分别添加硅灰、硅溶胶、石英砂与一定比例的水,混合均匀并进行热处理。研究了添加物种类、热处理温度对垃圾焚烧飞灰中重金属浸出特性的影响,分析了飞灰热处理过程中重金属化学形态、晶体结构和微观形貌的变化。结果表明:热处理过程中,硅灰和硅胶与飞灰中的钙基物质反应生成CaSiO_3、Ca_2SiO_4、Ca_3SiO_4Cl_2、Ca_3Fe_2(SiO_4)3以及氢氧硅磷灰石等硅酸盐相,转变了重金属的化学形态,将重金属稳固在硅酸盐晶格中,降低了飞灰的浸出毒性;在硅灰添加量为10%或JN-40硅胶添加量25%,热处理温度600℃条件下,热处理1h后,飞灰中Pb的浸出浓度由11.91mg/L分别降至0.79mg/L和0.78mg/L,Cd的浸出浓度由3.18mg/L分别降至0.09mg/L和0.10mg/L;热处理过程中Cr的浸出浓度有所上升但未超出生活垃圾填埋场控制标准。

污泥残炭对城市污泥催化热解制油影响的实验研究

以污泥残炭作为城市污泥热解的催化剂,考察热解温度、残炭添加比例对热解产物产率及有机相成分的影响.结果表明:对非催化热解,有机相产率在500℃时达到最大值6.83%.添加残炭有利于污泥中挥发分的脱除,残炭对有机相加氢脱氧及含氯化合物的脱除效果较好,但不利于多环芳烃的脱除.对污泥残炭进行改性,通过负载Fe,Cu,Al和Ni等金属元素,研究改性后残炭对污泥热解的催化作用.结果表明:负载Al的残炭对污泥中挥发分的脱除效果最佳,残炭改性后热解液有机相的热值升高,黏度降低,含氧化合物和含氮化合物含量均降低.添加负载Fe的残炭对有机相加氢脱氧及黏度降低效果最好,与添加原始残炭相比,负载Fe的残炭催化得到的有机相黏度降低了24.32%,烷烯烃类含量增加了17.62%.添加负载Ni的残炭可有效降低含氮化合物含量,添加负载Cu的残炭有机相中未发现多环芳烃.

H型鳍片管束传热特性实验研究

在传热风洞实验台上对5组不同结构参数的H型鳍片管束气侧的传热与阻力特性进行了实验研究.实验中考虑了管径、鳍片净高度、鳍片节距以及管排横纵向间距等影响因素,并将实验结果与前苏联锅炉热力计算标准进行了比较.根据实验结果拟合得到了管径38 mm、管排纵向间距变化的H型鳍片管束的传热及阻力系数关联式和适用于不同结构参数下H型鳍片管束的传热总关联式;96.5%的实验数据与H型鳍片管束传热关联式计算数值误差小于±15%.同时,将关联式计算值与现有两文献中的实验数据进行了比较,结果表明,传热准则数的最大误差分别为11%和17.7%.该研究为H型鳍片管束的设计提供了可靠的依据.

基于PY-GC/MS的生物质组分间相互作用的热解实验

为研究生物质三组分间热裂解过程中的相互作用,利用热裂解-气相色谱/质谱联用仪(PY-GC/MS)联用的方法,对纤维素、木聚糖(半纤维素的模化物)和木质素进行单独热裂解及两两组分混合热裂解实验。单组分实验结果表明,在热解温度600℃、热解时间10s条件下纤维素的热解产物主要以左旋葡聚糖为主,木聚糖以乙酸和糠醛为主,而木质素主要以酚类物质为主。组分混合热裂解实验结果表明,纤维素促进了木聚糖热裂解生成更多的乙酸和糠醛,而木聚糖和木质素对纤维素热解生成左旋葡聚糖具有强烈的抑制作用;纤维素和木聚糖的存在大大促进了木质素热裂解生成酚类物质,而木质素抑制了木聚糖热裂解生成乙酸和糠醛。此外,研究还发现混合组分热解的相互作用受到热解温度和停留时间的影响。

微燃机-冷热电联供机组的Hammerstein模型及非线性广义预测控制

为研究微燃机-冷热电(MGT-CCHP)联供机组动态运行特性及控制策略,采用Hammerstein模型结构快速辨识其非线性动态特性,并将非线性动态特性以串联的非线性静态模型和线性动态模型表示.采用逐步回归法确定动态模型阶次并采用粒子群算法辨识模型参数,得到易于复现的块结构化模型.基于Hammerstein预测模型,设计了MGT-CCHR冷负荷跟踪非线性广义预测控制器.利用Hammerstein模型分块描述对象静态与动态特性的结构特点,将非线性广义预测控制转化为线性广义预测控制与非线性静态函数求根问题,使控制量求解简化.通过与最优参数PID控制器的仿真结果比较表明,所设计的非线性广义预测控制器具有改善冷负荷跟踪性能和节能控制的效果.

