基于层状双金属氢氧化物的电催化分解水研究进展

层状双金属氢氧化物(LDH)及其复合物在电催化分解水的反应中表现出良好的催化性能,被认为是最有前途的电解水催化剂。基于材料的化学组成和结构特性,综述了LDH及其修饰作为电极材料在电催化分解水过程中的最新研究进展。着重分析了材料内部结构与电催化性能之间的联系,LDH与碳材料、金属化合物成功的杂化可增加电子的传输速率,从而提高了催化活性,单层LDH的催化活性明显高于体材料LDH。总结了该类材料在设计、合成等方面的相关策略,并对LDH基材料在电催化中的发展进行展望。

CFB锅炉大型化气固流动非均匀性研究进展

循环流化床(CFB)锅炉大型化发展的必然结果是炉膛截面尺寸和并联回路的增加,流化床锅炉炉内燃烧和传热过程很大程度上取决于炉内气固流动特性,因此横向气固流动均匀性对锅炉的安全运行具有重要影响。笔者从静态和动态2个方面分析了大型CFB锅炉气固流动横向非均匀性问题。静态非均匀性问题包括布风均匀性和并联回路引起的气固流量沿截面的偏差以及各回路流量分配偏差,在稳定运行条件下不随时间变化。分离器的阻力特性是分离器的重要特性参数,在相同气相流量下,固体颗粒浓度对分离器压降的影响是非单调的,分离器压降随固体颗粒浓度的增加先减小后缓慢增加,理论上并联回路控制方程的解存在多值性,因此多回路并联条件下各分离器循环流率存在偏差。CFB锅炉炉内悬吊屏影响颗粒局部浓度分布,进而影响各分离器固体颗粒循环流率的分配。分离器出口烟道的形式对分离器气固两相的流量分配存在不容忽视的影响。在布风均匀性方面,两侧进风和后墙进风方式均会引起风室不同程度的布风不均。大型CFB锅炉在低负荷运行过程中,存在炉膛两侧床压大幅长周期波动的现象,该现象即为动态气固流动横向非均匀性问题,其产生的主要原因是大截面的布风系统,一次风降低导致的布风失稳以及多回路并联的不均匀性。横向波动数学模型主要是基于气固两相流系统横向波动固有频率的假设,当扰动接近系统固有频率时,会产生较大幅度的横向波动。目前动态非均匀性问题还缺少实验室尺度的深入系统研究,相关机理仍较模糊,是气固流动非均匀性问题的主要研究方向,同时布风不均和密相区气固流动的耦合作用还有待进一步研究。

流化床横向波动特性实验研究

大型循环流化床锅炉在低负荷运行时存在床压横向波动的现象。为了分析气固流化床横向波动的产生机理及影响因素,搭建可加载横向扰动的冷态鼓泡流化床实验装置,通过调速电机和连杆机构带动流化床本体产生横向周期运动,使气固两相流系统在受迫状态下产生横向波动,探究在不同扰动频率和流化风速下床压波动特性。实验结果表明:流化风速为0.72 m/s,无横向扰动时,床层压力和风室压力存在频率相同且相位一致的压力波动;随着扰动频率的提高,床层压力波动幅度明显增加,但是当扰动频率超过1.13 Hz后,压力波动出现下降趋势,说明此时扰动频率在气固流态化系统波动的固有频率处,床压波动幅度达到最大值;实验结果与固有频率机理模型计算结果吻合较好;风速降低到最小流化风速以下,由于布风均匀性差,床层两侧压力波动特性出现明显差异。本文研究结果对循环流化床锅炉布风系统设计和一次风量控制具有一定的参考价值。

基于车载自组织网络的数据和能量协同路由算法

针对车载自组织网络中路边单元具有较高碳足迹和部署成本的问题,提出一种车载自组织网络中数据与能量协同的路由算法,通过路边单元间的能量合作及路边单元与下行车辆能量传输的方法,实现网络生命周期最大化.其中路边单元节点可从自然界和车辆中收集能量,并通过能量协作将路边单元节点获得的部分能量传输给邻居路边单元节点.通过分析数据速率、传输功率和能量传输,解决了能量和数据路由中最大网络生命周期的问题,确定了能量和数据路由联合优化策略的必要条件,并基于分布式Lagrange-Newton迭代算法更新数据流、能量流和功率控制,使算法能更快地收敛到最优操作点.实验结果表明,在车载自组织网络中的能量合作框架可有效改善网络生命周期.

秸秆成型燃料热风炉燃烧数值模拟及运行优化

秸秆成型燃料热风炉是农村地区粮食烘干用燃煤热风炉替代产品的最佳选择,但目前运行过程中还存在结渣沾污、出力不足和污染物排放高的问题。基于FLIC和Fluent软件对7 MW秸秆成型燃料链条炉进行数值模拟研究。模拟结果表明,燃料在炉排上0~0.4 m主要为水分蒸发阶段,0.4~2.0 m主要为挥发析出和燃烧段,2.0~4.0 m为固定碳燃烧阶段;在挥发析出及燃烧阶段会消耗大量的氧气,一次风量应集中供给;适当提高一次风温并且降低炉排2.0 m后的一次风量可降低炉渣含碳量;二次风在前墙上部和炉顶的贫氧区射入炉膛,有助于气体燃烧和燃烬,但二次风入射风速需要进一步提高,第一级二次风入射角适当下调,以增加喉口处的横向混合;喉口尺寸不应过大,以提高气体横向混合程度。

异径管强度校核计算方法研究

异径管是电站锅炉汽水管道的重要组成部件。对比分析了中国、美国和欧洲3种标准中钢板焊制异径管的设计计算和强度校核方法,通过有限元计算对异径管局部应力分布进行了分析。结果显示,对于异径管的壁厚计算,不同标准的计算方法十分相近,计算结果相差很小,但是对于异径管与直管连接处的强度校核,不同标准的计算结果相差较大,ASME BPVC.Ⅷ-2017《Rules for Construction of Pressure Vessels》计算得到的异径管小端与直管连接处的补强厚度最大,GB 150—2011《压力容器》的计算结果略小于ASME BPVC.Ⅷ-2017《Rules for Construction of Pressure Vessels》的计算结果,而EN 13480-3-2012《Metallic industrial piping-Part 3:Design and Calculation》标准的计算结果明显偏小。有限元分析显示,无论在弯矩或内压条件下,小端接管处均有明显的应力集中,最大应力为小端最大应力的2.0倍左右。

循环流化床锅炉气固两相流换热研究进展

循环流化床锅炉炉内床料粒度分布较宽,气固流动属于多流态复合流动,传热过程更加复杂。分析了气固两相流在不同流态下对流换热的共性机理,总结了气固两相流动换热的影响因素、机理模型及数值模拟工作,归纳了固相对流换热、气相对流换热和辐射换热3种气固两相流传热机理的计算方法。气流速度、颗粒粒径、床层压力和温度等是影响传热的重要因素,颗粒运动特性和颗粒浓度分布对循环流化床锅炉炉内换热至关重要。在今后研究中,应针对宽筛分颗粒进一步完善现有计算模型。优化循环流化床锅炉气固两相流动换热效率,提高能源利用率,对实现碳达峰、碳中和战略目标具有重大意义。