高海拔低气压条件下烟气辐射特性

高原地区特殊的地理环境导致锅炉运行出现出力不足、排烟温度高等一系列问题。采用逐线法(Line-By-Linemethod, LBL),基于HITEMP2010光谱数据库(High-temperaturemolecular spectroscopic database),求解3组不同气压条件下(0.101 325、0.076 622和0.061 655 MPa)空气燃烧方式的烟气吸收系数和总发射率,分析了压力、温度和水蒸气与CO_(2)的摩尔比对烟气辐射特性的影响,改进了灰气体加权和(Weighted-Sum-of-Gray-Gases,WSGG)模型关联式,建立了适用于低气压条件下的WSGG模型参数。结果表明,压力的降低会减小烟气的总发射率,4种工况下压力从0.101 325 MPa下降到0.061 655 MPa时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.093 4、0.084 5、0.091 1和0.084 3。在小行程长度下,摩尔比越大,压力的变化对总发射率的影响越大,而大行程长度下则相反。温度的升高会减小烟气的总发射率,4种工况下,温度从1 000 K升到2 500 K时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.273 6、0.270 5、0.251 5和0.250 5。在小行程长度下,摩尔比越大,温度的变化对总发射率的影响越大,在大行程长度下则相反。摩尔比的增加会增大烟气的总发射率,4种工况下摩尔比从1增加到2时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.088 1、0.100 4、0.088 9和0.100 6。在小行程长度下,温度越高或压力越低,摩尔比变化对总发射率的影响越小,在大行程长度下则相反。改进后的WSGG模型在不同工况下烟气总发射率的最大相对误差为3.67%,相比现有基于常压条件下开发的WSGG模型外推到低压条件的误差有明显降低,表明改进后的WSGG模型更适用于低气压空气燃烧气氛。

烟煤、杂木颗粒和油泥混燃特性的热重分析

为了研究烟煤、杂木颗粒和油泥的掺混燃烧特性,通过热重试验对三者的掺混燃料进行燃烧特性分析,利用FWO法对掺混燃料进行动力学分析。研究结果表明:烟煤燃烧过程主要为固定碳燃烧,杂木颗粒的燃烧过程更复杂、燃烧性能最好,其综合燃烧特性指数高达1.93×10^(-7);掺烧杂木颗粒可有效改善烟煤的燃烧性能,当烟煤和杂木颗粒以1∶4的质量比掺混燃烧时,掺混燃料的着火温度较烟煤降低了35%,综合燃烧特性指数比杂木颗粒提高了7.2%;烟煤和杂木颗粒掺烧的最概然函数为[-ln(1-α)]^(-3)/4;当杂木颗粒掺混比高达45%时,适量掺混油泥有助于提升燃料燃烧性能;三者掺混燃料的燃烧反应最概然函数为[-ln(1-α)]2;当烟煤、杂木颗粒和油泥的掺混比例为40∶40∶20和45∶45∶10时,掺混燃料对应的活化能较其它比例掺混燃料有明显降低,综合燃烧特性指数是纯烟煤的1.5倍左右。

富油煤(长焰煤)孔隙结构三维表征及渗流模拟

采用X射线CT(computed tomography)成像仪对富油煤(长焰煤)进行了三维表征,建立了统计孔径分布(PSD)的等效孔隙网络模型(PNM),研究了压力梯度和流动方向对渗流过程的影响。结果表明:孔隙、矿物和基质分别占总体积的11.30%、1.03%和87.67%,连通孔隙率为5.13%。孔隙等效半径在3~8μm内的数量占89.23%,平均配位数为2.87,孔隙连通性较差。等效半径小于2μm的喉道数占73%,喉道的等效长度主要分布在10~30μm之间。在相同压力梯度下,三个方向的孔隙压力、渗流速度和流动路径分布不同,表现出各向异性。随着压力梯度的增大,渗流速度逐渐增大,且渗流速度随压力的变化呈现明显的非线性关系。三个方向上的调和平均渗透率为0.1403 mD,这与前人测得的榆神府矿区富油煤渗透率(0.1345 mD)相差在5%以内。

烟气再循环对660MW二次再热塔式锅炉燃烧和传热特性影响的数值模拟研究

为给二次再热锅炉设计优化及运行调温提供参考,该文通过数值计算对某660MW二次再热四角切圆塔式锅炉进行研究分析,采用用户自定义函数预测CO对NO_(x)的降低效果,研究烟气再循环对燃烧和传热特性的影响。结果表明,在炉膛上部受热面3种建模方式中,将其简化成平面是最优的。再循环烟气可提高煤粉颗粒的燃尽率。烟气再循环会缩小燃烧器高温区(1565~1700K)范围,提高过热器出口温度。当烟气再循环倍率从0%增加到20%,炉内氧浓度和冷灰斗区域的CO浓度均降低,低温过热器出口NO_(x)浓度从143.69降至94.07mg·m^(-3)(6%O_(2)),水冷壁吸热量占锅炉总吸热量比值降低3.50%,但再热器、过热器和省煤器分别增加2.53%、2.13%和0.54%。在炉膛中心线两侧热流密度分布呈近似对称的特点,主燃区热流密度达到330kW·m^(-2)。烟气再循环技术使水冷壁吸热能力降低,高热流密度区域缩小,提高了锅炉的安全性。

