螺旋肋片同心套管相变储热单元储热特性分析与结构参数优化

以填充棕榈酸的同心套管相变储热单元为研究对象。建立储热性能试验系统,并应用数值模拟方法模拟相变传热过程。通过实验与模拟结果对比,验证数值计算方法的准确性。研究了螺旋肋片结构对储热单元的强化传热特性,以及无量纲螺距和无量纲肋高对熔化过程的影响。研究结果表明:螺旋肋片结构在肋片导热和相变材料局部自然对流的共同作用机制下显著缩短充热时间,熔化速率呈先增大后减小的趋势;减小螺距、增加肋高可缩短充热时间,但减少储热量;综合充热时间、储热量和平均热流密度分析,通过单因素优化获得无量纲螺距和肋高的参数组合为0.24和0.59,该结构下充热时长240min,平均热流密度1056W/m2。

填充床潜热储热数值模型研究进展

填充床潜热储热技术广泛应用于太阳能热利用和供热通风与空气调节等领域。由于不同应用环境下的填充床潜热储热系统具有复杂的瞬态特性和较高的实验成本,在研究不同因素对储热系统性能的影响时,研究人员开发了相关数学模型,并采用不同数值计算方法进行分析。对常见的填充床储热过程数值模型进行分类,详细分析不同模型的特点与适用性;对比了模型的计算效率和误差;最后,总结了不同数值模型在潜热型填充床储热技术中的应用特点,可为同类模型的开发与应用提供依据。

钠盐对玉米秸秆热解气生成规律影响及反应动力学分析

东北地区主要的农业废弃物玉米秸秆焚烧严重,造成环境污染,其合理消纳是亟需解决的问题。基于此,该文利用微型流化床与过程质谱联用仪研究在床温分别为550、600、650、700及750℃添加Na2CO3和NaCl的玉米秸秆热解气相产物(CO、CO2、CH4、H2)的析出特性,并采用等温模型拟合法计算了单组分气体产物生成反应的动力学参数。结果表明:随着温度的升高,4种热解气体产物的释放强度均有所增大,其中CO的变化程度最大。同时,添加钠盐后,各种气体释放起始时间差逐渐减小,说明钠盐促进了热解反应的进行。其中,添加Na2CO3后热解产生的CO、CO2和CH4的速率明显变快,表明其对含炭气相组分的生成具有明显促进作用。而添加NaCl后H2的生成速率明显加快,说明NaCl对H2生成具有选择性催化作用。此外,秸秆热解中不同气相产物生成反应活化能的计算结果也证实了上述结论。该文通过热解制备可燃气的方式以期为玉米秸秆的处理提供参考。

污泥与秸秆掺烧过程及污泥灰中重金属含量分析

焚烧是处理污泥的一种有效方式,但处理过程中会产生重金属等污染物,若对焚烧后的污泥灰进行填埋等处理会污染土壤,因此降低污泥灰中重金属含量是亟待解决的问题。基于此,在一台实验室规模的管式炉中,研究了350~650℃下污泥与玉米秸秆的掺烧反应。主要目的是探究不同温度及秸秆掺混比对燃烧灰中8种重金属(Zn、Mn、Pb、Sb、As、Ni、Cr、Cu)含量的影响。结果表明:在试验工况下,随着秸秆的添加,灰中重金属Zn、Pb、Sb含量减少,350℃纯秸秆与纯污泥的燃烧灰相比3种重金属的含量分别降低了93%、90%及82%;在温度350~550℃下,Mn、Cr在掺烧灰中的含量比污泥或秸秆单独燃烧时高,350℃混烧灰中这两种重金属的含量分别比纯秸秆灰高出了20%及37%。而Ni、Cu的含量却相反,450℃掺烧灰中这两种重金属含量分别比纯秸秆灰中含量低了30%及50%。随后,借助XRD等测试手段探究了灰中重金属含量变化的原因。结果表明:秸秆灰中含有较多的KCl,350℃时高达45.4%,其通过化学反应转化为HCl,而后与重金属发生反应形成氯化物,促进重金属Zn、Pb、Sb的挥发。而掺烧灰中未发现KCl,这表明掺烧有助于KCl的转化,促进了Cu、Ni的挥发;同时,研究表明秸秆掺烧也有助于硅酸盐的分解,生成大量SiO2,其含量在650℃掺烧灰中可高达76.4%,这有助于Mn、Cr在掺烧灰中的保留。最后,基于试验数据利用多种函数拟合以建立混烧灰中重金属含量与反应条件间的关系,结果表明二者遵循Poly2D函数规律,进而可预测不同燃烧条件下秸秆与污泥掺烧灰中重金属的含量,从而对混烧灰的填埋风险进行评价。该研究可为污泥资源化处理提供技术支撑。

