机器学习加速能源环境催化材料的创新研究

“双碳”背景下,加快研发高效的能源与环境催化材料有助于推进能源清洁利用和环境污染治理。传统催化材料研发模式主要依赖实验试错方法,难以满足能源与环境领域对高效催化材料的研发需求。快速发展的机器学习等数据科学技术为催化材料研发带来范式变革的契机。基于机器学习、实验数据和计算数据的有机结合,可对催化材料进行快速筛选,突破传统试错法的局限性,有利于解决催化剂研发效率低、成本高等难题。本文从催化材料的位点预测、配方筛选、构型设计以及反应路径优化等角度讨论了机器学习方法加快能源与环境催化材料创新的研究进展,分析了不同训练数据获取途径对应的机器学习方法构建及其在催化材料开发中的应用,展望了机器学习加快催化材料研究方法创新的发展趋势,以期为促进其在能源与环境领域的应用提供启示。

薄膜电容器数据挖掘与分析

作为电力系统的重要元件之一,薄膜电容器因长使用寿命、高可靠性等优点而受到广泛应用,然而却极少有研究从数据角度挖掘电容器的自身属性。为了填补这一空白,本文选取收集自网络的40793条薄膜电容器数据作为分析基础,首先利用散点图和箱线图从横向角度分析了不同材料制备而成的电容器的容值、最高最低温度、交直流运行电压等差异,然后利用饼图从纵向角度对比了电容器的运行温度和应用场合,最后计算出这些性能指标的皮尔逊系数并进行了相关性分析。结果表明金属化聚丙烯材料作为目前的主流材料在容值和交直流运行电压方面比其他材料均具有显著的优势,而金属化聚苯硫醚在运行温度上占优,电容器除温度和运行电压外的各项参数之间的相关性并不显著。未来可以进一步对数据进行处理和学习,达到性能预测的效果。

电容器用超净聚丙烯薄膜综合性能比较

研究了不同聚丙烯粒料、不同薄膜生产厂家制备的一系列电容器用超净聚丙烯薄膜的主要性能指标;对比了不同聚丙烯粒子制备电容器膜的结晶特性、热性能、介电性能和绝缘性能等各项性能差异。测试结果表明,部分国产电容器用聚丙烯薄膜性能已达到进口薄膜标准,但仍存在国产膜结晶度偏低、薄型膜质量较差的问题。国产电容器用聚丙烯薄膜距离世界领先水平仍有差距,需要进一步提高国产粒料性能,优化薄膜制备工艺。

燃煤电站锅炉新建电除尘器经济性评估

本文对不同容量燃煤电站锅炉新建的常规静电除尘器、低温电除尘器和湿式电除尘器投资成本和运行成本进行对比分析,同时进一步分析了不同烟尘超低排放技术路线运行成本,并结合研究结果,建议分容量、分能效等级设置电除尘设施上网电价补贴。

直流支撑电容器圆元件的散热模型与仿真研究

随着自愈干式金属化薄膜电容器应用范围的不断扩展,其散热方式与内部温升问题成为了重要的理论与工程问题。鉴于此,本文基于直流支撑电容器圆元件的发热规律,分析了电容器元件圆柱状整体均匀发热时发热体的热流分布。进一步,结合电热对偶原理,建立了圆元件热计算模型,并通过微分单元积分,得到了圆元件的热阻计算公式。最后,通过试验验证了圆元件的热计算模型的正确性,且提出了圆元件热计算的验证方法,为直流支撑电容器圆元件的发热提供理论与试验参考。

高温储能电容器用全有机PVDF/PI复合薄膜制备及性能表征

高温介电聚合物在高温静电储能薄膜电容器中有着广阔的应用。然而,目前常规的高温聚合物电介质介电常数与能量密度较低,这限制了其在高温环境中的应用。为进一步提高高温电介质材料在高温下的介电及储能特性,本研究以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)为填料,聚酰亚胺(polyimide,PI)为基体,采用原位聚合方法制备了全有机PVDF/PI复合电介质薄膜。系统地研究了铁电PVDF相含量对PI微观结构与形貌、介电性能、储能特性、以及热性能等影响。结果表明:PVDF填料在PI基体中具有良好的相容性和分散。PVDF的引入会使得PI基复合薄膜的击穿强度出现一定程度的下降,但是可以明显提高复合薄膜的介电常数和放电能量密度。其中,PVDF添加质量分数为30的复合薄膜在室温和250 MV/m条件下放电能量密度达到1.89 J/cm^(3),充放电效率为92.4%;而100℃和200 MV/m条件下的放电能量密度达到1.13 J/cm^(3),充放电效率为89.1%。此外,PVDF/PI复合薄膜在高温和高电场的恶劣条件下具有良好的充放电循环性能以及热稳定性。该研究为改善聚合物基复合电介质在高温环境中的储能特性提供了一种新的设计思路。