预处理生物质的热解实验研究

通过分步添加Ca（OH）2与甲酸获得甲酸钙的方法对生物质进行预处理,在管式炉上开展了预处理生物质热解实验,研究了甲酸钙预处理对4种生物质热解特性的影响.样品的红外分析显示,甲酸钙预处理影响了纤维素和半纤维素的结构,一定程度上破坏了乙酰基侧链,而对木质素苯环结构影响较小,且出现了明显的羧酸根官能团振动.热解实验结果表明：木屑的生物油产率高于3种秸秆类生物质（玉米秆、稻秸、麦秆）,最大生物油产率达到0.496 g/g.甲酸钙预处理使得生物质的半焦和气体产率增加,而生物油产率下降.GC-MS分析显示,木屑生物油酸类含量低于秸秆类生物质,而酚类物质含量较高,其中麦秆生物油酸类含量最高,酸度最强.甲酸钙预处理明显减少了生物油中乙酸和左旋葡聚糖的含量,增加了羟基丙酮与环戊烯酮等酮类物质;而且甲酸钙预处理显著降低了生物油的酸性,且对秸秆类生物质的改善作用更加明显,其中木屑生物油p H值从4.1~4.3增加到5.6~5.8,麦秆生物油从2.4~2.7增加到5.0~5.3.

生物质流化床富氧气化过程热平衡模型

基于元素守恒、化学反应平衡和能量守恒,考虑碳不完全转化因素,建立生物质流化床富氧气化的热平衡模型。采用非平衡当量因子对气化反应平衡常数进行修正,修正后的模拟数据与文献数据吻合良好。利用该模型模拟富氧浓度和原料含水率对气体组分、气体热值和气化效率的影响。模拟工况下的结果表明:富氧浓度从21%增至100%,可燃组分含量增多,气体热值从6.37 MJ/m^3增至11.44 MJ/m^3,气化效率不断增大;原料含水率从零增至35%,气化炉温不断降低,可燃组分减少,气体热值从5.45 MJ/m^3降至4.65 MJ/m^3。

太阳能-空气光伏/光热一体化热泵热水系统实验特性

本文研究了一种新型光伏/光热一体化(PV/T)复合热源热泵热水系统,将多孔扁盒式PV/T集热板与空气源热泵相结合,根据不同控制方式组合成双热源并联、单太阳能和单空气能三种不同运行模式。在室外环境温度28.5℃下,将200 L 30℃热水加热到55℃,研究了加热时间、热水温度、COP等性能的变化规律,结果表明双热源并联运行模式下分别比单太阳能模式和单空气能模式的加热时间缩短了42%和54%,COP分别提高了32.78%和47.64%;同时实验研究了在夏季工况下将200 L水从9∶00循环加热到17∶00过程中系统热性能,探讨了太阳辐射强度、PV/T集热板温度对光电/光热效率的影响,通过实验对比可以得出在热电模式下系统的光电效率η_(pv)比单一光电模式平均高25.8%.

基于微细通道集热/蒸发器的太阳能热泵热水系统性能模拟与实验研究

提出了一种自主设计的微细通道集热/蒸发器,采用树形分支模型,由2块铝板冷轧吹胀而成,减小了接触热阻,提高了集热器的换热系数。将集热/蒸发器应用到太阳能热泵热水系统中,介绍了集热/蒸发器的数学模型。通过模拟和实验研究,分析了不同工况条件下系统性能系数COP、集热器集热效率、加热时间及各运行参数的变化特性。结果显示:将150L水从15℃加热到50℃时,系统全年平均COP为4.8,平均集热效率为1.3,平均加热时间为314min;环境温度的升高和太阳辐照度的降低会使集热效率显著增大;热泵系统性能的模拟结果与实验结果变化趋势一致,证明了数学模型和计算方法的可行性。

生物质快速热解制车用燃料过程的能值分析

基于能值分析理论和考虑环境投入,从可持续发展的角度对玉米秸秆热解加氢制精制油过程的2个方案进行综合评价,获得生产效率、环境影响、可持续性方面的能值指标.方案1中的氢气来自初级生物油水相重整,方案2中氢气来自外部市场购买.结果表明:2个方案能值转换率分别为5.00×105sej/J和1.37×105sej/J,从能值转换率的角度分析,与方案1、玉米燃料乙醇及生物柴油相比,方案2生产等量燃料消耗的太阳能最少,更有优势;2个方案的能值产出率均为1.07,生产效率较低;环境负载率分别是1.02和1.05,对环境影响较小;可持续发展系数分别是1.05和1.02,可持续性属于中等水平.

