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对300 MW循环流化床锅炉(circulating fluidized bed,CFB)高温分离器入口长烟道和短烟道内的气固流动特性进行了试验研究及数值模拟。应用高速摄影机,拍摄了示踪粒子在2种结构的入口烟道中的运动轨迹,并进行了示踪粒子运动轨迹的数值模拟。通过示踪粒子的轨迹分析,得到不同结构的分离器入口烟道对固体颗粒的加速性能。分析结果表明,长烟道内颗粒速度的增幅性能比短烟道内颗粒的增幅性能好,但前者压降比后者要大。相同工况下,配长烟道的分离器的分离效率要高于配短烟道的分离器的分离效率,但前者的压降要高于后者。
对一台1 000 MW超超临界机组双切圆锅炉的燃烧过程进行数值模拟,分析过量空气系数、AA风率、燃烧器投运方式及锅炉负荷等因素对NO排放的影响特性。计算与分析结果表明:燃烧过程中,炉膛内形成2个旋向相反的椭圆形流场。在炉膛下部,温度场与流场表现出很好的协同性。随着高度的增加,温度场与流场的协同性不断减弱;根据NO浓度沿炉高方向的变化规律,可以将炉膛沿炉高分为浓度迅速升高、浓度迅速下降和浓度缓慢上升3个区段;过量空气系数越小,NO排放越少;AA风率越高,炉膛出口NO排放越少;燃烧器的投运方式是影响NO生成的一个关键因素,在各负荷下,与投入上部燃烧器相比,投入下部燃烧器时NO排放量少。
多喷嘴对置式水煤浆气化炉内气体浓度的变化与炉内流场分布以及气化反应过程密切相关。采用自行研制的水冷探针及气体预处理系统,对实验室小型四喷嘴气化炉炉膛中主要气体(CO2, CO, H2, O2, CH4和Ar)的体积浓度分布在常压下进行了热态测试。试验结果表明:相同操作条件下沿炉膛轴向和径向气体浓度差异明显,由炉壁至炉膛中心,CO2、O2浓度逐渐增加,CO、H2浓度逐渐降低;喷嘴平面上、下气体组成差别很大,沿气流方向越靠近炉膛出口,这种差异越小。
在循环流化床单床与循环流化床双床试验台上,对神华煤在不同空气煤比下的气化特性进行了试验研究。在同等试验条件下,单床气化时碳转化率随空气煤比的增加呈先增后减趋势,而双床气化呈单调上升趋势,单床与双床气化时,碳的总转化率最高均可以达到97%左右。循环流化床单床气化的化学热损失是双床气化化学热损失的2.3倍,双床煤气化系统的热效率高于单床煤气化系统,双床气化时煤气有效成分(CO、H2与CH4之和)最低体积浓度是单床气化时有效成分最高体积浓度的1.6倍,双床气化时的最低煤气热值为单床气化时最高煤气热值的2.7倍,循环流化床双床煤气化是无纯氧条件下获取中高热值煤气有效的途径之一。
将基于案例的推理应用于发电设备以可靠性为中心的维修(reliability centered maintenance,RCM)分析过程,通过修改类似设备的RCM分析案例,可以缩短RCM分析时间,简化RCM分析任务。在发电设备RCM分析案例推理应用过程中,使用框架结构作为案例表示,根据发电设备的系统划分建立案例库,采用最相邻近法作为案例检索策略,通过设定阈值实现案例库的维护,最后对汽动给水泵RCM分析案例进行了案例推理。同时,采用一种基于模糊粗糙集的属性约简方法,对发电设备的性能特征进行约简和权重分配,减少了案例存储空间,简化了案例检索算法的复杂性,避免了人的主观性对权重分配的影响,提高了案例检索效率,并将该方法应用于汽动给水泵的性能特征约简。
为避免动力学补偿效应和弥补以线性相关度作为判据的不足,提出一种基于多重扫描速率法的动力学求解方法。通过多重扫描速率法实现动力学参数的分离求解,并通过基于单个扫描速率法的微分法和基于多重扫描速率法的等转化率法相结合的方法,以活化能为判据确定最概然机制函数。对不同煤种共11个煤样进行了实验和分析,结果表明,燃烧特征数和活化能呈现规律性的变化,褐煤和烟煤遵循圆柱形对称的三维扩散机制,贫煤、无烟煤和石煤则倾向于随机成核和随后生长机制。结果可以很好地反映和区分各煤种的理化及燃烧特性,因此说明该方法是可行的和可靠的。
