用于工业供汽的大型储蒸汽罐技术及结构分析

为满足供汽单位在常规火电快速变负荷及深度调峰时工业供汽的需求,针对直接存储蒸汽的设备进行研究,以保证供汽的快速性、稳定性及连续性。以某项目实际需求为依据,进行大型储蒸汽罐的方案设计,就无法采用常规计算且易发生失效主要结构,即罐壁与罐底连接结构进行数值模拟计算,通过计算结果分析,验证了该设备结构的可靠性,以及大型储蒸汽罐用于工业供汽方案的可行性。

气化细渣掺烧煤和生物质的燃烧特性及动力学分析

气化细渣目前以堆放填埋为主,环保压力大,如何高效利用低热值气化细渣是关注热点。合成甲醇和煤油的煤气化工艺排出的2种气化细渣总量较大、处理困难。对2种气化细渣进行粒径分析及SEM观察,发现气化细渣粒径较小,大部分小于100μm,整体结构破碎,由较多熔融聚合形成的球形颗粒和不规则孔隙构成。掺烧是利用低热值燃料的有效手段,将气化细渣与煤、生物质以不同比例掺烧,分析其燃烧特性,并用Coats-Redfern方法进行动力学特性分析。结果表明,气化细渣与煤、生物质掺烧可大幅提高气化细渣燃烧性能,降低燃烧所需活化能。纯甲醇渣、煤油渣燃烧所需活化能分别为105.10和100.80 kJ/mol,甲醇渣、煤油渣与煤掺烧后,气化细渣掺烧比例为30%时,综合燃烧特性指数最高,分别为23.64×10^(8)和25.96×10^(8);活化能最低,分别为89.46和83.76 kJ/mol。气化细渣内含丰富孔隙结构,一定比例的气化细渣与煤掺烧可增大可燃物质与空气的接触面积,利于气体吸附扩散,缩短燃烧达到最大燃烧速率的时间,提前达到最大燃烧强度。甲醇渣、煤油渣与生物质掺烧,气化细渣掺烧比例为30%时,活化能最小,分别为72.14、69.59 kJ/mol,生物质的燃烧温度区间低于气化细渣,可对气化细渣燃烧过程起预热作用,显著降低气化细渣固定碳燃烧所需活化能。

乙烯裂解炉多孔介质燃烧器的研究与开发

裂解炉用燃烧器是乙烯装置的关键装备,在稳定燃烧的同时又要满足特定的工艺要求和日益严苛的环保要求。近年来多孔介质燃烧技术的兴起,为乙烯裂解炉燃烧器带来了新的变革。本文利用CFD技术和热态试验方法设计开发出一种新型乙烯裂解炉用多孔介质燃烧器。通过数值分析研究双层多孔介质结构内的燃烧状态,其多孔介质区域上游为30PPI的Al_(2)O_(3)泡沫陶瓷,下游为10PPI的SiC泡沫陶瓷,研究发现在当量比φ=0.8、入口流速u_(0)=0.8m/s时更符合裂解炉内燃烧氛围。对裂解炉内传统底部燃烧器+多孔介质侧壁燃烧器进行联合仿真,仿真结果表明,炉膛内温度分布均匀且满足工艺要求和环保要求。制备2台多孔介质燃烧器联合底部燃烧器在热态试验炉上试烧,主要观察其火焰稳定性,实验结果表明,燃烧状态良好且NOx排放更低。

高温相变储热技术在供热领域的生产效益分析

“双碳”目标下,热电、化工、能源等高能耗类企业都将面临着巨大的挑战。储热材料直接影响着换热体系的效率和成本。因此,选择合适的相变温度、合适的储热密度,并合理考虑经济性,是相变储热技术进一步发展需要综合考虑的问题。结合实际,着重介绍了高温相变储热设备与空气源热泵的结合应用,利用峰平谷电价,计算在不同室外温度和不同空气源热泵平均性能系数下的设备运行成本,提出一种经济节能的供热运行方式。高温相变储热设备具有占地小、储热高、放热均匀等特点,在热能储存、余热回收和供热领域具有广阔的市场空间和应用前景。相变储热过程中释放潜热温度不变,因此供热平滑稳定,在市场应用中有着独特的定位。相比于常规的显热储能材料,高温相变储热材料释放的潜热更加稳定平滑,更能对极端的工艺放热进行有益补充。

中国地下含水层跨季节储热可行性分析

主要介绍了地下储热的常见方式及其优缺点,并针对国内地区的气候、地理、水文等因素对地下含水层跨季节储热工程的可行性进行分析,包括地下含水层跨季节储热的基本原理和结构,所需的地理地质条件及水文条件,地下含水层跨季节储热的物理过程及基本数学模型。结合国内有供暖需求地区的供暖现状,对该工程应用于国内供暖工程的可行性进行分析,给出了未来中国在清洁供暖领域的一个发展方向。

