三分螺旋折流板换热器水-水传热壳侧综合性能

对倾斜角为10°、15°和20°的扇形折流板,倾斜角为15°的椭圆折流板和倾斜角为20°的轴向搭接扇形折流板三分螺旋折流板换热器以及弓形折流板换热器的传热特性和压降性能进行了测试试验研究,其中螺旋折流板全部采用分区布管结构,有48根管子,而弓形折流板换热器有49根管子。试验数据分析采用轴向Reynolds数Rez,o作为自变量,壳侧Nusselt数Nuo、轴向Euler数Euz,o等参数作为因变量,并采用Nuo/Euz,o量纲1组合数作为综合性能指标。在试验范围内,20°s方案的综合性能指标最高,比弓形折流板换热器方案平均提高69.8%;倾斜角最小的10°s方案的综合性能低于弓形折流板换热器方案;轴向搭接折流板换热器方案的综合性能低于相同倾斜角外圈连接折流板换热器方案,而椭圆折流板方案的综合性能低于相同倾斜角的扇形折流板方案。

基于离散单元法的丝状颗粒传热数学模型

丝状颗粒作为一类长径比较大的非球形颗粒,其传热特性及相关技术广泛应用于工农业生产的诸多领域。但目前颗粒在运动过程中传热问题的研究还很不充分,特别是对于丝状颗粒,更是缺乏有效的数学模型进行描述。从颗粒传热机理出发,提出了一种基于离散单元法的丝状颗粒传热模型,模型中综合考虑了颗粒碰撞(接触)传热、颗粒的内部导热以及颗粒与气体间的对流换热。利用该模型,对固定床中堆积丝状颗粒的热量迁移过程进行了数值模拟,着重比较了各种传热方式对传热过程的影响。研究表明,对流换热对整体传热量的贡献较大。此外,还获得了不同工况下颗粒温度随时间的变化规律。

基于颗粒尺度的离散颗粒传热模型

颗粒间传热在诸多工业过程中有着十分重要的作用。详细考虑颗粒间传热机理,对颗粒间各传热途径建模,包括颗粒内部导热、颗粒粗糙表面传热、颗粒表面气膜及接触颗粒间隙气膜传热,并与离散颗粒模型(DEM)耦合,建立颗粒尺度下离散颗粒传热模型。以固定床为对象,考察颗粒粒径、颗粒比热容、颗粒热导率及压缩负载对固定床有效传热系数的影响,并将本文计算值和文献的实验值及模型预测值对比,结果表明,该模型可定量预测固定床有效传热系数。本文建立的离散颗粒传热模型为合理预测颗粒体系内的传热提供了一种有效方法。

相变蓄热式PV／T集热器的试验研究

为冷却光伏组件,用定型相变材料填充管板式PV/T集热器,并以无集热器组件和保温材料填充的集热器为参照组,进行了工质(水)温升及对组件冷却效果的试验。试验结果表明:采用相变材料填充的相变蓄热式集热器能明显降低组件温度,并提高了热能利用率,其冷却效果和工质温升均优于保温材料填充式集热器;在流量为30 L/h的开式水冷条件下,相变材料填充式集热器工质(水)的平均温升为5.6℃,平均获得热能702k J/h,组件温度平均降低了6.8℃,理论光电转换效率提高了3.4%;使用相变蓄热式集热器的组件温度变化约滞后于太阳辐射变化2 h,最低效率时刻避开了辐射值最大时刻,全天效率得到提高。

固定床中丝状颗粒的传热传质特性

目前对于固定床中丝状填充颗粒传热传质特性的认识仍处于初始阶段。为了能够从颗粒尺度的微观层面揭示丝状颗粒与气体、颗粒与颗粒之间的热、质传递机理,建立了一种丝状颗粒传热传质数学模型,之后将离散单元法与计算流体力学相结合,对实验中较难获得的床层局部流动及传递信息进行了数值模拟,并着重分析比较了气流入口温度以及表观气速等关键因素对固定床中丝状颗粒温度和含水率变化的影响规律。通过模拟结果与实验数据的对比,验证了所建模型的可行性。研究结果表明:同一时刻,固定床中颗粒温度大体上是随着床层高度的增加而降低,含水率则是随着床层高度的增加而升高;气流入口温度对于固定床中丝状颗粒平均温度的提升起着主导作用,而颗粒的传质速度则受表观气速的影响更为明显。