废轮胎热解炭吸附脱汞实验研究

采用管式炉反应器对废轮胎进行热解,并利用固定床吸附装置研究废轮胎热解炭对单质汞的吸附脱除特性.采用化学浸渍法对热解炭进行改性,研究改性后热解炭的汞吸附特性,改性药剂氯化物分别为HCl,NaCl,KCl,NH_4Cl,ZnCl_2,FeCl_3,BaCl_2,过渡金属盐分别为Cu(NO_3)_2,Fe(NO_3)_3,Mn(NO_3)_2,Ce(NO_3)_3,Zr(NO_3)_4.研究结果表明,热解炭产率随着温度升高而降低,550℃热解炭的Hg 0吸附效果最优,30 min累积汞吸附量达到1.674 5μg/g.550℃热解炭经HCl,NaCl,Cu(NO_3)_2和Zr(NO_3)_4改性后,汞吸附性能得到显著增强,而KCl,ZnCl_2,BaCl_2使热解炭吸附汞性能受到抑制.

木质素水热法协同制备碳量子点和多孔碳材料的实验研究

为了提高可再生的生物质转化为高价值碳材料的利用效率,用木质素水热法协同制备了2种碳量子点(G-CQDs、B-CQDs)和2种多孔碳(G-PCs、B-PCs).采用高分辨透射电镜、拉曼光谱、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、紫外-可见光吸收光谱、荧光光谱、扫描电镜、比表面及孔隙度分析系统地研究了碳材料的理化特性.实验结果表明:G-CQDs和B-CQDs在340 nm光激发下分别呈亮绿色和蓝色荧光,其最佳相对荧光量子产率为23.7%和5.2%;结构上G-CQDs的表面具有更丰富的官能团,而B-CQDs具有更高的石墨化程度;协同制备的G-PCs和B-PCs的比表面积分别为1505.8、1082.6 m^(2)/g,总孔容高达0.74、0.51 cm^(3)/g.将废弃的木质素协同转化为碳量子点和多孔碳,是实现生物质综合利用的有效策略,为多功能碳材料的绿色、大规模生产提供了新思路.

小型热虹吸管脉动流动传热特性的可视化实验研究

采用高速显微成像系统对小型热虹吸管中气液两相流型演化进行了可视化实验研究,并对其脉动流动传热特性进行了分析讨论.研究结果表明,在两端压差和重力的耦合作用下,液塞的随机形成和沿槽道方向的脉动是脉动流动的典型特征.塞状流和环状流是小型热虹吸管脉动情况下的主要流型,液塞的脉动速度约为-1.5~1.5 m/s.对于脉动流工况,在启动过程中管壁导热和气液两相的膜态蒸发、膜态冷凝是小型热虹吸管的主要传热方式,该过程中热虹吸管的壁面温度持续升高,未出现温度波动;脉动启动后,小型热虹吸管内出现了液塞的随机形成和脉动运动交替冲刷壁面现象,此过程中小型热虹吸管主要靠对流蒸发、冷凝实现热量传递,且各段壁面温度皆表现出脉动特性.

基于热损失分析的水冷壁结渣监测和吹灰优化

目前大多数燃煤电厂采用定时定量的吹灰方案,易造成受热面欠吹或过吹。以某650 MW超临界直流锅炉水冷壁作为研究对象,首先基于热损失和GA-BP神经网络建立水冷壁结渣监测模型,再以吹灰净收益最大为优化目标建立水冷壁的吹灰优化模型,考虑到布置在炉膛不同高度的吹灰器对灰渣的去除效果不同,对吹灰增量叠加曲线分段拟合,最后对电厂现有2种吹灰方案进行优化分析。结果表明,启动D~F层吹灰器吹灰策略的吹灰效率更高,但启动A~F层吹灰器吹灰策略经过优化后,吹灰净收益更大,目标锅炉的水冷壁吹灰时间设置为3556 s,2次吹灰的间隔时间设置为10600 s,吹灰器从A层依次启动到F层,每台吹灰器运行时间相同,获得的吹灰净收益最大为6449.41 kW,相较启动D~F层吹灰器吹灰策略优化后的结果,吹灰净收益提高17%。

