案例教学法在“油气层保护”课程中的应用

在新时代背景下,社会需要的是理论知识丰富、实践能力较强的复合型人才,若是沿用传统的教学模式,难以培养出符合社会需求的人才。案例教学法作为一种新型的互动教法,可有效弥补传统教学模式缺乏互动性、实践性的问题,促进复合型人才的培养。基于此,以油气层保护课程为主要研究对象,对其教学现状进行分析,并对案例教学法在该课程中的应用策略进行探讨,以其为相关专业教师提供参考。

可解释的变负荷下燃煤机组SCR反应器入口NO_(x)质量浓度预测模型

燃煤电厂灵活调峰过程NO_(x)测量往往存在滞后现象,导致选择性催化还原(selective satalytic reduction,SCR)脱硝喷氨控制系统响应不及时,易造成喷氨量过高或过低,从而造成SCR反应器出口NO_(x)质量浓度波动剧烈和氨逃逸率增大。为实现喷氨阀门的提前快速调节并考虑影响燃煤锅炉NO_(x)排放量的因素存在耦合性,提出了一种基于卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和长短时记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络混合模型的SCR反应器入口NO_(x)预测模型。利用一台330 MW燃煤电站锅炉的运行参数,通过Pearson系数法计算特征变量之间的相关性,筛选出相关性较大的特征,并定义模型的输入矩阵和输出矩阵,采用随机搜索算法进行优化,以提高预测性能。进一步利用SHAP算法对黑箱模型进行解释,并通过Simulink仿真验证了带有NO_(x)预测的控制效果。结果表明:CNN-LSTM预测模型在调峰负荷变化时,能够以较高的精度预测SCR反应器入口NO_(x)质量浓度的变化,并能提前25s为喷氨控制系统提供反馈;优化后的喷氨控制策略降低了出口NO_(x)质量浓度与设定值间的标准差(降低28%),并提升了NH_(3)/NO_(x)的响应速度,减小最大氨逃逸量22%。该研究结果可为灵活调峰机组的智慧SCR脱硝技术及燃烧优化提出有效的指导。

煤炭掺氨燃烧基础研究与技术应用研究进展

能源安全和“双碳”目标影响着全球能源产业链供应链,对我国能源电力系统的安全高效和绿色低碳转型提出了迫切的要求。为保障能源安全,煤电在未来相当长一段时间内仍是我国电力供应安全及可再生能源消纳的重要支撑。为实现碳中和,能源系统逐渐从主要依赖化石能源转向以可再生能源为主,但可再生能源的间歇性、随机性、波动性特点使得电力系统调节更加困难,系统平衡和安全问题更加突出。在这种情况下,以氨为代表等零碳燃料在处理可再生能源的间歇性方面发挥着不可或缺的作用,其既可作为长时大规模储能的载体来实现可再生能源大规模消纳,又可灵活地用在锅炉等动力设备中直接替代燃用。然而,由于零碳燃料与化石燃料在理化性质上的差异,导致零碳燃料在燃用过程中存在如火焰稳定性差、易生成氮氧化物等问题,给氨燃料的大规模利用带来了挑战。为此,从煤炭掺氨燃烧的可行性、经济性和必要性出发,对氨煤共燃的化学反应动力学、燃烧特性(着火、稳燃)和污染物生成特性(NO_(x)、飞灰颗粒物和碳烟生成)进行了全面综述,并讨论了以无量纲准则数为基础的燃烧器模化放大准则,详细探讨了现有工业级氨煤燃烧器高效稳定燃烧控制策略,C—N燃料分级、空气分级及其联合控制均有效降低NO_(x)的排放,未来融合人工智能、大数据及数字孪生等信息化技术,有望从源头为下一代面向双碳战略的新型绿色动力发电系统的研发提供科学支撑和路径参考。

月面巡视器附近月尘静电迁移特性的数值模拟

针对月尘在月面巡视器附近的鞘层内的迁移和在设备表面的沉积过程开展数值模拟研究。首先,基于质点网格方法获得了巡视器附近的月表鞘层电场分布。在此基础上,分别探究了月表扬起月尘和静电悬浮月尘在鞘层电场内的迁移和在巡视器表面的沉积。研究表明,巡视器对鞘层电场的扰动作用增强了附近的电场,促进了月尘扬起和向巡视器表面的迁移沉积。当太阳天顶角较小或适中时,月尘只有达到临界行驶速度才能迁移至巡视器表面。