熔盐储能在钢铁发电系统中的应用

熔盐储能技术是以熔盐储能材料为媒介将工业余热、低品位废热、谷电等以热能的形式储存起来,在需要时释放,最大限度地提高整个系统能源利用率的技术。对熔盐储能发展现状、在钢铁发电系统的应用场景、规划设计评估思路以及未来研究方向进行了总结归纳。

火电灵活性改造技术——斜温层储热罐设计

介绍了电力行业储热罐灵活性改造技术,并结合具体项目,给出了储热罐具体的设计方案。

全封闭条形煤场与全封闭圆形煤场的比较

介绍了目前大型燃煤电厂贮煤场的设计形式以及条形煤场和全封闭圆形煤场常用堆取料设备,即悬臂式斗轮堆取料机和圆形煤场堆取料机。结合北方某大型燃煤电厂的工程设计实例,对该工程贮煤场采用全封闭条形煤场及采用同容量的全封闭圆形煤场的2种贮煤形式进行了技术性能和经济性比较,给出了2种贮煤形式的适用情况,即在地质条件较好情况下,2种贮煤方案总投资相当,但在地质条件较差情况下全封闭圆形煤场总投资要高于全封闭条形煤场。结合该电厂的实际情况,最终选用全封闭条形煤场。

基于LBM的三角腔固液相变模拟

利用格子Boltzmann方法(LBM)模拟三角腔中的自然对流融化现象,分析瑞利数Ra、局部热源尺寸L及位置S对其相变换热和储能特性的影响。数值计算表明:①相变材料在全热边界三角腔内的完全融化时间随对流循环强度的增加呈现先增后减的趋势,临界Ra值为31000,当Ra大于31000时,融化进程和对流效应呈现正相关,低于31000时,表现为负相关;②局部加热尺寸L较小时,中间热源的融化时间最短,储能效率更高;上部热源的融化时间最长。此外,因受冷斜壁的影响程度不同,随着对流效应的增强,上部热源的总融化时间增大,下部热源的总融化时间缩短,而中间热源的总融化时间随对流强度的增加呈先增后减的趋势,存在一临界值Ra=19000;③L≥0.5时,下部加热成为最佳融化位置,储能时间最短;随着对流强度的增加,上、中、下三种局部加热方案的总融化时间均表现为先增后减的趋势,且临界Ra值随着加热长度的增加而增加,此外,加热尺寸在不同位置上的变化对相变储能进程也有不同的影响。本研究工作有助于为实际相变换热设备的优化设计和高效储能提供理论依据和技术指导。

熔盐储能在燃气-蒸汽联合循环系统中的应用研究

提出一种带熔盐储能的燃气蒸汽联合循环系统,探讨了采用熔盐储能技术对该系统的运行参数及经济性的影响。结果表明:该系统方案切实可行,利用熔盐在能量需求低谷时储能、在能量需求高峰时释能,燃机效率至少可提高18%,增加了电厂收益,提高了能源利用率。

熔盐储热技术的应用现状

熔盐储热技术蓄热方式灵活,是提高清洁能源发电比例、推动雾霾治理的一种重要技术。对熔盐储热材料进行了介绍,对熔盐储热技术在太阳能发电、供暖、余热回收、火电灵活性改造等领域的应用现状进行了分析。

黑龙江省东部电网固体电蓄热调峰项目落点建议分析

为提高黑龙江东部地区火电厂调峰能力,促进调峰时段风电电力消纳,需要合理安排固体电蓄热调峰项目的落点。对伊春热电厂固体电蓄热调峰项目投运后进行了安全稳定分析,结合东部电网调峰现状及风电消纳状况,提出电蓄热项目落点配置原则,按照投产建议时序给出了3个落点建议方案,并对建议落点方案进行了电网安全稳定分析。通过对比分析,给出了综合推荐落点方案。

熔盐储能供蒸汽技术的应用前景分析

在“3060碳达峰碳中和”双碳目标的大背景下,新能源装机容量将会大规模提升,但是由于光伏、风电等新能源具有输出不稳定、发电曲线与用电曲线不匹配等缺点,如果不搭配使用储能系统,可能会导致大规模的弃风、弃光;而在供蒸汽领域中,绝大部分依然采用燃煤、燃气等传统化石燃料,随着环保压力的加大,亟需寻找一种替代之法。熔盐储能材料具有流动性强、黏度低、蒸汽压低、热容量大、比热容高、导热能力强、性质稳定、使用温区广、经济性好等显著优势,在供蒸汽领域有广阔的应用前景。基于熔盐储能的特性,着重介绍了熔盐储能技术在新能源消纳及供蒸汽领域的发展前景。该技术具有环保低碳、节能减排、高效利用等优势,是储能技术未来的发展方向,值得今后大规模推广应用。

