管式固体氧化物燃料电池机理模型与性能分析

针对Siemens-Westinghouse公司阴极支撑型(AES)管式固体氧化物燃料电池,耦合电极内部离子传导、电子传导、气体扩散、热量传递及电化学反应过程，建立了全面考虑活化极化、欧姆极化与浓差极化损失的管式SOFC横截面方向二维微观机理模型。模型计算结果与文献中实验数据吻合较好，模拟结果表明：电池横截面方向的组分浓度和电流密度的分布与SOFC的运行工况密切相关。连接器的存在和尺寸对电池工作性能均有较强影响。对于所研究的阴极支撑型SOFC，电池性能会受到氧气在多孔阴极中扩散过程的限制，改善多孔电极的微观结构可有效提高电池运行性能。     

高浓度CO_2下CaCO_3循环煅烧试验与模拟

建立了高浓度CO2气氛下CaCO3循环煅烧过程数学模型,利用钙基吸收剂多次循环煅烧试验对模型进行了验证,在此基础上分析了CO2浓度、吸收剂种类、粒径和循环次数等参数对CaCO3煅烧的影响。结果表明:CaCO3分解温度随气相中CO2含量的增加而增大;在高浓度CO2下,随循环反应次数的增加,吸收剂循环反应活性下降,使得所生成的CaCO3质量也随循环次数的增加而减少,致使CaCO3煅烧完全所需时间会随循环反应次数的增加而减少。     

洁净燃煤发电系统热力性能计算软件编制

根据过程系统工程的思想,利用模块化建模方法,对洁净燃煤发电系统建立了典型设备的数学模型库及各种工质热力性质计算函数库。运用Visual Basic程序开发工具开发研制了界面友好,使用方便,组态灵活,可扩展性强的洁净燃煤发电系统热力性能计算软件。对我国洁净燃煤发电系统电站的选型、设计以及优化分析具有较高的实用价值。     

CaO循环吸收CO2的实验研究

对CaO与CO2的循环反应特性进行实验研究,分析了影响CaO转化率的因素及CaO转化率随循环次数的变化趋势,实验结果表明：CaO转化率随温度和CO2体积分数的增加而增加,颗粒粒径对其影响较大;CaO转化率随循环次数的增加而降低,在循环次数达到一定值后,CaO转化率降低到某一值后不再发生较大的变化,在不同温度下,CaO转化率随循环次数的增加而降低的趋势有所不同。     

基于钙基的吸收增强式水气变换反应实验研究

利用CaO能同时催化水气变换反应和吸收CO2的双功能特性,在流化床反应器上进行了基于钙基CO2吸收剂的吸收增强式水气变换过程的实验,研究了反应温度、H2O/CO比对水气变换反应的影响,讨论了石灰石对水气变换的催化作用,分析吸收剂循环反应活性下降特性并进行了乏吸收剂水蒸气活化改性实验。实验结果表明,在400～600oC范围内,升高温度同时提高CaO的催化和CO2实验吸收能力。增加H2O/CO比例有利于水气变换反应中CO转化率的提高,但当H2O/CO比例高于2时,水蒸气对水气变换的促进作用减弱。石灰石只有在高于700℃时才体现出一定的催化效果。钙基吸收剂催化活性和CO2吸收能力均随循环次数的增加而下降,通过水蒸气活化可以部分恢复CaO反应活性,提高钙基吸收剂在吸收增强式水气变换循环过程中的利用效果。     

热力系统仿真中虚拟现实技术的应用

作业工面高新技术,虚拟现实技术是计算机技术、自动化技术、传感器技术和人机和谐交互技术的完善结合,已成为新兴的研究热点,并在某些领域得到应用。本文从虚拟现实技术和过程仿真技术的特点,以热力系统为研究对象,论述了虚拟现实技术在仿真领域的应用,探讨虚拟现实技术在热力系统仿真的应用可能、技术基础、实现途径和设计方法,同时陈述有待解决的关键问题。     

P200型PFB锅炉性能计算分析

建立增压流化床燃烧联合循环（PFBC－CC）中采用的典型设备P200型PFB锅炉性能计算模型;并利用该模型对某PFBC系统中的PFB锅炉在4种不同工况的性能进行了计算分析,在系统计算中得到P200型PFB锅炉各受热面如包墙水冷壁、埋管蒸发器和高、低温过热器的换热量Q、传热面积A、床高H等数据,全面分析研究了关键热力性能参加过剩空气系数α、床温Tb、钙硫摩尔比γ等对PFB锅炉性能的影响,进而提出PFB锅炉选择设计参数时应遵循的原则。     

利用快速升温大尺寸热重分析对松木热解特性的研究

设计搭建了能实现快速升温功能的大尺寸热重分析(macro thermo-gravimetric analyzer,macro-TGA)实验台,对大尺寸松木样品的热解特性进行了研究.该实验台可以对大尺寸样品(1～40 mm)热解过程的质量、温度信号进行在线测量,有快速升温和匀速升温两种工作模式,其中快速升温模式瞬时升温速率可达2 500℃/min,匀速升温模式升温速率可设定为1～40℃/min.实验结果表明,快速升温模式下热解目标温度为700℃时,5 mm样品热解反应达到80%转化率用时小于2 min,远小于20℃/min匀速升温工况时的9 min.对于尺寸小于10 mm的样品,其热解过程由反应动力学控制,对于尺寸大于20 mm的样品,热解由样品内部的传热控制.采用单组分一步全阶段一阶反应模型对5 mm样品的热解动力学参数进行了求解,结果表明,随着目标温度的上升,样品热解活化能下降,反应活性上升.     

煤粉燃烧中NO_x的预测:参数数据库及CFD实践

在前期工作中开发了新的煤粉燃烧NO_x预测模型,使用CO,H2浓度表征碳氢化合物含量来刻画NO_x的均相还原,编写程序以UDF的形式将NO_x模型、包含气化反应的焦炭燃烧模型嵌入Fluent中,实现新的NO_x模型与先进湍流、辐射换热模型的耦合计算。在此基础上,进一步改造完善沉降炉、一维炉实验平台,开展不同煤种、不同工况下的燃烧实验,获得高质量的实验数据。使用新的NO_x预测模型对各工况进行模拟、对比,建立适用于不同煤种的模型参数数据库。最后将新的NO_x模型及参数数据库应用于四角切圆锅炉、对冲火焰锅炉以及W火焰锅炉的CFD计算中。结果表明新的NO_x模型可以合理预测不同煤种、不同炉型、不同运行条件下NO_x的生成与还原,这就为锅炉、燃烧器的低NO_x设计、改造与优化奠定了基础。     

SOFC-MGT混合发电系统的半实物仿真方案研究

提出了一种固体氧化物燃料电池(SOFC)-微型燃气轮机(MGT)混合发电系统的半实物仿真和预集成方案.该方案以基于模型的燃烧器和涡轮增压器分别作为SOFC模拟器和MGT模拟器,克服了现有的试验系统均只适用于单一工作方式和传统的慢速迭代控制算法的缺点,可以兼容增压型和常压型两种工作模式,适用于正常运行、启动、部分负荷和瞬态等多种工况的模拟.通过对比传统的慢速迭代控制算法开发模式,探讨了基于Matlab/xPC Target和PowerPC5xx的快速控制原型的V型控制器开发模式.