吸收式热泵余热回收先进技术综述

热力发电厂余热资源丰富,且存在锅炉烟气排入大气环境导致的“白羽”现象。为此,国内外学者对烟气余热利用展开了大量研究,其中吸收式热泵作为余热驱动的能级提升装置被广泛应用于区域集中供热和供冷领域。针对目前余热回收领域中应用的回热、多效、多级和压缩–吸收复合的吸收式热泵技术进行综述,并提出一种由双级吸收热泵、升温型压缩吸收耦合热泵和三级烟气换热器组成的烟气余热全热回收系统。该系统基于烟气余热能量梯级利用原理,将烟气由145℃降为40℃以下,同时制取70℃以上的一次热网供暖热水,有效地提升能源利用效率,减少“白羽”现象的产生。

区域供热/供冷系统中余热回收应用

区域供能系统以一次高品位能源为动力,存在能耗大、环境污染严重等问题。然而,基于“品位对口,梯级利用”原则,采用各种高、中、低温余热回收技术,可显著提升系统能源综合利用效率,降低整体能源消耗,减少环境污染,故备受关注。通过梳理钢铁、冶金以及水泥等能源行业余热回收技术,并重点对低温品位能源余热回收及其应用于区域供热/供冷系统相关技术进展进行了综述,探究了供热/供冷系统中各种余热回收技术的特点。最后,结合工程实例,对供热/供冷领域应用的余热回收技术的可行性和经济性进行了分析,结果显示:余热回收技术可提高区域供热系统能源综合利用效率8%以上,在区域供冷系统中余热回收与蓄冷技术相结合,可节省运行费用20%。

Simulation Study on Influence of Steam on Co-gasification of Biomass and Coal in a Fluidized Bed

生物质与煤共气化可解决生物质不易稳定流化以及气化气焦油含量高的问题。文中利用Aspen Plus软件对流化床生物质与煤共气化进行模拟。为了更真实地反映流化床内的实际反应情况，采用嵌入 FORTRAN 气化反应动力学及流体动力学子程序的连续搅拌釜式反应器来代替惯用的Gibbs反应器，结果表明该模型的模拟值与试验值吻合较好。利用灵敏度分析功能研究了水蒸气/物料质量比（S/F）对产气组分、热值和气化效率等参数的影响，结果表明：增大水蒸气与物料质量比有利于氢气产率的提高，当S/F值取0.35~0.45时，气化效率和产气热值较高。

蜂窝管湿式电除尘器内部流动特性研究

湿式电除尘技术能够有效降低火力发电过程中的烟尘排放浓度。为研究湿式电除尘器在运行过程中喷雾对内部流场的影响,采用计算颗粒流体力学(computational particle fluid dynamics,CPFD)方法对喷嘴位置及喷嘴启用前后除尘器内部流场进行数值模拟,对除尘器内部流场、液滴分布和喷雾轨迹等进行深入分析。结果表明:喷嘴启动时,会提高喷嘴附近烟气流速,同时引起蜂窝管段烟气速度场不均匀;当喷嘴布置在管内时,会加速管内烟气流速,不利于粉尘捕获。研究结果可为实际工程中调整雾化区域提供理论参考依据。