质子交换膜燃料电池动态特性数值分析

本文基于CFD手段计算分析了质子交换膜燃料电池在启动过程、负载突变两种工况下的动态响应特性,与实验结果进行了对比,分析了其影响因素.分析了燃料电池动态工况下膜内含水量、极板电流和阴极扩散层水饱和度三个参数在负载变化时的响应速度,认为膜内含水量、极板电流在2s左右即可达到平衡,而阴极扩散层水饱和度需较长时间才能达到平衡.

煤气化燃料电池联合系统中固体氧化物燃料电池堆性能

煤气化燃料电池联合系统是下一代高效、清洁发电技术的重要选择之一。为避免煤合成气在固体氧化物燃料电池堆内由于CO歧化反应形成积碳,需对合成气进行一定程度加湿。利用替代映射方法构建了固体氧化物燃料电池堆多物理场多尺度模型,分析不同加湿程度下的电堆性能。加湿后,电堆内水煤气变换反应速率显著增大,并与H_(2)和CO的电化学反应相互影响。在电堆内电池流道入口附近,水煤气变换反应尤为强烈,将CO快速转变为H_(2),补充了H_(2)电化学反应的消耗。但加湿程度的增大也会降低H_(2)能斯特电势,抑制流道入口段附近的H_(2)电化学反应速率。距流道入口大于60 mm的部分,CO和H_(2)分压接近平衡,水煤气变换反应减弱,气体反应速率受电化学反应控制。流道入口段H/O体积分数比和C/O体积分数比都较低,易发生积碳。50%以上的加湿可显著降低电堆内的积碳风险。加湿会造成电堆性能下降,采用的合成气组成条件下,100%加湿造成电堆性能损失4.65%。

溶液堆台架模型热工水力数值分析

应用欧拉两相流最新CFD(computational fluid dynamics)模型,对某溶液堆台架模型堆芯内气-液两相流动传热进行数值分析。堆芯内气泡被考虑为不同直径的组分,摒弃了传统均一离散相的假设(即假设所有气泡为同一直径和形状),把应用群体平衡理论建立起来的MUSIG(MUltiple-SIze-Group)模型考虑到CFD模拟中,MUSIG模型用于描述堆芯内气泡流动特性和尺度分布。同时,对采用MUSIG模型和传统两相流模型的模拟结果进行了比较分析。结果表明,采用MUSIG模型的模拟结果与台架实验结果吻合较好。

煤制烯烃企业全厂能量系统优化策略及应用

为了实现煤制烯烃企业全厂能量系统优化,提出了煤制烯烃企业全厂能量系统基于单元、子系统和全局划分的渐进协同优化策略,包括全厂用能状况分析、工艺装置用能及换热网络优化、低品位热回收和优化利用、全厂蒸汽动力系统优化等步骤。应用上述优化策略,对某60万t/a煤制烯烃企业全厂能量系统优化进行研究,得到全厂各单元能耗分布,提出了甲醇合成和甲醇制烯烃单元换热网络优化、全厂蒸汽动力系统降低蒸汽减温减压量及低品位热合理匹配利用等节能方案,理论上可以提高全厂系统能效3%以上,年节约标煤10万t以上,投资回收期小于1 a。

两种气液两相流模型的应用和比较

本文应用MUSIG模型和均一直径模型对某溶液堆台架模型堆芯内气液流动传热进行了数值模拟.在MUSIG模型中堆芯内离散相气泡被分为5组不同直径的气泡,用于分析堆芯内气泡的流动变化和大小分布,采用Luo and Svendsen和Prince and Blanch模型描述不同直径气泡组间的破裂和聚合.在均一直径模型中,堆芯内的气体被考虑为同一直径的组分,并且不考虑其破裂与聚合现象。计算得到采用两个模型的模拟结果并且对其进行了对比研究.结果显示应用MUSIG模型的计算结果与台架实验结果吻合更好.

