辽宁省乡村分布式清洁供暖技术及应用研究

囿于辽宁省乡村供暖方式传统,供热技术发展缓慢,实施乡村清洁供暖是我省实现“双碳”目标、推进“乡村振兴”发展的重要路径。本文在调研分析了辽宁省农村常用的取暖方式与取暖材料现状的基础上,对比分析了不同类型的清洁供暖方式的技术特点、适用条件与优缺点,并以沈北新区单家村的一户村民为例,对分布式清洁供暖技术的应用进行测算比较。研究结果表明,辽宁省乡村要因地制宜按需选择清洁供暖技术,选用优先级依次为生物质炉具供暖、空气源热泵供暖、洁净煤炉具、电供暖与浅层地源热泵,以期为辽宁省乡村清洁供暖技术研发与应用推广提供重要借鉴。

基于三菱燃机机组满负荷状态下NO_(x)排放量的计算方法研究

为了准确、快速地预测燃气轮机燃烧室稳定运行时污染物的排放情况,提出了一个采用数值模拟的计算方法预估NO_(x)排放的设计流程。首先,根据燃气轮机燃烧室的类型和控制部件确定相关设计参数;其次,采取拉丁超立方方法优化燃烧室进口压力P、燃烧室出口温度T、主空气质量流量q和当量比φ的取值,形成主要参数样本空间;再次,根据计算流体力学的数值模拟结果为燃烧室化学分区提供依据,并通过化学反应器网络方法计算污染物的排放值;最后,在影响污染物排放的参数中选择主要参数,拟合出多参数影响的NO_(x)预估公式并分析4个显著参数对NO_(x)排放的影响关系。结果表明:在满负荷状态时,燃烧室压力增大,NO_(x)排放量增多;燃烧室温度上升,NO_(x)排放量增多;当主空气质量流量变大时,NO_(x)排放量呈减小的趋势;当量比增加时,NO_(x)排放量减少;模拟情况和经典模型在所研究的范围内的相关关系一致,说明了预估公式的适用性。

基于两种燃烧模型的重型燃气轮机燃烧室污染物排放预估研究

为有效预估重型燃气轮机NO_(x)的排放量,以某重型燃气轮机的燃烧室为研究对象,基于预混燃烧和柔和燃烧两种燃烧模型,应用数值模拟的方法研究燃烧室内温度分布的情况;采用响应面优化方法研究进口压力、燃烧区平均温度、一次风温对NO_(x)排放的影响;通过公式拟合方法,拟合出针对该重型燃气轮机燃烧室的污染物排放预估公式。结果表明:在操作压力及燃料相同的情况下,使用柔和燃烧模型对减少NO_(x)排放的效果更好;对比两种燃烧模型数值的优化结果及污染物排放预估公式,可发现燃烧区平均温度对污染物排放的影响最大,在基于预混燃烧模型的NO_(x)排放预估公式中,燃烧区的平均温度指数为-9.7;在基于柔和燃烧模型的NO_(x)排放预估公式中,燃烧区的平均温度指数为-76.69。

圆柱凸台阵列壁面对液膜强化换热特性影响研究

为了探究圆柱凸台阵列壁面对液膜强化换热的影响,以水幕换热为研究对象,以液膜强化换热为研究基础,简化物理模型,以数值模拟的方式分别求解不同初速度下圆柱凸台阵列壁面水幕模型与平整壁面水幕模型的换热量,通过对比得出圆柱凸台阵列对液膜强化换热的增强作用,分析初速度与圆柱底圆直径对强化换热的影响。结果表明:在低流速范围内,加入了圆柱凸台阵列的水幕模型的换热明显被强化,当V_(0)=0.3 m/s时,仅在1 m的计算域内,圆柱凸台阵列水幕与平整壁面水幕的单次温差为0.605℃;入口速度V_(0)越小,圆柱阵列下游受圆柱绕流影响越明显,液膜作用越强,温升越大;若直径D越大,则水幕流动受圆柱绕流影响越大,水层加热越不均匀,温升越大。