选择性非催化还原法脱硝工艺及其应用

概述了选择性非催化还原法(SNCR)烟气脱硝的工艺原理及其主要影响因素,介绍了SNCR在75 t/h循环流化床垃圾焚烧炉上的应用情况,并对SNCR脱硝工艺的发展给出了建议。

某1000MW燃煤机组超低排放电厂烟气污染物排放测试及其特性分析

针对某1 000 MW燃煤机组超低排放示范工程,开展污染物现场测试及排放特性分析研究。对关键常规污染物、非常规污染物的脱除效率进行实测,并分析得到其排放特征及排放绩效。测试结果表明,通过燃煤电站超低排放技术改造可显著降低大气污染物排放水平,各污染物控制单元对常规污染物实现高效控制,非常规污染物通过现有污染物控制单元实现高效协同脱除。以测试的1号机组为例,测试期间,总排放口处烟尘、SO2、NOx平均排放浓度分别为1.1、13.38、31.75 mg/m3,Hg及其化合物、PM2.5、液滴及SO3平均排放浓度分别为1.65μg/m3、0.29、6.95、2.92 mg/m3。SO2、NOx排放绩效分别为0.039 7、0.094 2(k W·h),污染物排放远优于国际平均排放水平。100%负荷条件下,SCR、ESP、WFGD、WESP分别实现SO3的脱除效率为-27.1%、21.8%、76.8%及73.9%,WFGD对Hg的协同脱除效率达到80%。

选择性催化还原脱硝催化剂失活研究综述

从催化剂的烧结、磨蚀、堵塞、沾污/遮蔽、中毒5个方面综述了选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝催化剂的失活研究现状,总结了催化剂的失活规律和失活机制。烟气中的飞灰对催化剂的影响是SCR烟气脱硝过程中的关键问题。根据SCR脱硝催化剂的具体应用情况,可以有针对性地通过优化锅炉运行、SCR脱硝系统的设计、催化剂的特性等来减缓催化剂的失活速率。

复合脱硫添加剂在湿法烟气脱硫系统中的工程应用

在某300MW脱硫机组对添加剂强化SO2吸收,实现高效SO2脱除的作用规律进行了研究.结果表明,脱硫添加剂的加入可以有效提高WFGD系统污染物的脱除效率,减少吸收塔浆液池浆液pH值的波动,提高石灰石传质,增加石灰石利用率和脱硫副产品石膏的品质;添加剂对SO2浓度变化具有良好的适应性,能够保证系统高效、长期稳定的运行;添加剂在脱硫系统的主要损失是石膏携带导致.通过添加剂实现WFGD系统的高效稳定运行是一种有效的手段.

300MW机组湿法烟气脱硫(WFGD)吸收塔内气液流场模拟

利用Fluent软件平台,对某300MW机组WFGD吸收塔内气液两相流场进行了数值模拟,着重考察喷淋浆液滴对塔内烟气流场的影响。结果表明,浆液滴喷淋后对烟气流场具有整合作用,模拟的塔内平均压降(850Pa)与实际现场测试数据的平均压降(909Pa)较为吻合。

基于改进关联规则算法的燃煤电厂脱硫系统工况参数优化

针对燃煤电厂脱硫系统运行不稳定、能耗物耗高等问题,将关联规则算法应用于工艺工况参数的优化,并在实施过程中根据应用特性对关联规则算法进行改进,通过增加剪枝条件、约束关联规则的前后项来减少候选项集与候选关联规则的规模,以达到减少空间占用,降低运算时间,提高分析效率的目的。试验结果表明,改进后关联规则算法的运算耗时较传统关联规则算法减少93.9%,优化工况所对应的SO_2平均出口浓度较优化前降低31%。将优化工况库中的工况组合作为调整目标,能有效降低污染物排放水平,若同时从工况库中有针对性的选择操作策略,能在控制污染物出口浓度的前提下降低能耗物耗,节约污染物脱除成本,具有一定的实际应用价值。