稻秸成型燃料流化床气化炉内CaO脱氯实验研究

在鼓泡流化床装置上进行了稻草秸秆成型燃料气化过程中氯的释放规律和CaO脱氯特性实验研究。实验首先考察了反应温度和当量比对稻草秸秆成型燃料气化过程氯析出的影响。从实验结果看出,气化过程中氯析出率随温度和当量比的增加而增大。再加入CaO进行脱氯实验,研究了Ca/Cl摩尔比、反应温度、当量比和CaO粒径等参数对脱氯效率的影响,实验结果表明,脱氯效率随Ca/Cl摩尔比的增大而增大,但当Ca/Cl摩尔比增大到4.73以后,脱氯效率几乎不再变化;在873~1073K范围内,脱氯效率随着反应温度的升高呈先增大后减小的趋势,在923K时脱氯效率达到最大;脱氯效率随当量比的增加而增加,但当量比为0.16和0.18时的脱氯效率基本相同;CaO粒径在0.18~0.27mm范围内,CaO粒径减小脱氯效率仅有小幅增加。

玉米秸秆和聚丙烯共催化热解试验

采用管式炉试验装置研究温度对聚丙烯催化热解、不同聚丙烯与玉米秸秆质量比对热解产物和催化剂结焦的影响.结果表明：在聚丙烯单独催化热解温度为550℃时,热解油产率最大、残渣率为0,产物主要为烯烃和芳香烃.HZSM-5使得汽油馏分增加,产物轻质化,当温度为600℃时,汽油馏分（C6-C12）质量分数达到93%-39%,不同温度下催化剂结焦率均小于1%.聚丙烯和玉米秸秆共催化时存在协同作用,热解产物以质量比1∶1为分界点,质量比大于1∶1,具有烃类产物分布,当质量比小于1∶1时,热解产物为含氧有机物,催化剂结焦量与原料的有效氢碳比具有负相关关系.当共催化质量比为1∶1时,热解油有害组分仅6.49%,烃类产率达71.7%,催化剂结焦率为1.92%.

煤沥青球的氧化不熔化过程特性

氧化不熔化过程是煤沥青基球状活性炭制备中的核心工艺,对其过程特性和动力学机理的认识是实现氧化过程工艺优化的关键。本文以煤沥青萃取球为原料,通过实验研究,重点探讨了粒径范围、升温速率和氧化温度对其氧化不熔化过程的影响,并确定氧化动力学参数及其反应机理函数。结果表明:氧化不熔化过程可分为轻组分热解、初步氧化、氧化增重和恒温氧化失重4个阶段。煤沥青球经过氧化不熔化后,C、H含量减少,O含量增加,表面光滑平整。减小粒径并选取合适的升温速率(0.25~0.5℃·min-1)以及氧化温度(275~325℃),更有利于氧化不熔化快速稳定地进行。粒径范围为0.3~0.6 mm的煤沥青球在升温速率为0.5℃·min-1、氧化温度为300℃的条件下活化能最小,各个阶段的值分别为83.34、293.19、302.25和357.05 k J·mol-1。

喷雾流化床造粒过程压力波动的时序分析

底部喷雾式流化床在颗粒制备工业过程中应用广泛,但是颗粒不均匀附聚现象仍然经常发生,甚至导致流化失效。监测喷雾流化床内中心筒两端差压,考察床料粒径、喷液量与床料质量比以及喷液速率对流化的影响,探究流化失效的发生规律。结果表明:增大床料粒径、减小喷液量与床料质量比、减小喷液速率,均有利于避免流化失效。中心筒差压波动方差分析表明,减小床料粒径、提高喷液速率,促进床内大颗粒团聚物形成,压力波动明显增大。

