Na-Mn共掺对磷酸铁锂正极材料结构与性能的影响

利用碳热还原法成功制备了Li_(0.97)Na_(0.03)Fe_(7/8)Mn_(1/8)PO_(4)正极材料,运用XRD、SEM、EDS和电化学测试等手段对其晶体结构、形貌、元素分布和电化学性能进行研究,并结合第一性原理计算分析材料性能提升的机理。结果表明,Na-Mn掺杂一方面导致LiFePO_(4)晶格畸变,晶格体积增大,扩大了锂离子迁移通道,为锂离子嵌入/脱出提供更大的空间;另一方面使材料在电化学性能上表现出优异的高倍率性能和循环稳定性。Na-Mn掺杂有利于提高材料的锂离子扩散系数和电导率,从而提高其电化学性能。基于第一性原理计算结果表明,Na-Mn共掺杂使LiFePO_(4)晶格膨胀,晶格体积增大,并促使带隙宽度减小,增强了费米能级附近的电子态密度,提高了材料的电子电导率和锂离子迁移率。

气凝胶灭火剂抑制锂离子储能电池热失控特性研究

通过对比试验探究了气凝胶灭火剂对锂离子储能电池热失控的抑制效果。研究满荷电状态下的100 Ah磷酸铁锂储能电池热失控演变过程特征参数,识别出3个灾害演变特征拐点作为灭火剂施加的指导节点。在相同节点分别施加灭火参数一致的气凝胶灭火剂与细水雾开展灭火对比测试。结果表明:触发明火前施加灭火剂均可有效阻断电池内部放热副反应,两者表现出相似的冷却效能;电池起火后,气凝胶灭火剂展现出更为出色的明火抑制效果,其接触电池表面形成的致密泡沫可有效阻隔氧气,实现快速灭火;对于已经触发热失控的情形,气凝胶灭火剂凭借预热覆盖效果,显著缩短电池射流火持续时间,可大幅降低电池火灾危害。

循环载荷作用下煤岩复合结构宏-细观破坏特征及能量-损伤本构模型

煤炭深部开采过程中,周期性开采扰动行为会使邻近煤层的煤岩复合结构承受循环载荷的作用,因此,研究不同循环载荷作用下煤岩复合试样的力学响应行为及宏-细观失效特征具有重要工程意义。选取3种不同的加(卸)载速率,开展了2种循环加卸载路径下的单轴循环压缩试验(同步测定声发射信号),分析了煤岩复合试样的损伤失效特征;基于能量耗散原理,构建了煤岩复合试样在循环载荷作用下的能量-损伤本构模型,最后结合试验实测数据进行验证。结果表明:加(卸)载速率与复合试样的峰值强度呈正相关,当加(卸)载速率从0.05 mm/min增大到0.15 mm/min时,恒定下限逐步循环加卸载路径(路径I)、变上下限等幅循环加卸载路径(路径II)下,试样的峰值应力分别增加了22.44%和28.89%;高加(卸)载速率下,试样的内部裂纹扩展越快,煤岩复合试样中煤组分的破碎程度加剧,分形维数随之增大,试样的内部裂纹扩展越快;随着加(卸)载速率的增大,煤组分中沿基质破坏增多。循环分级跨度大的路径(路径I)有助于试样内部的应力传递,为试样内部裂纹的发育提供了有利条件,导致对应试样的破坏程度更高。试验曲线和能量-损伤本构理论曲线具有较强的一致性,表明所建的能量-损伤本构模型能够很好地描述煤岩复合试样在循环加卸载过程中的变形行为。

基于鲸鱼算法的轻烃回收工艺能耗分析与优化

在天然气轻烃回收工艺的过程中,影响丙烷收率和总能耗的因素较多,且各因素之间相互影响、相互作用,常规的参数调节方法无法同时满足高收率、低能耗的要求。基于物料平衡理论,根据Horton-Franklin方程对丙烷收率公式进行了推导,在确定关键参数的基础上,利用HYSYS软件完成了影响因素分析,最后通过鲸鱼算法实现多目标函数决策变量的优化求解。结果表明:丙烷收率与原料气中丙烷流量、低温分离器液相丙烷流量、吸收剂流量、吸收剂中丙烷摩尔含量、吸收剂液相分率、原料气流量、相平衡常数、理论塔板数等参数关联;常规软件优化器无法对设备内参数进行调整,存在弊端;通过鲸鱼算法优化后丙烷收率从95.32%降至95.05%,总能耗从4 138 kW降至3 875 kW,液化石油气和稳定轻油也符合装车要求,工艺适应性大大加强。