湿法烟气脱硫(WFGD)喷淋塔内烟气流场的数值模拟研究

借助商用Fluent软件,针对300MW机组湿法烟气脱硫(WFGD)系统喷淋塔内烟气流场进行了数值模拟,详细考察了几何结构尺寸和运行参数对喷淋塔内烟气流场的影响。数值模拟结果表明,喷淋塔内烟气流场总体趋势大体上一致,几何结构尺寸和运行参数对塔内烟气流场有较大影响。

基于保护动作信号的配电网区域保护方案

针对多分布式电源和多分支引起本地保护不正确动作的情况,提出一种基于逻辑量信息的配电网区域保护方案。首先分析多分布式电源和多分支线路下本地保护存在的问题,在此基础上,根据断路器配置情况划分保护区域。然后融合现有阶段式过流保护Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段启动信息构成区域保护动作判据。IEEE 33节点配电系统算例验证了所提方案能够准确定位区内故障、闭锁区外故障,加速保护动作、缩短故障停电时间。判据以多信息构成冗余,具有较强的容错能力,信息传输量少,对同步性要求低。

用于选择性催化还原烟气脱硝的V_2O_5/TiO_2催化剂钾中毒动力学研究

基于催化剂颗粒中毒的渐进壳模型,依据SCR反应的Eley-Rideal机制,对颗粒状V2O5/TiO2催化剂的钾中毒动力学进行研究,建立了V2O5/TiO2催化剂的钾中毒动力学方程。以催化剂的活性保留分率为桥梁,利用模型预测值和实验值建立了催化剂上钾沉积量与反应时间的关系。模拟了烟气中钾浓度和催化剂钾中毒反应速率常数的耦合对催化剂活性保留分率的影响,模型结果催化剂实际运行结果相符合。这表明文中建立的V2O5/TiO2催化剂钾中毒动力学模型是合理的。

添加剂强化钙基湿法烟气脱硫的试验研究

为了满足我国日益严格的环保标准,针对大量燃煤电厂已安装脱硫装置的脱硫效率亟待提高的难题,研究添加剂强化钙基湿法烟气脱硫(WFGD)方法.利用双搅拌反应器研究添加剂强化湿法烟气脱硫吸收速率的影响因素.研究结果表明,SO2吸收速率随着添加剂质量分数、入口SO2体积分数、反应温度、气液相搅拌速率比的增大而增加;随着反应时间的延长,SO2吸收速率逐渐变小.通过对实验结果的进一步分析可知,使用添加剂可以提高脱硫反应增强因子和传质系数,从而促进了SO2的吸收.

V_2O_5/TiO_2催化剂上NH_3选择性催化还原NO反应动力学研究

采用浸渍法制备了V2O5/TiO2催化剂,研究了V2O5/TiO2催化剂上NH3选择性催化还原NO的反应动力学,运用Eley-Rideal机理模型确定了相关的动力学参数,推导出本征动力学方程,得到反应的活化能为41.9 kJ/mol。

操作条件对V_2O_5/TiO_2催化剂选择性催化还原烟气脱硝性能的影响

采用浸渍法制备了V2O5/TiO2催化剂,考察了操作条件对该催化剂选择性催化还原(SCR)烟气脱硝性能的影响。结果表明:在典型的SCR反应温度范围(300～400℃)内,催化剂具有较高的脱硝率(92.7%～98.8%);当反应温度超过400℃时,N2O开始生成,催化剂的选择性下降。空速对催化剂脱硝率的影响与反应温度有关。n(NH3)/n(NO)与催化剂的脱硝率和氨逃逸密切相关。催化剂表现出较广的NO浓度适应性。当O2体积分数超过2%时,可以消除其对催化剂脱硝率的影响;O2是SCR反应过程中被还原活性位再氧化的主要氧源。

K_2SO_4对V_2O_5/TiO_2脱硝催化剂表面形态的影响

采用XRD和XPS对新鲜的和K2SO4掺杂的V2O5/TiO2脱硝催化剂的表面形态进行了分析。结果表明,K2SO4的掺杂未对V与Ti之间的相互作用造成显著的影响,但是引起催化剂表面V和Ti的浓度降低,V5+在催化剂表面消失。K与钒氧物种上的晶格氧发生了强烈的相互作用。

循环悬浮式半干法烟气净化技术的工程应用

介绍一种循环悬浮式半干法烟气净化系统,该系统已完成了中试及工业应用。工程实践表明:该烟气净化系统的脱硫效率可达93.27%,环境和社会效益良好。