溶液反应堆两相流动传热数值模拟

应用欧拉两相流最新CFD模型技术对某溶液反应堆台架模型堆芯内气液两相流动传热进行了数值分析。堆芯内离散相气泡被考虑为不同直径的组分,摒弃了传统均一离散相的假设(即假设所有气泡为同一直径和形状),把应用群体平衡理论建立起来的MUSIG(Multiple-Size-Group)模型考虑到CFD分析中。MUSIG模型用于分析堆芯内气泡的流动和大小分布。将气体离散相采用分为5组不同直径的气泡直径。分别采用Luo and Svendsen和Prince and Blanch模型描述不同直径气泡组之间的破裂和聚合。模拟结果与台架实验结果吻合较好。

辊底式热处理炉节能技术进展

简要介绍了当前辊底式热处理领域的节能技术最新进展。主要包括新型高效预热、蓄热燃烧装置，新型节能节水炉辊，脉冲燃烧控制技术和新的炉衬材料。这些技术进展为国内辊底式热处理炉的研究和装备开发提出了新的方向。

一种基于碳物质流分析的甲醇制烯烃企业碳排放核算方法研究

随着甲醇制烯烃产业快速发展,其碳排放问题也日益受到关注,但是针对煤化工企业碳排放核算方法和标准尚未出台。本文提出了基于碳物质流分析的甲醇制烯烃企业碳排放核算方法,给出了直接碳排放和间接碳排放等相关计算公式,通过正反平衡核算企业直接碳排放量,并确定主副产品的碳排放分摊原则。通过对某60万吨/年甲醇制烯烃企业生产统计数据研究表明,该企业单位产品碳排放为1.5t CO2/t-烯烃,主要为间接排放。本文所提出的方法可为甲醇制烯烃企业碳排放计算及相关标准制定提供参考。

高功率锂离子电池热效应和结构优化

高功率锂离子电池(放电倍率>5 C)在电动汽车等领域得到了广泛的应用,但其热失控事故屡有发生。在高电流条件下,不断积累的热量会造成电池温度过高破坏电解质和内部结构,因此加强热管理对于电池效率和安全具有重要意义。从电池内部发热机理角度,基于实验数据建立了一个高功率锂离子电池热效应模型并进行了验证。仿真计算结果显示,锂离子电池温度分布受内部导热途径带来的各向异性和极耳尺寸、位置等结构参数影响较大,良好的参数设置和极耳布置可以在相同条件下降低电池工作温度,改善电池内部温度均匀性。为了获得更好的传热效果,高功率锂离子电池应该考虑更宽的极耳尺寸和对置或周围式极耳等结构形式来帮助提高热传导系数和热扩散系数。

大型煤制烯烃工程蒸汽动力系统研究

为了解决煤制烯烃工程蒸汽动力系统存在的参数低、煤耗高、备用量大、管网不平衡等影响系统大型化的关键性问题,对运行中系统的数据进行了分析,通过引入超临界燃煤机组和总管制蒸汽管路等方法,提出了一种适应于更大规模煤制烯烃工程的蒸汽动力系统设计形式。在120万t/a煤制系统工程蒸汽动力系统设计中,配置2台350 MW超临界燃煤机组,结合8~9级回热和1级再热系统,可以将系统供电煤耗降低从450 g/k Wh降低到320 g/k Wh。利用机组间总管制的蒸汽管道可以实现蒸汽管网的灵活切换,在"零备用"条件下满足年运行8 000 h以上的高可靠性要求。系统发电出力不仅可以满足煤制烯烃工程自用要求,还可以向周围电网输出255 MW。该系统具有良好的扩展性,可以随煤制烯烃工程规模的变化灵活配置,满足未来更大规模工程的需求。