以糠醛废水为助剂制备的纳米钛酸镁对铅、镉、镍的吸附性能

以糠醛废水、氧化镁和钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备纳米钛酸镁粉体,利用X射线衍射仪、扫描电镜和红外光谱仪对其进行表征,并研究其对铅、镉、镍离子的吸附性能。以镉离子为例,对吸附过程的热力学和动力学进行了探讨。结果表明:纳米钛酸镁粉体在pH为4~8的介质中,对水中的铅、镉和镍离子具有较强的吸附能力;吸附行为符合Langmuir等温方程和准二级动力学模型;吸附的重金属离子可用5 mL、浓度为0.5 mol/L硝酸溶液完全洗脱回收,富集因子高达50。将本文方法用于固相萃取富集-火焰原子吸收测定水样中铅、镉和镍离子,效果较好。

燃煤电厂袋式除尘器环保与节能耦合的性能优化研究

燃煤电厂袋式除尘系统在进行超低排放的过程中会消耗大量能源,为了使除尘器在满足出口烟气浓度排放指标的情况下以最优能耗的状态运行,收集燃煤电厂运行期间的监测数据,通过对除尘系统中涉及到能量的消耗及组成进行分析,建立单位质量除尘能耗指标模型和除尘效率指标,并研究灰分、燃煤热值和发电机组负荷率对除尘系统的影响规律。结果表明:除尘效率随灰分增加而提高,单位质量除尘能耗随灰分增加而减少并在灰分为18%时获得最佳能耗,燃煤热值的增加会使单位质量除尘能耗整体上升,但除尘系统在高热值区间运行较为稳定,机组负荷率在中高区间时,单位质量除尘能耗几乎没有变化,但设备能耗随负荷率的增加而线性增大,当机组超负荷时,最佳单位质量除尘能耗值会大幅上升,使得系统工作效益较低。

处理站间含水原油输送参数优化

“分水站+脱水站”是油田广泛应用的采出液处理模式之一,实现多站整体节能,需要对处理站和管道进行整体优化。基于进站温度对脱水和外输能耗的影响建立了含水原油输送热能损耗计算方法,在分水站、脱水站和管道的整个系统中,分析出含水原油处理及输送的能耗,研究了分水站外输原油含水、温度等参数对系统能耗的影响。结果表明:原油含水增加,原油输送热能损耗先增加后降低,油水反相点是热能损耗最大的含水工况;外输温度升高,原油输送热能损耗增加;在低温高含水时,原油输送热能损耗较低;原油含水增加,分水站原油外输压力降、压力能损耗和综合能耗先升高后降低,然后再升高,存在低含水和较高含水两个压力降、压力能损耗和综合能耗极小值,含水率70%时综合能耗最低;分水站低含水原油外输,或者反相点以上的高含水外输,都能达到节能降耗目的。当扩建受到限制或改造成本高时,分水站宜利用地层热能进行不加热油水分离,原油外输含水宜高于反相点含水。

基于PoE供电的楼宇智能互联照明系统设计

随着物联网技术的发展,智能照明系统已成为建筑能源管理的重要组成部分。文章以Po E供电的楼宇智能互联照明系统为研究对象,探讨其设计方案。首先介绍了Po E技术原理及其在照明系统中的应用,然后详细阐述了系统架构、硬件设计和软件设计。在硬件设计中,考虑了照明系统的功率需求,采用了高效的LED灯具和节能型电源。在软件设计中,结合人体感知、环境变化和光源特性等因素,设计了智能照明控制算法。最后,对系统进行了仿真和实验验证,结果表明该系统具有良好的能效和稳定性,具备实际应用价值。

电液比例方向阀阀芯及流道结构优化

电液比例方向阀作为液压系统的关键元件,对系统控制性能起关键作用。以某型号电液比例方向阀为研究对象,针对主阀芯凹角处漩涡和进出油口处阀芯所受径向力不均匀问题,提出在阀芯凸肩处增加上下双斜边加圆弧的阀芯结构、进出油口流道设计为圆弧型的结构优化方法。研究中,首先建立了电液比例方向阀的三维模型,并对内部流场进行抽取,采用Fluent软件对不同结构的电液比例方向阀内部流场进行仿真和分析。研究表明,在主阀芯阀口开度一定,入口压力相同的条件下,随着上斜边夹角增大,阀芯凹角处最低压力明显增大,最大湍动能明显减小,有效地抑制了漩涡产生和发展。通过圆弧形流道设计,在不同进口压力和不同阀口开度下,阀芯所受径向力均有所减小,为电液比例方向阀结构优化提供理论基础。

