燃煤烟气湿法协同脱硫脱碳技术研究进展

燃煤烟气中SO_(2)和CO_(2)的处理逐渐向协同脱除方向发展,基于湿法脱硫和脱碳的组合技术因此获得了广泛关注。本文首先系统梳理了梯级(依次)脱硫脱碳技术的重点研究方向,认为SO_(2)的胺降解作用是该类技术面对的核心问题,但其影响机理尚未形成统一共识。从控制排放和预防降解两个角度出发,分析了强化脱硫技术和胺降解抑制剂对缓解SO_(2)不利影响的作用。与梯级处理相比,联合(同步)脱硫脱碳技术可基于单一溶剂实现循环吸收-解吸。然后总结了钙法、氨法、胺法等联合脱硫脱碳(联脱)技术的最新进展,梳理并对比了各类吸收体系的原理和工艺设计,其中基于氨水的联脱工艺研究最为成熟。还简述了两类协同脱除技术的优缺点和发展前景。最后,建议对于梯级脱硫脱碳技术未来应重点关注SO_(2)的胺降解机理及其在开发预防降解措施中的作用,对于联脱技术应加强反应理论和集成工艺建模研究等。

火电机组直接空冷岛顶部防冻百叶窗仿真计算

针对当前直接空冷岛冬季严寒大风条件下易出现散热管束冻结开裂的问题,提出在空冷岛顶部蒸汽分配管之间安装防冻百叶窗装置。建立直接空冷岛的整体模型、含顶部百叶窗的空冷单元局部模型,使用Fluent软件进行流动传热计算,研究防冻百叶窗的冬季防冻性能和开启状态下对直接空冷岛的性能影响。结果表明:在环境温度-20℃、风速20 m/s并且风机入口被封堵的情况下,关闭直接空冷岛顶部百叶窗后,直接空冷岛内部空气流速显著降低、空气温度显著升高,直接空冷岛整体散热量降低了52.7%;在环境温度15℃、无环境侧风且风机全功率运行时,开启状态下的顶部百叶窗对空冷单元的性能影响可以忽略不计,其中空冷单元空气流量损失为1.2%,空冷单元换热量损失为2.2%,且开启状态下的顶部百叶窗不会对空冷单元内外的流场及空气温度产生显著影响。该装置可有效提升直接空冷岛在冬季严寒大风天气下运行的安全性。

电站空冷技术:研究现状及建议

空冷技术能够在电站冷端利用空气完成换热冷却,相比湿冷技术在节水、降耗、减排及降本方面具有独特优势。从系统设计与运行优化的角度出发,综述了直接空冷和间接空冷两大类空冷技术的研究进展。设计优化方面,换热器(凝汽器和散热器)的流动换热特性已获得广泛研究,相关优化一般从几何结构、位置布局等角度开展,然而目前凝汽器研究对象多局限于翅片管,针对管束整体的优化研究比较缺乏,散热器研究则需更全面地考虑几何参数的影响等;另外,由于风机(群)直接决定凝汽器的进气流量,其气动特性和集群效应研究成为重点,目前已形成多种分区方法和运行控制策略实施调优,但优化方案的经济性分析研究还有待深入。运行优化方面,为了削弱环境效应对空冷系统的负面影响,可以通过加装导流板等改善流场以扩展风的正向效应、开发控制预测模型进行防冻调控或设计防冻装置优化传热、设计开发各类清洗系统进行除垢等。当前研究在换热器设计优化的精度、广度和各类环境效应作用机理方面仍有进步空间,未来研究方向还包括新能源电站应用空冷的适应性分析,运用人工智能技术进行换热器设计、性能预测等。

基于环境风温-冷却水温耦合计算的间接空冷塔冬季运行及防冻研究

间接空冷塔是空冷发电机组的重要冷端设备,其换热性能直接影响着整个发电机组的运行情况。本文针对宁夏某电厂的双间接空冷塔系统,在Fluent软件中通过使用用户自定义函数(UDF)对其进行了环境风温-冷却水温的实时耦合计算,进而对其在冬季大风条件下的冻结风险进行研究。结果表明:耦合计算模型具有较好的精度,与各项实测数据相比误差均在5%以内。环境侧风会增加各扇段出口水温的不均匀度,主要表现为迎风扇段出口水温急剧降低。减小迎风扇段的百叶窗开度可提升其冷却水出口温度,但同时会使背风扇段出口水温骤降。当同时减小迎风与背风扇段百叶窗开度时,各扇段出口水温回升且分布更加均匀,整塔冻结风险普遍降低。