以城市热电厂为核心的综合能源系统低碳设计优化

为解决在热电厂条件下城市的冷、热、电多样化能源不平衡问题,围绕某一城市热电厂提出4种综合能源系统设计方案,在热电联产机组数学建模的基础上,建立考虑碳税的综合能源系统设备容量优化模型并采用Gurobi求解器寻优求解,从总成本和二氧化碳排放量2个方面对各方案展开评估,最后对碳税价格进行敏感度分析.结果表明:利用高斯回归算法得到的热电联产机组运行能耗数学模型最优;当碳税价格为0.3元/kg时,仅新增燃气锅炉和吸收式热泵的设计方案年总成本最低,新增燃气锅炉、吸收式热泵、地源热泵和储能装置的设计方案年二氧化碳排放量最少;含燃气锅炉和地源热泵的设计方案对碳税价格的敏感性显著增强.与分供系统相比,最优综合能源系统的全年总成本可降低3038.46万元,年二氧化碳排放量可减少10.74万t.

煤与废塑料共热解过程协同效应及产物分布

为探究煤与废塑料共热解过程协同效应及产物分布,建立了煤废塑料共热解实验系统,并结合热重质谱实验研究了不同热解温度(500、550、600、650和700℃)和不同废塑料质量分数(0、20%、40%、60%、80%和100%)对煤与废塑料共热解过程协同效应、焦油产物分布规律、小分子气体产物逸出规律和半焦表面形貌的影响.研究结果表明:随着废塑料掺混比例的增加,混合样品质量损失增加,反应活化能呈现先降低后上升的趋势;煤与废塑料共热解存在协同作用,尤其对焦油的形成具有明显的正协同作用,其协同效应参数值随废塑料掺混比例的增加呈现出先增大后减小的趋势,并在废塑料质量分数为40%时达到最大,为6.323%;煤与废塑料混合样品在热解过程中逐渐释放H 2、CH_(4)、CO和CO_(2)等小分子气体,废塑料的加入会抑制H 2和CH_(4)的释放;共热解半焦具有比煤样单独热解更加发达的半焦孔隙.

脱硫废水热烟气蒸发过程中挥发性组分迁移转化特性研究进展

脱硫废水中存在挥发性重金属、氨氮、挥发性有机物(VOCs)、氯等挥发性组分。在采用热烟气蒸发时,部分挥发性组分会以气态形式再释放进而导致有在脱硫废水中循环富集的潜在风险。本文基于脱硫废水中挥发性组分来源、赋存形态的分析,探讨了热烟气蒸发过程中挥发性组分的迁移转化行为。挥发性污染组分迁移转化是一个非均相物理化学过程。废水固液相中的挥发性组分可通过纯物理作用或与其他组分发生反应以气态或颗粒态形式析出进入烟气,并进一步与烟气组分发生热分解转化、吸附凝结等作用。当前研究仅认为少量氯会以HCl的形式析出,重金属普遍认为均以颗粒态形式析出,有机物、氨氮则未作关注。迄今还只局限于宏观现象的考察,相关的定量研究十分缺乏。文中指出,在当前不经或只经简单预处理的热烟气蒸发技术逐渐成为电厂脱硫废水零排放主流路线的背景下,脱硫废水蒸发过程中挥发性组分的迁移转化规律的研究显得尤为重要。

流化床反应器中CO_(2)甲烷化过程实验研究

设计制造一套千瓦级容量甲烷化流化床反应装置,进行甲烷化流化床反应器运行特性实验研究。综合考察温度、空速、压力对甲烷化反应转化特性的影响,并在此基础上对电转气工艺设计思路进行探讨和分析。结果表明:随着温度的升高,CO_(2)转化率先逐渐上升再下降,因此在单级流化床反应器内难以兼顾反应转化效率和副产蒸汽品质;甲烷化反应速率快,空速增大时CO_(2)转化率只有小幅降低,因此采用大空速可节省催化剂用量,但可能会带来颗粒破碎隐患;压力增大可有效提高CO_(2)转化率,但会提高电转气工艺投资成本,应采用分离设备或水汽冷凝脱除设备,低压下实现高转化率。