基于BP神经网络的飞轮储能系统主动磁轴承非线性动力学模型

主动磁轴承(active magnetic bearing,AMB)是飞轮储能系统中实现飞轮转子非接触支撑的核心部件,其对飞轮转子施加的作用力与多种非线性因素相关。采取"两步线性化"方法的传统线性模型抹除了非线性特性,难以准确描述其宽频谱的工作状态,也影响了控制系统的设计精度。针对该问题,文中基于替代映射的观点建立非线性的AMB模型。通过AMB的三维有限元计算模型的参数化计算和BP神经网络训练来获得对应的转移和偏执矩阵,然后建立描述转子位移和绕组电流与作用力之间映射关系的零维非线性动力学模型,并在Matlab/Simulink软件平台仿真实现。计算结果表明,AMB内存在四次高次项、交叉项等复杂非线性特性。与线性模型的对比表明,建立的非线性模型可以更准确描述AMB的非线性特性。该模型对飞轮储能系统仿真和控制系统开发具有一定意义。

电储能与燃煤发电机组联合调频响应

随着新能源并网规模和特高压线路数量的增多,电网频率管理也愈发严格。由于蒸汽动力系统具有流程长、热惰性大等问题,燃煤发电机组面临的调频工作压力也越来越大。为了解决以上问题,对储能系统辅助调频应用开展了深入研究。介绍了电储能系统与燃煤发电机组联合响应自动发电控制(auto generation control,AGC)调频调度指令的系统结构,在Matlab/Simulink环境下建立了储能调频系统的仿真模型,并根据实际电厂数据进行了计算分析。仿真结果表明,增加一定规模的储能调频系统可以将合并输出调频性能提高2~3倍,避免被考核。还从多个方面对储能调频系统不同接入方式的安全性进行了分析,认为储能调频应用不会对机组安全运行带来隐患。储能调频系统可以从发电辅助服务市场获得补偿,减少机组过度调节,延长设备寿命,对电力系统安全高效运行具有重要意义。

用于平滑风力发电机输出功率的储能系统配置研究

文章通过对风力发电机内转矩平衡的分析,在转子惯性的基础上,建立了风力发电机的风速-转矩-功率平衡模型。根据对实测风力数据的统计分析,建立了长周期和高分辨率的风速时间序列,并对风力发电机在一定风速分布下的输出功率特性进行了统计研究,提出了确定输出功率平滑所需的储能系统功率和能量配置参数的方法。研究结果表明,风力发电机的输出功率受到风速、功率控制逻辑的影响,其分布在不同平滑尺度下有显著变化。输出功率平滑所需的储能系统必须具备高功率、高倍率和长寿命特征,由飞轮和电化学储能构成的复合储能系统有望提供更好的平滑效果。

千瓦级交错流SOFC电池堆多物理场分布特性与性能

固体氧化物燃料电池通常运行在700℃以上的高温环境中,大型电池堆的实验研究成本高,且难以对电池堆内部运行状态进行测量,数值模拟成为探究其内部气-热-电分布特性的重要研究手段。由于固体氧化物燃料电池内部存在化学反应、电化学反应和传热、传质等多种物理场的相互耦合,针对常规多物理场全耦合模型难以对大型电池堆进行仿真计算的问题,提出了一种基于BP神经网络的多物理场解耦模型,并对千瓦级交错流固体氧化物电池堆的流场、温度场分布特性和Ⅰ-Ⅴ性能进行了模拟计算。研究结果表明:通过增大燃料进气流量和运行温度可提高电池堆输出功率,但前者影响电池堆燃料利用率和发电效率,后者导致电池堆内部的热应力增大,有密封失效和结构损坏的风险。合理选择燃料气流道高度和配气腔容积能够对燃料流量均匀性具有显著影响。计算结果显示,当燃料气流道高度从0.5 mm降至0.3 mm时,电池堆在燃料流量均匀性提升2%的情况下最大温度差降低了17%,表明较好的燃料流量均匀性能较大程度的改善电池堆内部温度场分布,降低电池堆最大温度和热应力。通过与自研的千瓦级电池堆实验结果对比,表明该多物理场解耦研究方法能够很好的应用于大型电池堆的模拟计算。