基于内部电力交易的多虚拟电厂优化调度

随着可再生能源的融入和电力系统分散化的发展,虚拟电厂(VPP)成为管理分布式能源的一种有效模式。单个虚拟电厂供电与需求不一定完全匹配,而同区域内不同虚拟电厂之间可以构成电量互补的关系。为此,从允许虚拟电厂之间进行电力交易的视角出发,制定多虚拟电厂间的内部交易电价,以各虚拟电厂总体成本最小化为目标,构建基于内部电力交易的多虚拟电厂优化调度模型。包含3个独立的虚拟电厂,各虚拟电厂聚合单元都有燃气轮机、风力发电、光伏发电以及需求响应负荷,3个虚拟电厂共享1个储能。通过这种方式,调动各虚拟电厂间自愿的电力买卖行为,促进虚拟电厂间的电力交易,优化各自的运营策略,以实现资源的最大化利用,增强电力系统的经济性和灵活性。为了评估模型的有效性,以是否允许虚拟电厂间进行内部交易为变量,设置两个不同场景进行对比分析。结果表明,允许并鼓励同区域内不同虚拟电厂之间进行内部电力交易,不仅有助于提高虚拟电厂各自的运行效率,降低整体运营成本,同时减少了虚拟电厂在电力市场中的交易需求,减轻了电力市场的交易负担。

某锌锡铜铁硫多金属矿应用陶瓷球工业试验

为了提高云南某锌锡铜铁硫多金属矿选矿技术指标,推动绿色低碳发展,针对钢锻磨矿过程能耗高,同时伴随磨矿产品易过磨等问题,进行了纳米复合陶瓷球替换钢锻的二段磨矿工业应用研究。研究结果表明:纳米复合陶瓷球磨矿可以改善磨矿产品粒度分布特性,易选粒级含量明显增加,其溢流产品中过细粒级-0.010 mm产率降低1.30个百分点,有效减轻了过粉碎,使得锡粗精矿理论回收率提高了0.60个百分点;磨矿单位电耗降低43.32%,单位球耗降低10.34%,综合磨矿成本降低31.00%,节能降耗效果显著。

“双碳”目标下煤炭供应保障体系数字化转型思考

结合国家能源集团煤炭产、运、销、储、用数字化智能运营平台的应用实践,提出煤炭产业要把握和引领新一代信息技术变革趋势,转变生产管理理念,对煤炭能源供应保障体系的全要素进行全方位数字化转型,建立更为安全、高效、协同、共享、绿色、智能的煤炭供应保障体系,树立新型能源安全观,为国家实现“双碳”目标贡献力量。

基于VECM模型的经济增长与环境污染和能源消耗关系研究

根据中国1978-2007年人均CO2排放量、人均用油当量与人均GDP的统计数据,通过构建向量误差修正模型,应用Johansen协整检验和Granger因果关系检验方法,考察了中国经济增长与环境污染和能源消耗的关系。结果表明:中国经济增长与环境污染和能源消耗存在长期稳定的协整关系,而且经济增长与能源消耗之间存在着长期双向因果关系,能源消耗是环境污染强单向因果关系。方差分解表明:短期内经济增长与能源消耗主要受自身波动影响较大,长期中经济增长与能源消耗间相互影响越来越明显;另外,能源消耗波动始终是环境污染的主要原因,而且影响越来越突出。

沥青混合料高温蠕变变形行为及机理

采用3种级配沥青混合料,在不同温度条件和应力水平下进行静态蠕变试验,根据应力应变关系得到了稳态蠕变速率,讨论了温度和荷载应力对沥青混合料稳态蠕变速率的影响,并通过稳态蠕变速率与温度、应力水平的量化关系获得了应力指数和蠕变激活能,并分析了沥青混合料的蠕变行为与机理.研究表明:虽然3种沥青混合料的稳态蠕变速率均随温度和应力水平的提高而逐渐增大,但它们的应力指数相差不大,均小于3,属于矿料界面位错机理控制的扩散蠕变;沥青混合料蠕变激活能与车辙动稳定度相关性较好,可以反映该混合料的高温稳定性,其中中型级配AC-16沥青混合料的蠕变激活能最高;公称粒径大小不是影响沥青混合料高温性能的决定性因素.