天然产物化学教学改革的研究与探索

为了提高天然产物化学课程的教学效果,进行了以下几个方面的改革,包括改变天然产物化学的教学模式,合理利用分段式教学法、案例分析教学法、研讨互动式教学法;教学过程中把握天然产物的构效关系、电子效应与空间效应、培养识谱能力及科研素养三条主线;加强对学生进行绿色化学教育,探索课程思政,积极进行课程考试改革等,教学效果优良。

宽负荷下供热机组煤耗实时寻优分析

燃煤机组宽负荷清洁高效运行是平稳达成“双碳”目标的关键支撑技术之一。当前,机组运行煤耗仍具较大优化空间,但各变量的优化调整尚依赖于经验,缺乏理论性。首先,该文构建基于反平衡方法的350MW供热机组供电煤耗实时计算模型,同时提出基于该模型的Sodol敏感性分析法以获取机组各重要可控参数的敏感性系数。其次,采用R检测法实时筛选机组稳态数据,并通过三维边界(供热比、负荷、环境温度)约束方式给出机组运行工况划分方式。进一步,采取主要目标法构建以煤耗为主要目标的供热机组多元寻优模型,从而获得机组各工况的历史可达最优煤耗点。最后,计算一台350MW供热机组实时运行数据与模型寻优结果的偏差,并以“碳减排量”作为评价指标,量化该机组低碳运行的碳经济性,验证了该模型实际应用的可靠性。

内嗅皮质在疼痛感知与睡眠障碍间的中介效应分析

目的:本研究旨在探索疼痛感知与睡眠障碍共病的关系及潜在的脑影像学机制。方法:通过人类连接组计划,共纳入1043名受试者,收集一般人口学数据、7天内疼痛程度平均分、匹兹堡睡眠质量指数(Pittsburgh sleep quality index,PSQI)及磁共振等数据。运用偏相关探索睡眠情况与疼痛情况的相关性,使用多元线性回归探索与睡眠、疼痛相关的脑区结构,并应用中介分析探索脑区与疼痛、睡眠三者关联性。结果:发现疼痛程度评分与PSQI评分呈正相关,并且右侧内嗅皮质厚度与疼痛程度评分和PSQI评分均呈负相关,疼痛对睡眠的影响可通过右侧内嗅皮质介导。结论:疼痛症状与睡眠障碍的发生相关,疼痛评分越高,睡眠质量越差,并且右侧内嗅皮质厚度降低是疼痛情况和睡眠障碍共病的潜在神经机制。

莲房基水热炭对废水中喹啉的吸附性能研究

以莲房为生物质原料,采用水热炭化法制备了一种莲房基水热炭,考察其对喹啉废水的吸附处理性能。通过单因素实验探讨了水热炭颗粒投加量、溶液pH、接触时间以及喹啉溶液初始浓度对吸附效果的影响,并对莲房水热炭吸附喹啉过程分别进行了吸附动力学和吸附等温线分析。研究结果表明,莲房水热炭吸附喹啉过程最佳吸附条件:吸附时间120min,初始浓度140 mg/L,投加量3 g/L,pH=3。整个过程更符合准二级动力学模型,相关系数R^(2)=0.948,吸附等温线规律的更符合Langmuir等温吸附模型,R^(2)=0.986。3次脱附再生后对喹啉的去除率仍然能达到70%左右。

氨煤混燃过程中单颗粒煤粉着火特性

开展绿氨与煤混燃有助于双碳目标下的火电降碳,在炉内掺烧技术逐步实现增大掺氨比过程中,煤粉颗粒着火特性是影响氨煤混燃机组宽负荷灵活运行的关键因素。针对氨与煤粉混合给料的掺烧技术路径,利用新型两级平焰燃烧器开展了氨煤混燃过程单颗粒煤粉着火特性研究。利用高速摄影和背光法,通过图像分析获得了不同工况(载气掺氨比、环境氧浓度)下准东煤粉颗粒着火模式和着火延迟时间。研究发现,非掺氨工况下颗粒着火过程由非均相着火模式主导,而掺氨可增大均相颗粒着火模式的煤粉颗粒比例。同时,增大掺氨比,煤粉在脱挥发分阶段破碎的比例增大。同时,通过构建含有氨总包燃烧反应的一维暂态煤粉着火模型,可较好复现氨对煤粉颗粒着火特性的影响:在中心还原气氛下影响较小;而中心氧体积分数为0.1、0.2时,掺氨显著降低单颗粒着火延迟时间,这主要是由于氨火焰提高了煤粉颗粒的加热速率。