新型低熔点熔盐蓄热供热系统应用分析

阐述了新型低熔点熔盐蓄热供热系统的技术原理及运行情况。以新型低熔点熔盐为核心,介绍了一种适用于该蓄热介质的熔盐供热系统,并对东郊供热厂供热项目实际运行数据进行了分析,结果表明:该系统与传统熔盐蓄热系统相比,可完全节省防凝费用,大大降低了系统难度;系统综合效率可达到96.25%。另外,该系统能够在夜间谷电时间段均匀升温至设计值,有不错的稳定性;供水平均温度可达68℃以上。系统在稳定蓄热、供热的同时带来了不错的经济效益。所研究内容为新型低熔点熔盐蓄热技术在供热系统领域的应用提供了参考依据。

具有混合流道的玄武岩纤维束蓄热体传热分析

以一种具有混合流道的玄武岩纤维束蓄热体为研究对象,通过数值模拟,分析了纤维束器件群中纤维束排列方式和相邻纤维束间距对蓄热体传热性能的影响。结果表明:纤维束器件群中的纤维束在垂直于气体流动方向的间距为7.2 mm、平行于气体流动方向的间距为4.2 mm且按顺排排列时,玄武岩纤维束蓄热体可以获得较好传热效果;相比于陶瓷蜂窝蓄热体,在有效传热和较低压降的前提下,能使用较大的气体流速从而提升气体有效传热效率。

面向碳中和的新型电力系统氢储能调峰技术研究

我国经济发展地域性差别较大,西部地区资源丰富,但经济不如东部地区,所产生的可再生能源不能完全就地消耗,需远距离外输。利用可再生能源发电是能源转化的方式之一,受季节和天气影响波动较大,所以可再生能源发电的电量难以准确预测,电网系统急需利用相应的储能技术和设施进行调峰,既可降低可再生能源的浪费,又可对电网系统进行调峰。利用氢、氨等化学能源与电力相互转化,从而使电力系统平稳运行达到储能调峰的目的。在电力充足时,剩余电力利用水电解制氢技术和合成氨技术储存,如果输出不足,储存的能量通过燃料电池和氢气发电返回输电网络。在碳中和、碳达峰背景下,阐述了新型电力系统中用于储能的氢和氨合成、利用相关技术,论述了氨用于运输、燃烧和燃料电池的优势及原理,得出氢、氨等资源在新型电力储能调峰系统中的高效、环保、经济性及新型电力系统的实用性。

低温省煤器在热力系统中的布置方式研究

根据国家可持续发展战略及对节能降耗的相关政策要求,新建电厂有必要加装低温省煤器。某350 MW级机组在设计时,根据低温省煤器的特点,通过对不同布置方式分析比较,选择最优的低温省煤器布置设计方案,以达到充分利用烟气余热,减少对汽轮机抽汽的排挤,切实降低机组煤耗,提高机组的效率。

玄武岩熔体移动式TES放热特性数值分析

提出一种玄武岩熔体,作为移动式显热储热介质,以满足高储热密度和长时间稳定放热的要求,选用储能密度高达800 MJ/t的新型玄武岩熔体作为移动式模块(TES)的储热介质。用数值模拟方法研究了玄武岩熔体的放热性能,分析了流体和固体在入口空气流速和特征尺寸影响下放热过程中的斜温层行为,给出了相应的放热功率、放热时间和放热效率。结果表明:当初始热量为364.9 MJ,入口空气流速为4 m/s时,玄武岩熔体可提供约0.57 h的18 kW热功率或约1.14 h的10 kW热功率,放热效率超过85%。

界面结构CeO_(2)@FeOOH电解水催化剂的设计与制备

为开发出一种高效且低能耗的电解水制氢催化剂,引入界面工程调控手段,构筑了包含CeO_(2)和FeOOH界面结构的纳米复合材料CeO_(2)@FeOOH。首先通过一步水热法制备了CeO_(2)纳米结构,随后以其为基底材料,采用水浴法,以FeSO_(4)·7H_(2)O作为铁源,Fe^(2+)水解并被氧化最终于CeO_(2)表面形成FeOOH结构。材料的微观形貌及其物相结构表征证实,所得复合材料为无定型结构的纳米颗粒,且负载的FeOOH表现为无特定晶型结构。电化学测试结果表明,所得材料CeO_(2)@FeOOH具有碱性电解水阳极端催化活性,当驱动电流密度为10 mA/cm^(2)时,其所需过电势为292 mV,相较于其构筑界面前的单体材料CeO_(2)(335 mV)和FeOOH(340 mV)分别提升12.8%和14.1%。结果表明:通过构筑CeO_(2)和FeOOH界面结构,能够有效提升复合材料的碱性电解水催化活性,且所得材料CeO_(2)@FeOOH相较于商用催化剂具有低成本、长周期稳定性以及高催化活性的竞争优势。