SCR脱硝装置的优化数值研究

静态混合器的结构与布局是保证反应器中烟气温度场、流动场和反应物浓度场均匀分布的关键。本文以某330 MW燃煤机组的烟气脱硝系统为研究对象,运用三维数值仿真方法,模拟烟道中烟气的流动速度、温度、氨浓度及流动方向,对混合器的结构进行优化,分析混合器的类型、摆放、数目与间隔,借此改善流场的均匀性,保证流动速度均匀分布。结果表明:加装混合器可以较好地改善SCR装置烟道内的流场;通过数值模拟,在优化后的模型结构中,反应器上游的烟气速度偏差不大于15%,烟气进入SCR反应器的流速偏差小于15%,入口烟气流向偏差不超过10%;氨氮比相对标准偏差不大于5%,入口温度分布偏差不超过10 K。

多孔介质表面火焰辐射特性试验研究

为了研究多孔介质表面火焰辐射特性,设计了锥形燃烧器,针对当量比、入口速度等变量对多孔介质燃烧器表面温度分布、辐射功率的影响进行分析。结果表明:当量比和入口速度对表面火焰形态、表面燃烧温度和辐射功率的影响很大;当入口速度一定时,增大当量比可以明显提高燃烧器的表面温度和辐射功率;当入口速度和当量比过小时,燃烧温度过低而导致熄火;若当量比增大到0.6之后,多孔介质燃烧器会达到稳定燃烧,且用时基本相同;入口速度越大,表面燃烧温度和辐射功率越高。

基于MWKCNN与迁移学习融合的风机轴承故障诊断方法

针对实际风电场的风机运行工况多变、数据完备性缺失导致的风机轴承故障诊断精度降低的问题,提出一种基于多重宽核卷积神经网络(multiple wide kernel convolutional neural networks,MWKCNN)与迁移学习融合的风机轴承故障诊断方法。首先,在源域训练MWKCNN风机轴承故障诊断模型;其次,根据3个目标域与源域的相似度,利用基于模型微调的迁移学习方法对源域的MWKCNN模型结构进行调整,并且用实际的轴承数据集进行验证;最后,通过仿真实验进行验证。结果表明:MWKCNN模型对源域的风机轴承故障诊断的精度达到了99.48%;在3种数据完备性缺失的目标域,对风机轴承故障诊断的精度均达到了94%以上;相比于其他模型的迁移效果,MWKCNN模型对轴承振动信号故障特征的挖掘能力更强。

布朗气对煤粉低氧燃烧催化影响

低氧燃烧技术是降低NOx排放的方法之一,但该技术降低了氧气浓度,导致燃烧不充分,造成了水冷壁被腐蚀等故障。为解决此类问题,通过管式炉实验平台,在低氧浓度环境下掺入不同配比的布朗气,观察烟气中各气体的浓度、反应后的煤粉失重率及固体残渣中固定碳占比。结果表明:当掺入1%布朗气后,煤粉的失重率增加了9.82%,残渣固定碳的含量减少了47.06%;当掺入2%布朗气后,煤粉的失重率增加了10.36%,残渣固定碳的含量减少了49.16%,且在反应前期还原性气体CO和CH_(4)的析出值达到峰值的时间分别提前了4 min和3 min,在反应前期营造了还原性燃烧气氛。由此可见,通入布朗气有利于煤粉低氧燃烧技术的实际应用。

一维炉系统的调试实验

为研究一维炉内的燃烧情况,以稻壳粉作为燃料,在一维炉上进行燃烧调试实验,对原稻壳粉和燃烧后的灰分进行热重分析,通过烟气分析仪对尾部烟气的检测结果来判断稻壳粉的燃尽情况,以此来调整风量和燃气量的配比。结果表明:尾部烟气中氧气含量和灰渣中固定碳的剩余量在理论计算的误差范围内,说明一维炉实验台密封性良好,自动化程度高,可以较好地保证实验的准确性。