在自行研制的试验台上对尿素作还原剂及Na2CO3作添加剂的选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝工艺进行实验研究,并对NOx的各种成分进行分析。无添加剂时,在800~975 ℃范围内,随温度的升高NO的浓度先降低后升高,N2O的浓度先升高后降低,转折点为900 ℃。随着氨氮比h 的增大,NO的去除率增大,N2O的浓度随之升高,900 ℃下NO去除率在氨氮比为2.0时,高达90.46%,但总NOx去除率受N2O的影响要低得多。有Na2CO3作添加剂时,随着Na2CO3添加量的增大,N2O的浓度逐渐减小,NO的浓度在较低温度时先减小后增大,较高温度时一直增大,但变化幅度要比N2O小。Na2CO3作添加剂去除了N2O,且没有对NO的去除形成很大影响,在氨氮比为1.5时,900 ℃条件下可将总NOx去除率从30%提高到70.45%。Na2CO3作添加剂对工艺的影响是产生活性基元和去除尿素分解生成的HNCO联合作用造成的,但会引起烟气变为碱性。
测量了3种不同粒径(23、51和76 nm)的CuO –水纳米流体在层流状态下的管流对流换热系数,对比不同纳米颗粒粒径对层流区对流换热的影响。实验结果表明,在液体中添加纳米粒子增大了液体的管内对流换热系数,且在相同雷诺数条件下,23 nm粒径的纳米流体对流换热系数要比其他2种粒径的纳米流体对流换热系数高出大约10%。基于有效介质理论和分型理论,得出新的纳米流体有效导热系数关联式,使用此关联式计算对流换热系数能够得到更加精确的实验方程。
基于连续螺旋折流板换热器的三维模型,采用RNG k-e湍流模型,借助计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件对壳侧流动与传热进行了数值模拟。结果表明:同壳侧流量下,螺旋角为15°的连续螺旋折流板换热器的壳侧换热系数和压降略大于弓形折流板换热器,其余各连续螺旋折流板换热器的壳侧换热系数和压降均小于弓形折流板换热器;随螺旋角的增大,连续螺旋折流板换热器的壳侧换热系数和压降减小。通过对连续螺旋折流板换热器壳侧流体温度和速度分布的分析发现,靠近中心假管的换热管换热性能优于其他区域的换热管。最后对连续螺旋折流板换热器螺旋角的选择提出了建议。
为实现蒸发冷却汽轮发电机冷凝器的优化设计,以eC21F为蒸发冷却介质,对不同结构的强化管管束的凝结换热性能进行了试验研究。结果表明:翅片管和光管相比,具有显著的强化传热能力,适当地提高冷却水流速和降低冷却水入口温度,可以提高传热系数,但也相应地增大了液膜厚度,不可能无限制地提高传热系数,因此,要根据实际情况选择合适的流速和入口水温,以实现冷凝器的传热优化,更好地满足汽轮发电机的实际运行工况的需要。
针对时差定位法受不同模式波速度差异及波形传播畸变等因素影响的问题,将神经网络技术应用到声发射源定位中。在通常的BP小波神经网络中,BP算法实质上是一种基于梯度下降法的局部搜索算法,易使网络陷入局部最小值而使得搜索成功概率较低。作为改进,利用粒子群算法对小波神经网络中的参数进行优化,然后再利用基于粒子群优化的小波神经网络进行声发射源定位。仿真实验结果表明,选择合适的网络结构和输入参数,粒子群优化算法可以准确定位碰摩位置,且计算更加简单有效,具有良好的应用前景和进一步研究的价值。
将水葫芦如何高效水解成还原糖,是限制其发酵制取酒精和氢气等清洁燃料的关键步骤。采用有机成分分析仪、色质联机和红外分析等方法,探索微波碱化预处理对水葫芦酶水解的促进机制。发现微波碱化预处理后水葫芦中纤维素少量降解成纤维二糖等,半纤维素显著降解成低聚木糖等,蛋白质显著降解成氨基酸等,木质素降解成丙炔酸和苯酚等;再经过酶水解后大量纤维素和半纤维素分别降解成葡萄糖和木糖等。在微波功率700 W加热150 s条件下碱化预处理水葫芦,使其酶水解的还原糖产量由3.93提高了2倍,达到11.66 g / 100 g水葫芦,还原糖产量达到理论值的20.19%。