包含环境影响的能量系统Yong经济学理论分析

能量生产过程中总会有残留物质和能量排放到大气中，对环境产生影响。本文从能量系统的烟平衡出发，将系统对环境的排放火用损失中分离出来，依据符号火用经济学的原理建立了包含环境影响在内的系统火用，火用成本和火用经济成本分析模型，并以燃气轮机功热并供（CGAM）系统为例推导出了矩阵求解方程，从而得出了能量系统的技术、经济和环境的火用经济综合分析模型。     

固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合发电系统建模与控制的研究现状与进展

固体氧化物燃料电池一燃气轮机(Solid oxide fuel cell-gas turbine,SOFC-GT)的混合发电系统是未来高效、清洁的发电技术之一,混合系统的建模、优化与控制方面的研究对于系统集成和商业化运行具有重要意义.通过论述国内外在SOFC单电池机理、半经验模型、电池组模型、混合系统模型,以及系统动态模型与分布式发电系统控制等各个层次的研究成果,提出多尺度的自主研发技术路线.发展适合于高燃料利用率和不同燃料组分的单电池机理模型,并简化出更为合理的半经验模型或近似精确解,用于系统级分析;开发具有自主知识产权的部件模型库,进行系统集成设计和匹配优化;遵循V型开发模式,在系统动态特性分析基础上,开发先进的控制算法形成快速控制原型;建立实时控制的硬件在环演示系统,进行SOFC-GT系统的预集成.     

利用固态胺连续捕集二氧化碳的双流化床实验研究

低温固态胺吸收剂分离CO₂是一种非常有潜力的CO₂分离技术,利用双流化床反应器实现连续高效CO₂分离是此技术走向应用的关键。以商业硅胶颗粒为载体,以聚乙烯亚胺(PEI)为活性成分,通过浸渍法制备固态胺吸收剂,采用双流化床作为反应器,连续分离气体中的CO₂。实验结果表明,所采用的双流化床反应器能够实现两反应器间固态胺颗粒的连续稳定循环,长期连续分离CO₂的效率为84.4%;吸收反应器通入约1%的水蒸气后,捕集效率提高到约97%。     

3MWth煤化学链燃烧装置的设计计算与分析

选用钛铁矿作为载氧体,对以煤为燃料的化学链燃烧系统的设计原理和方法进行了研究,并基于质量衡算、能量衡算、反应动力学和流态化理论编写了热力计算平台。利用该平台设计了额定热输入为3 MWth的煤化学链燃烧装置,获得了系统循环流率、气量分配、设备尺寸等结果;并研究了系统热量分配特性,发现该反应器能够实现自热运行。讨论了循环流率、钛铁矿转化率之差、过量空气系数和热输入对反应器装置自热运行的影响。结果表明,为保证化学链燃烧装置实现自热运行,系统的实际循环流率和热输入应分别大于4 kg/(s·MWth)和2.4 MWth,而过量空气系数应小于1.9。该工作为以煤为燃料的化学链燃烧示范装置的建造与运行奠定了基础。     

加入甲烷促进选择性非催化还原反应的机理验证和分析

通过敏感性和反应途径分析,修正了?A机理模型的部分反应参数,并利用实验结果及文献数据进行了验证,进而利用修正后的机理模型对加入CH4的选择性非催化还原(SNCR)反应进行深入分析。分析结果表明修正后的模型可准确模拟加入CH4的SNCR反应。在SNCR反应中加入CH4,其氧化反应使得OH和HO2等基元含量增加,激发了NH3形成NH2,在较低温度下促进了SNCR反应,减少了氨泄漏。CH4与NH3的氧化过程形成竞争,导致较高喷氨量时反应温度窗口向高温拓展。对固定氮总量(nNO+ )和nTFN+nCO的分析表明,加入250 mL/L左右的CH4可起到最佳效果。加入CH4还使SNCR反应速率大大加快,从而缩短了反应时间。相对于常规SNCR反应,在合适的反应温度下,加入CH4不会使N2O、NO2的产量增加,也不会产生明显的CO,nTFN和nTFN+nCO的排放量显著减少。     

煤粉热解组分析出特性的实验研究和DAEM模拟

为研究煤粉热解各组分的析出特性,在TGA-FTIR联用实验台上对宝日希勒褐煤和包头烟煤进行了热解实验研究,对CH4、CO2、CO和HCN进行了测量,并对采用分布活化能模型(DAEM)模拟总体挥发分和各组分的析出进行了分析.结果表明,CH4的析出浓度曲线呈对称的单峰分布,而CO、CO2和HCN的析出浓度曲线不规则,DAEM模型可适用于整体挥发分的模拟,也可时CH4的析出进行较准确的模拟和预测,但不适用于CO、CO2和HCN的模拟.CH4、CO2、CO和HCN析出温度主要由各自官能团分解键能决定.宝日希勒褐煤总体挥发分含量高于包头褐煤,然而挥发分中CH4和HCN的含量低于包头烟煤.     

F_T燃料_电联产系统集成特性分析

建立了煤气化炉、F-T合成反应器和发电单元的模型,对基于煤气化的单纯IGCC发电系统、F-T燃料合成系统及F-T燃料/电联产系统进行了热力性能计算,并对F-T燃料/电联产系统的集成特性进行分析.分析结果表明,F-T燃料/电联产系统方案可通过降低余热锅炉内平均换热温差改善热能的梯级利用,提高联产系统的能量利用率;简化了尾气循环工艺流程的F-T合成单元,易于气化单元和发电单元的压力匹配,且可有效拓宽化电比的调节范围,最高达到2.3.     

扩散吸收式制冷装置的原理及在实验教学中的应用

文章介绍了扩散吸收式制冷装置的研制背景、组成、工作原理及应用情况。在实验教学中设计出开放式实验装置,不仅加强学生对扩散吸收式制冷系统的基本原理的理解,而且培养了他们的动手能力,更有利于他们创新思维意识和综合工程实践能力的提高。