300MW燃煤电厂ESP和WFGD对烟气汞的脱除特性

采用燃煤电厂汞形态浓度取样测试OHM标准方法,对一座300 MW燃煤电厂静电除尘器(ESP)和湿法脱硫装置(WFGD)前后烟气进行了等速取样。使用美国Leeman Labs Hydra AA全自动汞分析仪检测烟气中的汞形态浓度。采集了固体样品,包括入炉煤、底渣、ESP电场灰、脱硫剂石灰石、脱硫产物石膏等,使用意大利Milestone公司生产的DMA80全自动汞分析仪检测固体样品中的汞浓度。计算锅炉系统的汞质量平衡,获得了ESP和WFGD前后烟气的汞形态浓度和分布规律,分析讨论了影响烟气汞形态转化的各种影响因素。结果表明,燃煤烟气中气态单质汞Hg0和气态氧化汞Hg2+占到总汞量的95%。煤渣中的汞可忽略不计;ESP对颗粒态汞Hgp的脱除效率达到95%以上,但是对Hg0和Hg2+脱除率不高。ESP对烟气总汞HgT脱除效率为12.77%～17.38%;WFGD对Hg2+的脱除率达到79.93%～90.53%,但是对Hg0没有脱除效果,其含量不仅没有下降反而有少量上升,说明有部分Hg2+在WFGD中被还原成Hg0。WFGD对HgT脱除效率为9.68%～29.36%;该电厂现有污染控制设备ESP+WFGD可以脱除全部的Hgp和大部分Hg2+,但是由于部分Hg2+的还原使得HgT的脱除效率在25.38%～38.38%。综合来看,该燃煤电厂的污染物控制设备在进行除尘和脱硫的同时,对汞的脱除率并不高,与燃煤中的氯含量较低有关。

蒸汽凝结促进PM2.5长大的研究现状

蒸汽凝结促进PM2.5长大是一项非常有前景的除尘预处理技术。对蒸汽在颗粒物表面凝结过程中晶胚的形成机理和影响因素、影响液滴的长大因素、蒸汽凝结技术的应用进行了总结分析,指出了该项技术目前的发展现状,并提出了今后的发展方向。

生物质焦的表征及其吸附烟气中汞的研究

选用四种生物质即稻杆(RS)、稻壳(RH)、松木屑(WC)和棉花杆(CS)制备了生物质焦,利用N2吸附/脱附和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)仪,对制备的生物质焦的孔隙结构和表面化学性质进行了表征,分析生物质种类和制焦条件对生物质焦性质的影响。在固定床汞吸附实验台上研究了生物质焦的脱汞性能。结果表明,随着热解温度的升高,生物质焦的比表面积、微孔容积、分形维数等参数有先增大后减小的趋势。WC600、RS600、RH600均有较好的孔结构特性;热解温度升高,生物质焦表面官能团的数量和种类随之减少。不同生物质制备的焦样表面官能团的数量和种类差异较大。其中,RH600和RS600的表面官能团的种类比较丰富,而且含量相对较多。但WC600和CS600表面的官能团种类和数量都很少。生物质焦的单位汞吸附容量与其分形维数以及微孔容积之间并非简单的依附关系,其吸附能力还受含氧官能团等其他因素的影响。

燃煤机组SCR脱硝催化剂性能评价与寿命管理系统

针对发电企业烟气脱硝催化剂工程管理经验较为缺乏的现状,设计开发了燃煤机组SCR脱硝催化剂性能评价分析与寿命预测管理系统。该系统构建了催化剂性能信息数据库,可存储多个机组的自投运以来的催化剂性能检测数据、跟踪催化剂活性变化、获得并定期更新催化剂寿命曲线。系统还建立了催化剂寿命预测模型,并能根据当前SCR脱硝效率、系统投运时间、进出口NOx浓度等实时信息对催化剂进行性能评价与寿命预估,可为催化剂的换装与优化运行提供技术指导。该系统在催化剂生产企业的成功投运,加强了SCR系统运营方与催化剂厂商的数据共享和技术交流,对脱硝系统的安全、经济、可靠运行发挥了重要作用,具有广阔的应用前景。

煤粉上出料式发送罐气力输送特性

在常压上出料式发送罐气力输送试验台上,以氮气为输送介质,研究煤粉气力输送特性。通过实验分析了流化风量、充压风量、提升管入口处气体注入速度对煤粉质量流量、固气比等特征参数的影响,并将典型实验工况与高压输送进行了比较。结果表明:随着流化风量的增大,煤粉质量流量、固气比均呈现先增大后减小的趋势。随着充压风量的增大,煤粉质量流量逐渐增大,固气比呈现先增大后减小的趋势。随着提升管入口处注入速度的增大,煤粉质量流量逐渐增大,固气比呈现先增大后减小的趋势。与高压输送相比,常压输送的质量固气比较高,气耗率及输送能耗较低。