中西医结合治疗开放性胫腓骨骨折及并发症预防的效果观察

目的观察中西医结合治疗开放性胫腓骨骨折及并发症预防的效果。方法选取开放性胫腓骨骨折患者104例,遵照患者意愿分为观察组及对照组各52例。2组均接受清创及抗感染等常规处理。观察组在此基础上接受中医药物治疗。比较术后2个月2组临床效果及并发症发生情况。结果观察组总有效率96.15%,明显高于对照组的80.77%,差异有统计学意义(P<0.05);观察组术后并发症发生率明显低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论中西医结合治疗开放性胫腓骨骨折临床效果显著,安全性高,可有效促进骨折愈合,降低术后感染及各类并发症发生率,值得临床推广应用。

煤制清洁燃料过程通用能效评价系统研究

为了提高煤化工企业节能减排效果,构建和开发了一套煤制清洁燃料过程通用能效评价系统。通过对煤制油工厂实际数据进行采集、归纳和整理,将实际数据录入系统,按照煤化工通用能效计算公式进行能效、能耗计算,并可将其中任意数据作为变量进行优化。结果表明,该系统具有流程自由组态、能效计算与评价、专家知识库及诊断等功能。该系统可通过流程组态模拟不同工艺过程,结合各单元模块工艺参数和能效消耗数据,自动完成物料平衡、能效、能耗、碳排放等计算,并通过专家系统进行诊断和分析,给出节能参考建议。该系统可以应用于煤制烯烃、煤直接液化、煤间接液化和煤分级炼制等过程能效分析和评价等。

煤气化燃料电池发电系统模拟及分析

煤气化燃料电池发电技术(IGFC)是一种高效,清洁的新型煤电技术,与二氧化碳捕集与封存(CCS)技术相结合可实现真正意义上的CO_2近零排放,是未来清洁煤电技术的发展方向。本文参照美国能源部(DOE)报告中的百MW级IGFC系统工艺流程,利用Aspen plus软件建立了IGFC系统模型,模型包含煤气化、合成气净化、燃料电池发电、尾气燃烧、CO_2捕集等模块;模拟结果显示,系统主要物流模拟误差基本控制在2%以内,验证了模型准确性。以电力为单位计算系统各个模块的发、耗电量,进而得到系统发电效率。在模型的基础上模拟分析了不同操作工况,如操作压力、进料甲烷含量对系统效率的影响,结果表明:提高系统操作压力和进料中甲烷含量可以显著提高IGFC系统电效率。最后,结合研究结果对优化IGFC系统效率提出若干建议。

双克氏针固定结合桡动脉腕掌支蒂骨瓣治疗腕舟骨骨不连

目的探讨桡动脉腕掌支蒂桡骨瓣植入腕舟骨骨不连处双克氏针固定的方法及临床疗效。方法以桡动脉腕掌侧支为蒂挖取桡骨形成的带蒂骨瓣,植入已清理形成骨槽腕舟骨骨折骨不连处,用0.8 mm双克氏针贯穿固定骨瓣及骨折,治疗腕舟骨骨不连36例。结果术后随访9~37个月,平均17个月。骨折均愈合。Coony评分总体疗效:优25例,良9例,可2例,优良率为94.44%。结论桡动脉腕掌侧支蒂桡骨瓣是治疗腕舟骨骨不连的理想方法 ,双克氏针固定更容易、更微创、疗效更好。

费托合成尾气燃料电池发电系统模拟与分析

费托合成尾气富含氢气、一氧化碳和甲烷等组分,热值达到17 MJ/Nm^3。本文根据费托合成尾气组成特点,提出将其用于高温燃料电池发电,并设计了费托合成尾气燃料电池发电系统流程。利用Aspen建立了费托合成尾气燃料电池发电系统模型,模拟结果表明:每标方费托合成尾气可发电约2.9度,系统发电效率达到60%以上,远高于常规的同等规模燃气发电系统效率(约30%～43%),是一种费托合成尾气高效利用方式。