多模式离子液体推进剂的直流电点火特性研究

直流电点火具备快速点火能力,有望取代传统催化燃烧以实现高含能离子液体推进剂的无催化快速启动。针对新型多模式硝酸羟胺(HAN)基离子液体推进剂,开展了大气条件下直流电点火实验研究。首先,测试了不同输入电压下的牺牲电极(铜和铝)和惰性电极(不锈钢、铂、银、钨、钼和石墨)的电学响应特性,获得了不同电极材料对应的最低点火电压。结果表明,采用钼和铜电极均能在输入电压80 V下实现电解点火,且临界电解响应时间小于1 s。进而,通过测试不同材料的阴阳电极组合,揭示了铜作为牺牲电极促进电化学反应的规律。最后,使用高速摄影技术捕捉了电解点火过程中气泡的生成和演变,发现阳极表面产生气泡更为剧烈。基于测试的8种电极材料实验结果,发现阳极是咪唑基离子液体电解产生气态产物的主要区域,对于离子液体的点火设计提供了理论支撑。

基于遗传粒子群优化的热负荷预测方法

集中供热系统一次网热负荷预测对于换热站能源合理分配具有重大意义,针对换热站之间存在较强的耦合性,如何保证换热站实现节能减排的同时并保证热用户的舒适性是供热行业的首要任务,提出一种基于遗传粒子群的混合神经网络(GAPSO-CNN-BiLSTM)预测模型。首先,利用热负荷历史值、供水流量、供水温度以及回水压力构建模型输入;然后,利用完全噪声辅助聚合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)将供热负荷分解为不同子序列,以弱化供热负荷数据复杂程度,挖掘数据内部潜在特征;其次,为进一步减少模型计算时间,根据样本熵(sample entropy,SE)对子序列进行合并;最后,利用所提模型对不同子序列进行预测重构。实验表明所提模型相比LSTM、CNN-LSTM以及粒子群优化的混合神经网络(PSO-CNN-LSTM)在供热负荷预测中精度分别提高42%,32%,30%拥有更出色的特征提取能力和精度。

基于SVMD-ISSA-CNN-TGLSTM的供热负荷预测模型

针对目前集中供热负荷预测的研究中极少考虑换热站内部因素以及供热负荷预测精准度较低的问题,提出一种基于SVMD-ISSA-CNN-TGLSTM的混合预测模型。首先,利用卷积神经网络和转换门控长短期记忆神经网络构建具有空间提取能力的CNN-TGLSTM模型;其次,考虑到负荷序列的非平稳特征,采用SVMD分解,并引用改进的麻雀搜索算法来优化模型的参数,避免调参陷入局部最优;最后,将不同模型之间的预测效果与经济效益进行对比。结果表明:SVMD-ISSA-CNN-TGLSTM模型经济效益最高,评价指标RMSE、MSE、MAE相比ISSA-CNN-TGLSTM模型分别降低了35.7%、59.0%、32.7%,且均优于其他不同模型,预测效果最佳。

师范认证背景下化学专业卓越人才培养模式探究——以长江大学化学师范专业改革为例

全面落实师范专业认证,能够充分贯彻执行立德树人的根本任务,是提升教师人才质量的极其重要的政策方针。文章以长江大学化学师范专业为例,剖析已毕业及现有的人才培养现状及普遍存在的问题,修订人才培养方案,不断完善课程教学模式,实施“教、学、训、赛”协同的教学模式,逐步完善实验―实践教学体系,全面试行“双导师制”。积极探索卓越教师教育人才培养模式,以便更好地培养出适应经济社会和基础教育发展需要的卓越化学教育专业人才。