基于精细化建模的直接空冷岛侧风影响模拟研究

为解决直接空冷岛的换热特性受环境侧风影响较大的问题,采用数值模拟的方法,对直接空冷岛进行精细化建模,并结合Fluent软件对不同风速、风向下直接空冷岛的流动换热特性进行了模拟计算。研究结果表明:环境侧风会在迎风列(行)空冷单元附近形成高温空气区域,进而使其换热量骤降;在风速为20m/s时,迎风列(行)换热量仅为正常值的10%;以空冷岛下方的消能导流装置为分界,迎风侧半岛的各空冷单元换热量的差异随风速增加而增大,背风侧半岛的换热量则较为均匀;在风速为20m/s时,迎风半岛与消能导流装置相邻空冷单元的换热量能达到正常值的150%~180%,如果气温降至0℃以下,这些空冷单元会有较高的冻结风险。研究结论可为火电机组冷端系统防冻措施的研究提供理论依据。

MOFs基复合光催化剂用于光催化还原二氧化碳进展

利用清洁可再生的太阳能将二氧化碳(CO_(2))光催化还原为高附加值化学品是实现碳中和的有效途径。本文概述了近年来金属有机框架材料(MOFs)基复合光催化剂在设计、合成和CO_(2)还原等方面的研究进展。重点介绍了这些光催化剂的组成、对CO_(2)的吸附能力以及相应的光催化应用。此外,还给出了MOFs基复合光催化剂在光催化CO_(2)转化中的应用机遇、挑战和未来前景,旨在为利用太阳能实现CO_(2)的高效利用提供一种绿色和可持续的策略。研究表明MOFs具有特殊的电子能带结构、优异的CO_(2)吸附能力和可调制的光吸收能力,将MOFs与金属纳米颗粒、半导体材料或光捕获分子偶联来制备复合材料,在光催化还原CO_(2)中显示出优异的性能。

基于Cu_(2)O光阴极的光电催化CO_(2)还原研究

光电催化CO_(2)还原制备碳氢燃料是缓解当前能源和环境危机的潜在策略。现阶段,光电极的构建依然是光电催化CO_(2)技术的关键点。由于Cu基催化剂具有低成本、高C2+选择性、高稳定性等适宜CO_(2)还原应用的特性,构建新型Cu基光电极仍是CO_(2)还原研究领域中研究热点。本文从P型Cu_(2)O光阴极入手,系统研究了电沉积工况与光电催化CO_(2)还原反应之间构效关系。研究结果表明,在恒温环境中,施加0.5 mA/cm^(2)恒电流密度可获得结晶度良好的Cu_(2)O光阴极,并实现C2产物的合成。其中,乙醇的选择性可达5.3%。本文研究结果可为设计和制造具有高活性的光电催化CO_(2)还原光电阴极提供可行策略。

Cr或V掺杂的HMS在甲酸溶液中的光催化产氢性能研究

以过渡金属离子M(M代表Cr或V)掺杂为改性手段,通过改变掺杂量,合成了一系列分子筛光催化剂M(x)-HMS (x代表M/Si投料摩尔比)．用X射线荧光光谱(XRF)、低温N_2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收漫反射光谱(UV-vis)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X射线能量散射谱(EDXS)对M(x)-HMS进行了表征和分析．以高压汞灯为光源,以甲酸分解产氢为探针反应,研究了M(x)-HMS的光催化性能,发现Cr(x)-HMS和V(x)-HMS的产氢速率随组成变化呈双峰规律(均在x=0．01和0．05时出现两个极大值),并从光催化剂的组成和结构角度给予了解释．

风光互补发电耦合氢储能系统研究综述

基于风光互补发电、电解水制氢、储氢、氢燃料电池等技术的风光互补发电耦合氢储能系统,以氢能为能源载体,是实现可再生能源-氢能-电能规模化应用的重要途径。介绍了风光互补发电、电解水制氢、储氢和氢燃料电池等关键技术的发展现状,对风光互补发电耦合氢储能系统中的离网型、并网型系统和容量配置优化等研究热点进行了分析,为风光互补发电耦合氢储能系统的进一步技术研究和工程应用提供参考。