超声波强化钙基废渣碳酸化固定CO2的性能

钙基废渣碳酸化固定CO2可实现CO2的永久封存,并可实现CO2原位固定,但苛刻的反应条件、过慢的反应速率是困扰该技术发展的瓶颈。对超声波作用下的钙离子浸出及其碳酸化反应特性进行了实验研究,并与搅拌浸出过程进行了对比,考察了浸出条件的影响及其碳酸化反应过程中溶液pH值与电导率变化特性,对碳酸化反应产物进行了XRD、SEM和TGA分析。结果表明,超声波可有效促进Ca2+从钙基废渣中浸出,其促进效果与废渣种类、浸出时间、超声波功率、浸取剂pH值、浆液存放量和废渣粒度等有关,钢渣和电石渣的含钙量、浸出率和超声波强化效果都较其他废渣高;钙离子浸出浓度随超声波功率的增强而增多;浸取剂pH值越低,浸出浓度越高;废渣粒度越高,超声波作用越明显。超声波对碳酸化反应也有强化效果,与机械搅拌相比,在超声波作用下固碳率更高,碳酸化反应程度更高。

生物质气化制取合成气的模拟

阐述了利用串行流化床制取生物质合成气的技术,该技术将生物质气化过程与燃烧过程分开,气化反应器和燃烧反应器之间通过床料进行热量传递,并通过生物质补燃实现自供热。利用ASPEN PLUS软件建立了串行流化床制取合成气的模型,通过将模拟数值与实验结果相比较,验证了模拟研究的可行性。重点研究了气化温度、水蒸汽与生物质的质量配比(S/B)对制取生物质合成气的影响。结果表明,为获取较高品质的生物质合成气并得到较高的碳转化率、气化份额和合成气产率,气化温度以650～800℃为宜,S/B应在0.2～1.0之间。

生物质燃烧源PM_(2.5)在水汽条件下长大特性的研究

研究了生物质燃烧源产生的细颗粒在水汽条件下的长大特性,通过生长管实验研究了不同的热水温度、颗粒初始浓度、颗粒在生长管中的停留时间及表面活性剂下生物质燃烧源细颗粒在水汽过饱和条件中的长大特性。与燃煤细颗粒在水汽条件下的长大结果进行对比,生物质燃烧源细颗粒的长大效果要比燃煤细颗粒长大效果要好,热水温度的升高、停留时间的延长有利于细颗粒的长大,小粒径段颗粒的长大则几乎不受颗粒初始浓度的影响,添加一定量的表面活性剂可以使得生物质燃烧源细颗粒全部长大至1μm以上。

生物质气化制取代用天然气的模拟

介绍了生物质气化制取代用天然气的技术,并利用Aspen Plus软件建立了串行流化床生物质气化制取代用天然气的模型,并对整个流程进行模拟。着重研究了气化过程中操作参数(气化温度Tg、S/B)对甲烷化反应过程主要指标(包括甲烷产率、碳转化率等)的影响。研究结果表明提高气化温度和S/B有利于提高气化产物中生物质合成气的浓度,并得到较高氢碳比的合成气,从而可以提高甲烷的产率和整个系统的碳转化率;为获得较高的甲烷产率和碳转化率,适宜的气化温度为700～750℃,S/B值在0.4左右。

膜法吸收燃煤烟气中CO2之膜润湿机理及其改性研究

膜吸收法因吸收过程中膜润湿所造成的膜相阻力增加与膜表面形态改变是阻碍膜吸收法吸收CO2的工业应用的重要因素。首先叙述了吸收膜的润湿机理,并基于国内外所采用的提高膜抗润湿性的表面改性研究作了归类总结。最后,从提高疏水性能、稳定性、环保性及可操作性等方面分析比较了各种表面改性方式的优劣,并得出表面物理涂敷法能有效提高吸收膜的抗润湿性并具有良好工业应用前景。

化学与湍流团聚耦合促进燃煤细颗粒物团聚与脱除

将化学团聚与湍流团聚技术耦合,实验研究了燃煤细颗粒物在化学与湍流团聚耦合作用下的团聚与脱除效果,以及颗粒物浓度、烟气温度、团聚液喷入量与烟气流速等因素对细颗粒物团聚与脱除效果的影响规律。结果表明,典型工况下化学-湍流耦合团聚能够进一步促进细颗粒物团聚长大以及静电除尘器对细颗粒物的脱除,其作用效果优于单独的化学与湍流团聚。随细颗粒物浓度的升高,团聚与脱除效率均逐渐下降,分别由49.2%与96.7%下降至35.3%与88.2%。随烟气温度与团聚液喷入量的增加,细颗粒物团聚与脱除效率均先升高后降低,并在180℃与12 L/h处达到最高值,团聚与脱除效率分别为44.7%与94.8%。随烟气流速的增加,细颗粒物团聚与脱除效率均逐渐升高,分别由30.5%与86.3%升高至50.2%与97.5%。