翅片管式相变储能换热器蓄放热性能的数值研究

针对目前换热器热量利用率不高、换热效率低的问题,提出一种翅片管式相变储能换热器。建立翅片管式相变储能换热器的二维传热模型,采用ANSYS软件对翅片管外相变材料的熔化和凝固过程进行数值模拟,分析不同翅片参数对相变熔化和凝固时间的影响,得出蓄放热阶段的传热规律。结果表明:在蓄热阶段,相变材料在同一高度优先在靠近换热管管壁处开始相变;在同一垂直面上,自上而下熔化。在放热阶段初期,相变区域对流作用较明显,相界线弯曲程度较大;后期时,对流换热作用逐渐减弱,固液相界线趋于平直。翅片的导热系数、厚度、间距的变化会影响相变材料熔化和凝固的时间,其中翅片间距起主要作用。

V型球阀阀芯的优化设计与试验研究

为了解决V型球阀在较小相对开度情况下调节失稳的问题,提出了一套针对DN50型V型球阀阀芯的优化设计流程。该流程结合数值模拟法、样本均值评估法和面积平均等效法等方法,求解DN50型V型球阀阀芯的等百分比特性系数,并通过球阀阀芯的流量特性试验来验证该优化流程的合理性。试验结果表明:原始球阀阀芯在低于28.6%的相对开度范围内不具有很好的等百分比特性,经优化后,球阀的等百分比特性系数有了很大改善,球阀流量调节的稳定性变强;流量特性试验结果与优化设计得到的结果一致,进一步证明了针对DN50型V型球阀阀芯的设计流程的合理性,将该优化流程在DN100、DN150的V型球阀中进行应用,证明了该优化设计方法具有普遍适用性。

生物质热解过程中布朗气(HHO)对气相焦油解耦影响的数值研究

基于CHEMKINâ模拟软件平台,以苯酚、甲苯、苯、甲基萘和二甲苯作为焦油的模型化合物,建立布朗气-生物质焦油气相化学反应动力学模型,通过数值模拟的方法研究通入布朗气情况下生物质焦油的解耦行为。研究结果表明:与常规焦油热解过程相比,布朗气有助于降低焦油热化学转化过程的起始温度,热裂解温度同比下降2.06%(747.05℃~619.35℃),能够促进焦油在气相中深度裂解,主要气相焦油成分分别下降1.8%(C_(6)H_(5)OH)、3.5%(C_(6)H_(5)CH_(3))、0.9%(C_(6)H_(6))、3.3%(C_(10)H_(7)CH_(3))、2.04%(C_(8)H_(10));产生的可燃气含量增加,同比增长6.9%(H_(2))、2.1%(CO)、4.1%(CH_(4))。

基于CRN方法的空气分级燃烧室NOx排放研究

快速预测和控制污染物是燃烧室技术发展的重要问题。因此,对一种空气分级燃烧室结构进行流动数值模拟,根据模拟结果构建燃烧室化学反应器的网络模型,探究一级绝热火焰温度对燃烧室NOx排放的影响并与传统贫预混燃烧室进行了比较,研究了空气分配比和停留时间对NOx排放的影响。结果表明:空气分级燃烧室排放NOx量比传统贫预混燃烧室少;减少一级空气的喷入量,使一级燃烧室处于富油燃烧,能有效降低NOx排放;在不影响燃烧室燃烧情况下,适当降低一级燃烧室停留时间,能达到降低NOx排放的目的。

日光温室水幕的液膜强化换热特性研究

针对基于液膜作用的水幕强化换热问题,以全水域强化换热研究为基础,利用数值模拟方式,以水流初速度为变量,分析模型在不同出口温度、液膜厚度、壁面热流量以及壁面对流传热系数等因素影响下的强化换热效果。分析结果表明:在基于液膜作用的气水域模型中,水流会在低流速(V_(o)<0.5 m/s)范围内受到较强的液膜作用,换热强度显著提升;水层的初速度越小,温度升高幅度越大;壁面热流量越小,壁面对流传热系数越小,换热量越大。