核壳结构CdS/ZnS微米球表面处理与光催化制氢性能的关系（英文）

具有高活性和稳定性的半导体光催化材料是太阳能光催化制氢领域的研究热点,其中CdS胶体颗粒催化剂因其合适的禁带宽度和带边位置以及较低的原料价格而广受关注.但它在水溶液中不稳定,易受光腐蚀,因而限制了其应用.目前人们致力于用各种方法提高其稳定性,包括各种纳米结构的应用、复合其他催化剂材料以及不同晶相结构复合.ZnS是一种宽禁宽半导体,禁带宽度为3.6 eV,常被用来与CdS形成固溶体调控其能带结构,从而提高其性能和稳定性.其中核壳结构CdS/ZnS异质结具有骑跨型(I型)能带结构,具有特殊的光学和电学性质,在量子点LED和量子点生物荧光显示剂方面获得关注和应用,同时也显示了良好的光催化性能.研究人员对核壳结构CdS/ZnS异质结材料中ZnS壳层厚度对其光学性能包括荧光效率等的影响进行了研究,然而ZnS壳层厚度、颗粒尺寸及其表面处理对光催化性能影响方面的报道很少.本文发展了一种简易的两步法,制备了核壳结构CdS/ZnS微米球光催化剂.首先采用超声喷雾热分解法制备CdS微米球,然后以水浴法在CdS微米球上生长ZnS壳层.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和透射电镜(TEM)对所得样品进行了表征.SEM和TEM结果显示,所得微米球为完整包裹的球形核壳结构;XRD表征证实CdS核与ZnS壳层皆为六角相晶型;光催化性能表征结果显示,该样品的光催化制氢性能远高于单独的CdS微米球以及同法所制的ZnS微米球.通过改变前驱液浓度(Zn源浓度分别为0.2,0.3和0.5 mol/L)获得了三种不同厚度的核壳结构CdS/ZnS微米球,X射线荧光光谱结果证实了其壳层厚度成功调控.UV-vis结果发现,其吸收边由内核CdS决定,受壳层厚度的影响不大.光致荧光发射光谱分析发现,随着壳层厚度的增加,其540 nm处的CdS带边发射峰强度逐渐增大.这可能是由于ZnS壳层对CdS表面缺陷的钝化作用降低了其非辐射复合过程,从而提高了荧光发光效率.光催化制氢性能结果表明,前驱液浓度为0.3 mol/L时合成的核壳结构CdS/ZnS微米球的产氢效率最高.为了进一步提高其光催化效率,采用氮气中高温热处理、水热二次硫化法以及两者共用三种方式对性能最优的微米球进行改性,获得了三种核壳结构CdS/ZnS样品.结果发现,这些改性方法未影响其吸收边,但水热二次硫化法处理以及两者共用处理的样品在540 nm处的光致荧光发射峰强度明显高于未处理的和高温热处理的样品,证实水热二次硫化法处理可以有效地消除其表面缺陷,减少非辐射复合.XRD结果表明其晶型没有发生变化.TEM表征发现,经高温热处理后其壳层发生重结晶,形成颗粒包裹形貌,而经水热二次硫化法处理后其壳层同样发生重结晶,但包裹颗粒的尺寸明显更小.光催化性能测试表明,处理后样品的光催化性能皆优于未处理样品,其中两者共用法处理的样品产氢性能和稳定性最高.

寒冷气候下环境风速对电厂双间接空冷塔性能影响的模拟研究

为解决冬季环境下风速对间接空冷塔换热管束造成的潜在冻结问题,本文通过Fluent软件平台,借助用户自定义函数(UDF)进行初始条件设置,对不同风速以及极端天气下北方某电厂的双间接冷塔的流动换热情况进行了数值模拟研究.结果表明:环境风速的存在使塔内外区域气流运动复杂并存在湍流旋涡,导致各个扇段的进气量发生变化,进而影响其换热性能.当环境风速从4 m/s增加到15 m/s时,迎风扇段散热量增加,出口水温最大已下降10℃;背风扇段散热量下降,某些扇段的出口水温超过25℃;侧风扇段的散热恶化较为严重,高温区域面积和冷却水出口温度普遍高于背风扇段,在双塔中间通道的侧风扇段因通道渐缩,散热能力丧失,出口水温接近43.1℃.当环境温度为-20℃,风速为15 m/s时,迎风及背风扇段散热管束已全部冻结,此时间接空冷塔必须采取一定的防冻措施才能安全运行.

基于可再生能源的冷热电联供系统集成配置与运行优化研究进展

基于可再生能源的分布式冷热电联供系统(RE-CCHP系统),以可永续利用的可再生能源作为能量输入,能借助太阳能、风能等的时空互补特性实现冷热电综合供应,显著提升能源利用效率和系统可靠性,因而对可再生能源的大规模高效利用和节能减排具有非常重要的意义。梳理了近年来RE-CCHP系统的主要研究进展,总结了RE-CCHP系统集成配置、设计和运行优化等几个方面的研究成果,明确了目前冷热电联供系统的研究现状,指出了当前研究中亟待克服解决的问题,并对未来的发展方向做出了展望。