基于机器学习和数值模拟的锅炉水冷壁热流密度分布预测模型

为保证广泛参与调峰的燃煤机组的受热面特别是水冷壁的安全运行,本文研究某600 MW超临界直流锅炉的水冷壁热流密度。首先,采用数值模拟的方法,计算选定工况下的水冷壁热流密度分布,并将其作为机器学习的样本数据;其次,通过皮尔逊相关性分析和近邻成分分析,确定特征子集;第三,利用贝叶斯优化结合交叉验证的方法优化支持向量机、提升树和决策树3种算法;最后,基于优选的支持向量机算法并利用LIBSVM工具箱,建立水冷壁热流密度分布预测模型。研究结果表明:煤质参数、给煤量、总风量、一次风量、二次风量、二次风温、燃烧器摆动角度、SOFA风摆动角度、二次风速以及水冷壁网格单元几何中心坐标y和z共11个特征可以作为水冷壁热流密度预测模型的输入变量;贝叶斯优化后的支持向量机模型的框约束为19.53,核尺度为0.80,综合考虑样本容量和预测性能,选用支持向量机模型预测锅炉水冷壁热流密度;水冷壁热流密度分布预测模型在训练集上的均方误差和决定系数分别为0.0392和0.8496,模型在测试集上的均方误差和决定系数分别为0.0077和0.9797,该模型具有较高的预测精度和较强的泛化能力。

陕北定边盐湖卤水水位历史演变及其气候指示意义(1265-1949年)

受自然环境和资料限制的原因,中国西北的季风边缘区内的湖泊千-百年时间尺度演变序列重建工作存在不足.历史文献中的湖泊演变信息丰富,有效利用可较好地解决这一问题.本文通过梳理历史文献记录的定边盐湖采盐方式资料,反演历史时期定边盐湖卤水水位,重建公元1265-1949年陕北定边盐湖卤水水位演变序列,该序列较好地指示出公元1265-1949年间定边盐湖所处区域的气候干湿变化状况.重建结果显示,定边盐湖所处区域在公元1265-1949年间存在2个湿润期和3个干旱期,影响该区域气候干湿变化的主要原因为东亚夏季风的强弱变化.本文研究证明历史文献中的湖泊演变信息是一类科学的自然代用指标,其便于收集、物理逻辑清晰,但时间分辨率稍显不足,若能与传统湖泊沉积资料有效结合,具有更广阔的研究前景.

Effect of Phosphate on Zinc Transport in Lou Soil

A study on the transport characteristics of zinc in lou soil with phosphate at different concentrations was carried out by the method of step input. The effects of phosphate and temperature on zinc transport were studied through analysing the diffusion-dispersion coefficients (D) and the retardation factor (R) obtained by the program CXTFIT. The results showed that D decreased and R increased with increasing concentration of phosphate so that it was difficult for zinc to break through the soil column, and zinc stopped to break through the column at high temperature. One order equation, double constant equation and the Elovich equation were all suitable for the description of zinc dynamica. Effects of phosphate and temperature on zinc transport were further confirmed by the analysis on pseudo-thermodynamic parameters of zinc transport.

近48年青藏高原水热资源时空演变与匹配特征

青藏高原特殊的高海拔、低气压、强辐射及充足日照使得青藏高原的水热资源十分丰富,同时受气候变化及人类活动影响青藏高原生态系统十分敏感,由此研究青藏高原水热资源的时空演变与匹配特征对当地农牧业发展具有重要指导意义。运用彭曼公式计算了青藏高原1970—2017年的参考作物蒸散发量,分析了这48年的参考作物蒸散发量的空间分布与时间变化,并分析了降雨量、温度、参考作物蒸散发量、湿润指数这些水热资源指标时空变化特性;综合考虑降雨、气温、蒸发因素,提出了青藏高原水热资源匹配模型,由此研究了青藏高原水热资源匹配特征。结果显示,青藏高原水热资源空间分布基本呈现东南大,西北小及东南、西北两端大,中部地区小的2种分布特征,并在时间上呈现显著上升趋势,水热资源匹配性由西北向东南逐渐变好,并在1970—2017年呈显著的变好趋势,这种变化从自然条件上有利于当地农牧业发展。

提高环境工程专业实习教学质量的探索

本文针对环境工程专业实习教学环节广泛存在的学生理论知识掌握不牢、师生沟通交流渠道单一、实习现场讲解听不清以及讲解指示性差等实际教学问题,提出了针对性强、简单实用、可行性强的教学改革新思路,从细节出发提高环境工程专业实习教学质量,保证实践教学效果。

1368-1945年曲靖坝子水环境演变及其驱动力研究

明清以来,云贵高原内部的湖沼湿地水体发生严重萎缩乃至消亡。通过历史地貌学方法,对1368—1945年间曲靖坝子湖沼湿地演变过程进行研究,成功复原了5个时间断面的曲靖坝子水环境情形。复原结果显示,过去600年间曲靖坝子高原湖沼湿地天然景观萎缩,逐渐形成以高原圩田水网为代表的现代农业景观。这一演变过程受到自然因素的明显制约,但人类活动才是导致演变的主要驱动力。其中,元、明两代为加强边疆控制,于云贵高原大规模推行屯田政策,开启了曲靖水环境的转变过程;随着全国和区域人口压力上升,外来移民涌入与本地人口增长为曲靖水环境变迁提供了持续动力;而圩田、河道治理等技术相继引入与运用,则改变了曲靖坝子的土地利用模式,加速了区内湖沼消亡。这一案例表明,明清以来云贵高原坝区日益激烈的人地矛盾,是导致天然湖沼湿地逐步消亡的主要原因。