两种燃烧模型对重型燃气轮机燃烧室污染物排放影响对比研究

为研究重型燃气轮机燃烧室NO_(x)排放预估问题,以M701型重型燃气轮机的燃烧室为研究对象,基于预混燃烧与柔和燃烧两种燃烧模型,应用数值模拟的方法研究燃烧室内的温度分布情况,采用优化分析的方法研究一次风量、二次风量、一次风温及二次风温对NO_(x)排放的影响。将两种燃烧模型的数值优化结果进行对比分析,结果表明:在燃料相同的情况下,采用柔和燃烧模型(适当提高一次风温)可以有效减少NO_(x)排放。

全水域温室水幕模型强化换热研究

为了探究水幕强化换热问题,建立了全水域水幕简化模型,分别对模型各部分的温度和换热量进行求解,并将换热量的解析解和数值解进行对比,以此验证理论计算方法与数值解法的合理性。研究结果表明,在沿水流的方向上,水流速度V保持不变,水层温度T稳步上升,模型中段换热量的解析解为208.05 W,数值解为211.27 W,解析解与数值解偏差小于2%,验证了理论解简化方式与数值求解的合理性,为进一步开展水幕换热特性研究提供了有效的数值解法。

基于CEEMD-ISSA-LSSVM的日前电力市场价格预测

日前电价预测的准确性对电力市场参与者的现货市场参与程度、交易策略选择、经济收益情况均有较大影响。针对电力现货市场日前电价序列具有较强的波动性,提出了一种基于互补集成经验模态分解-改进麻雀搜索算法-最小二乘法支持向量机的日前电力市场价格预测模型。首先,采用灰色关联分析法筛选得到预测日的相似日集合,然后利用互补集成经验模态分解法将相似日的历史电价序列分解;其次,以改进的麻雀搜索算法优化最小二乘法支持向量机得到改进麻雀搜索算法-最小二乘法支持向量机预测模型,并分别对分解结果进行预测,将预测结果叠加,最终得到日前电价预测值。经过算例仿真,其结果表明:与其他预测模型对电价的预测相比,所提方法具有更高的预测精度。

V型球阀阀芯的数值模拟与优化

为了解决V型球阀在较小开度情况下调节性能不够稳定的问题,对V型球阀阀芯进行数值模拟分析,并提出了一套优化流程。采用数值模拟方法计算DN50V型球阀阀芯等百分比特性系数R_Q,判断其调节能力,并以球阀流量特性试验来验证该流程的合理性。结果表明:原始DN50型V型球阀阀芯在相对开度从28.6%到7.1%范围内等百分比特性较差,经优化设计后其等百分比特性系数R_Q得到了有效改善,其方差从832.3降到104.1,球阀的调节稳定性变优;流量特性试验所得的等百分比特性系数R_Q与优化设计得到结果相吻合,进一步证明了修改后阀芯结构的可靠性。

QD128燃气轮机燃烧室NO_x排放分析

为了解决燃气轮机燃烧室NOx排放预估问题,以QD128燃气轮机为研究对象,应用数值模拟方法研究同种类型燃气轮机燃烧室流动特性、温度分布及NOx排放规律;然后基于进口压力Pin、空气质量流量ma、主燃区温度Tpz等3个参数拟合NOx排放预估公式。结果表明,结合数值计算结果得到的NOx排放预估公式能够有效反应Pin、ma、Tpz对NOx排放的影响,为轻型燃气轮机燃烧室的设计提供可靠的参考依据。

基于Matlab的某电厂给煤机可靠性分析

以可靠性分析方法为支撑,以某电厂MSD80A型埋刮板式给煤机维修间隔时间为研究对象,利用Matlab软件对其进行可靠性分布拟合,得出威布尔分布是最优的分布类型。然后,采用威布尔分布描述了不同缺陷类型的平均故障间隔时间、变异系数、失效中值时间等参考指标。最后,对这些缺陷的发生原因及处理方法进行了分析与总结。