基于聚类和长短期记忆神经网络的光热电站并网电力预测

光热电站发电量预测技术有助于电网提前制定调度计划,有效减轻光热发电间歇性和波动性在并网运行后带来的冲击。本文以美国加州光热发电系统并网电力预测问题为例,首先研究气象参数与发电量之间的相关性,进而利用近邻传播(AP)聚类算法对比不同发电模式下气象参数对发电的影响差异;然后,建立长短期记忆(LSTM)神经网络基准模型对光热系统发电量进行预测;最后,针对基准模型对0发电量情况预测精度低的问题,根据相应聚类结果建立增量特征预测模型。预测结果表明,该改进的基于AP聚类和LSTM神经网络模型预测效果良好,可达到91.41%的日发电量预测精度。

火电机组间接空冷塔冬季防冻措施模拟研究

我国北方的火电机组在冬季时需要承担抽气供暖任务,这会使得火电机组的汽轮机排汽流量降低,从而导致间接空冷塔的冷却水入口温度降低,使散热管束面临冻结的风险。因此本文以宁夏某电厂双间接空冷塔系统为研究对象,建立了数值计算模型。以目标电厂的冬季气象资料为初始条件,利用Fluent对采用改变冷却水流量、关闭百叶窗、修建挡风墙等防冻措施下的间接空冷塔流动换热特性进行模拟,进而对不同防冻措施在冬季大风条件下的防冻性能进行评估。结果表明:迎风扇段的冷却水出口温度与冷却水流量呈正相关关系,而两侧扇段的冷却水出口温度受到的影响较小,进而可以通过调控冷却水流量来降低迎风扇段的冻结风险。在关闭迎风扇段的百叶窗后,其冷却水出口温度大幅提升,塔内的空气温度上升了约5℃,这表明百叶窗是一种较为有效的防冻措施。挡风墙可以提升迎风扇段的冷却水出口温度,但同时会降低背风扇段的冷却水出口温度。挡风墙高度越高,提升和降低的程度越大;挡风墙直径越小,防冻的效果越好。在本文的计算条件下,高度35 m、直径180 m的挡风墙的防冻效果最好。

超临界CO_(2)在化工领域的研究进展

近年来,超临界流体由于独特的理化性质受到各行各业的青睐,其中超临界CO_(2)的条件最为温和,且无毒、来源广泛,因此得到了广泛的应用。这项工作整理了超临界CO_(2)在化工领域的最新研究,包括材料制备、萃取、污染物降解、聚合物生产和纺织领域。研究结果表明,相比传统的方法,在超临界CO_(2)下制备、处理或提取物质均获得了更优的效果。结合“双碳”战略,利用超临界技术将CO_(2)转化为可用的碳氢燃料或者大分子聚合物,会是一项全新的突破,为改善环境、提高能源转化率做出贡献。

基于分子体积法的CHONF高能致爆材料晶体密度的预测

针对现有的晶体密度预测研究大多围绕CHON类含能材料,在预测CHONF高能致爆材料晶体密度时会由于公式适用范围不同,出现预测误差较大的问题,为提高对该类材料的性能评估精度,从剑桥晶体数据中心中筛选出56个该类材料,在B3PW91/6-31g(d,p)计算水平下系统性评估了Rice以及Politzer公式在预测该类材料晶体密度的表现,然后在分子表面静电势相关的典型参数基础上利用符号回归方法和“加、减、乘、除”4种算符构建出适用该体系的密度预测公式。结果表明,符号回归公式的均方根误差从Rice公式的0.106g/cm^(3)降低到0.045g/cm^(3),并将超过半数的含氟高能致爆材料的密度预测误差降低到0.030g/cm^(3)以下,极大地提高了含氟高能致爆材料晶体密度预测精度。

侧风条件下带消能导流装置的直接空冷岛冬季冻结风险模拟研究

哈密某电厂在其空冷岛中使用了一种新型消能导流装置来抵抗侧风影响、稳定机组背压。然而,该电厂冬季空冷单元散热管束冻结的情况依然存在。为了探究该装置对空冷岛冬季防冻的影响,利用Fluent软件对该电厂冬季大风时空冷岛的流动传热特性及各空冷单元的冻结风险进行了模拟研究。研究表明:空冷岛“消能导流装置”整体上对空冷单元的防冻起负面作用;在冬季大风条件下该装置迎风侧空冷单元的散热量平均超出警戒值27%以上,最高达到50%;消能导流装置主要通过提升轴流风机空气流速来增加对应空冷单元的换热量,该装置迎风侧空冷单元轴流风机的轴向空气流速甚至能达到与环境侧风相同的水平,这导致对应空冷单元换热量激增,更容易出现冻结事故;大风条件下该装置在空冷岛下方形成的高压区域分布并不均匀,临近主厂房与相邻空冷岛一侧的高压区域压力更高、面积更大,这些区域空冷单元的冻结风险更高。