油气开采企业开展深层煤炭地下气化业务的前景分析

我国主要含油气盆地深层煤炭资源蕴藏量丰富,但长期以来未能得到有效开发利用。煤炭地下气化技术(UJCG)属于煤炭资源清洁高效开发和利用的范畴,符合国家"能源革命"的相关要求,国内外的发展经验已经初步证实,UCG在技术、经济和市场方面均是可行的。分析结果认为,油气企业在推动深层UCG发展的进程中具有很大的优势,具体表现在以下方面:①国家政策层面大力支持UCG工业化;②油气开采企业具有一定的资源优势;③油气开采企业具有明显的工程技术优势;④油气开采企业具有类似的生产控制经验;⑤油气开采企业具有市场保障优势和天然气替代效益驱动;⑥油气开采企业具有利用深层1UCG建设地下储气库的综合优势。综合宏观的国际形势及UCG业务发展所面临的困难,提出了对我国深层UCG可持续发展的建议:可以由油气开采企业牵头,煤炭开采企业和燃气发电企业参与,集中各家优势力量,实现互利共赢。结论认为,发展深层UCG业务可以将原来无法开发利用的深层煤炭资源转化为现实的、长期的清洁能源供应,这将有力推动中国"能源独立"的进程。

基于等效焓降法的低压省煤器系统经济性分析

降低排烟温度对于节能降耗、提高锅炉的安全可靠性具有重要的实际意义,低压省煤器系统在降低排烟温度和提高机组热经济性中具有现实可行性。结合某电厂330 MW的发电机组,对低压省煤器热经济性原理和等效焓降法在低压省煤器中的应用进行分析,在保证机组经济安全运行和最优经济性下,理论分析低压省煤器的分水流量、进水温度和引出口位置的影响,并提出三种设计方案。根据等效焓降法对设计方案进行热经济性分析计算,结果表明设计方案一的节能效果优于其他两种设计方案。

引、增压风机合并改造的烟道优化

针对火电机组锅炉引风机、增压风机合并改造后管网烟道系统的优化问题,提出了以数值模拟为核心,结合工程实际改造经验,进行综合评估的管网优化设计方法,并将其应用于300 MW机组引风机的改造工程中。改造后,烟道阻力在满负荷下由468Pa降至了193Pa,吸收塔入口烟气流动均匀性得到改善,风机节能效果显著。

多级异构无线传感网高效动态聚簇策略研究

针对多级异构无线传感器网络(Wireless sensor networks,YVSNs)路由问题,提出一种高效动态聚簇策略(Efficient and dynamic clustering schenle,EDCS).EDCS在给定多级异构网络环境下,结合考虑理想状态的平均能量预测和历史能耗参考值估计下轮平均网络剩余能量,决定节点当选簇头的概率,以此指导整个簇头选举过程.同时在簇形成过程中引入类万有引力思想,以引力大小确定非簇头节点加盟哪个簇.仿真实验结果验证EDCS的有效性,且比LEACH,SEP,DEEC和EDGCM更适合应用于多级易异构无线传感器网络。

有机朗肯循环技术在低品位余热发电系统中的应用

介绍了有机朗肯循环(ORC)技术的原理和特征,阐述回收低品位余热进行发电的ORC技术在国内外的发展现状与趋势,并以有色金属工业中电解铝工艺环节余热回收为例说明ORC发电系统主要部件的设计选型思路。

考虑循环载荷初始损伤效应的煤样动态力学特性试验研究

近水平露天煤矿开采时在端帮边坡上通常布置运输平盘,大型重载卡车的往复运输作业会对边坡覆岩产生显著的循环加卸载效应,导致煤岩体产生一定的初始损伤。同时,露天开采时大规模爆破产生的强冲击动载荷使煤岩体的力学性能进一步劣化,极易诱发边坡大面积失稳。因此,开展循环加卸载损伤条件的煤岩动态力学特性试验研究,对露天煤矿边坡稳定及安全开采具有重要意义。利用分离式霍普金森压杆试验系统及扫描电镜测试系统,对循环加卸载初始损伤状态下煤样的动态力学特性及其损伤断裂机理进行了系统分析。研究结果表明:①随着加载应变率的增大,煤样动态抗压强度与弹性模量快速增加,应变率对试样动力学特性的强化效应显著;固定应变率条件下,随着初始损伤的增大,动态抗压强度与弹性模量则呈线性快速降低,表明初始损伤对煤样动力学性能具有弱化效应;②煤样自然状态下存在尺度较小的原生裂纹及孔洞缺陷,损伤的产生导致其内部萌生出新的裂隙及孔洞,并且随着损伤程度的提高,缺陷尺度及数量逐渐增大并快速扩展,这是导致其力学性能弱化的根本原因;③随着初始损伤及应变率的增大,煤样破坏方式从张拉破坏向剪切破坏转变,同时其破坏程度、破坏过程中的耗散能及耗能能力呈快速增加的趋势;④损伤煤样动态破坏主要以脆性破坏为主,但在初始损伤较高的条件下,其局部能够观测到显著地滑移分离及韧性断口形貌,这也是初始损伤较大状态下煤样耗能较高的主要原因。