水热炭的柴油吸附性能专业综合实验设计与教学实践

设计了一个包含水热炭制备、形貌结构表征、单因素实验以及响应面优化法确定最佳吸附条件的专业综合实验。该实验首先制备出茼麻草水热炭,再利用扫描电镜、X射线衍射仪以及红外光谱仪对水热炭进行形貌结构表征。考察水热炭投加量、柴油初始浓度、溶液pH值以及接触时间对柴油吸附性能的影响,最后利用Design-expert 8.0软件进行响应面优化。通过本实验的开展,学生可了解国内外含油废水的污染状况与治理技术,熟悉水热炭制备方法,掌握水溶液中水热炭吸附柴油的性能评价方法。

固定床PVC燃烧脱氯的机理和试验

研究垃圾组分PVC在焚烧过程中HCl的排放和脱除特性的实验在准等温、电加热的水平石英管反应器中进行 .随着床温从 70 0℃升高到 90 0℃ ,HCl的转化率从 82 5%平缓增加到 88 3% ,而过量空气系数的增加促使部分HCl转化为Cl2 ( 1 9%～ 4 5% )的形式存在 .钙基吸收剂CaCO3,Ca(OH) 2 ,Ca(CH3COO) 2 对HCl的脱除效率高达 68%～ 79% ,而镁基吸收剂的脱氯效率却低于 3% .小的吸收剂粒径、高的Ca/Cl比会促进脱氯效率的提高 ;烟气中CO2 和H2 O对脱氯效率的影响与它们在反应平衡中所起作用有关 .高温下燃烧固氯机理反应的平衡常数的计算不仅诠释了实验结果 ,而且提供了脱氯吸收剂选择的依据 .

生物质废弃物在回转窑内热解研究——Ⅰ.热解条件对热解产物分布的影响

研究了生物质类废弃物在回转窑内的热解特性 ,讨论了物料种类、热解终温、加热方式、给料粒径和含水率对热解产物分布的影响。物料挥发份和热解终温高 ,加热快、粒径小 ,有利于燃气产率的提高以及炭产率的降低 ,而水分的提高会提高焦油的产率并降低炭的产率。同时 。

生物质废弃物在回转窑内热解研究——Ⅱ.热解终温对产物性质的影响

考察了不同热解终温下木块和稻壳在回转窑内热解产物——燃气、焦油和炭的成分和性质的变化。在试验温度范围内 ,热解气体热值约 1 0 .0— 1 5.9MJ/ Nm3,密度 1 .2 1— 1 .52 Nm3/ kg,且随热解终温变化呈规律性变化。木块炭的热值为 2 9.0— 33.9MJ/ kg,稻壳炭则为 1 7.6— 2 0 .8MJ/kg,热解终温的提高使炭中挥发份的降低、灰分增多 ,从而导致热值的降低 ;炭的 C含量高于原始物料的 C含量 ,而 H、O则相反 ;元素残留率的计算表明 ,热解过程中 H和 O元素的脱除易于 C元素。热解终温对焦油中饱和烃、芳香烃成分含量的影响不大 ,饱和链烃成分主要集中为 C1 4 — C34正构烷烃和含末端双链烯烃的碳分子链 ;芳香烃主要为蒽 (菲 )、芘。

植物源昆虫拒食活性物质的研究和应用

植物在与昆虫协调进化过程中形成了许多具有防御功能的次生代谢物质。作者对近年来植物源昆虫拒食活性物质的研究和应用进行了综述,其结构类型主要涉及萜类、生物碱类、酚类等,讨论了制约植物源昆虫拒食剂发展的因素并展望了植物源昆虫拒食剂在未来害虫综合治理中的作用。

废轮胎小型和中试规模热解研究的实验方法

从微观动力学尺度、小型批量实验室规模以及中试发展装置规模对废轮胎热解技术的最新研究进展进行了综述.废轮胎热解实际上是其组成胶体NR、BR、SBR和相应操作油的挥发过程,因此,其动力学模拟方法倾向于采用各种胶体成分热解动力学叠加的多组分模型.废轮胎小型规模批量热解研究主要集中在热解产物收率优化、热解油和炭产物的定性分析以及热解产物应用前景探讨等方面.目前,国际上较为成功的中试热解装置既包括快速工艺(流化床和烧蚀床)又包括慢速工艺(回转窑、真空移动床和两段移动床).最后,阐述了针对国内情况开展废轮胎小型和中试热解的研究思路.