燃煤耦合污泥发电过程重金属、砷和硒迁移转化试验研究

污泥成分复杂,其重金属等痕量元素的质量浓度普遍高于电厂入炉煤。为了解燃煤耦合污泥发电过程中重金属和As、Se的迁移转化行为,在某600 MW机组四角切圆锅炉上进行了污泥实炉掺烧试验,在未掺烧污泥和掺烧污泥2个工况下,通过对入炉煤粉、污泥、石灰粉、炉渣、飞灰、脱硫石膏、脱硫废水和烟囱气进行采样分析,得出各痕量元素在不同输入、输出物质中的质量浓度和质量分配,预测了由掺烧污泥引起的燃煤电厂重金属、As和Se的环境排放增加风险。结果表明:煤和污泥燃烧后绝大部分痕量元素转移至飞灰和炉渣中,挥发性元素Hg、Cd、Pb、As和Se在脱硫石膏中的富集比率明显高于非挥发性元素Zn、Ni、Co、Mn和V,挥发性最强的Hg约有30%被脱硫系统捕集;掺烧1%污泥没有显著影响10种重金属、As和Se在输出物质炉渣、飞灰、脱硫石膏和烟囱气中的质量浓度和质量分配比率,烟气中Hg的质量浓度满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—2011）的排放限值;在掺烧污泥过程中,应定期对入炉污泥、煤粉和烟囱气中的重金属、As和Se的质量浓度进行监测,以防止排放量大幅增加。     

掺气挑坎、水流佛氏数及坎后空腔负压对空腔积水的影响

掺气减蚀是使泄水建筑物免遭空蚀破坏的重要措施.为提高掺气减蚀效果,应避免掺气空腔出现严重积水,使水流存掺气空腔内充分掺气.影响掺气空腔积水的因素众多且复杂.本文通过本文作者建立的掺气坎射流曲线方程和掺气空腔积水方程,分析计算了掺气坎坎高、挑角、水流佛氏数、空腔负压对射流空腔积水的影响.计算结果表明,在一定范围内增大掺气坎坎高和挑角对减弱掺气空腔积水是有利的;水流佛氏数增大.空腔积水减弱;空腔负压大,则积水严重.研究成果可为掺气坎的没计提供参考.     

电子膨胀阀掺气超空化降噪优化

空调、冰箱等电器被认为是室内环境的噪声的主要来源,特别是制冷剂的流动产生的噪声.运用掺气超空化理论,对传统电子膨胀阀进行结构优化,通过加装旁通管将蒸发器入口处的制冷引入到电子膨胀阀出口进行掺气,形成超空化现象,提高制冷剂局部压力,有效地抑制两相流中气泡的破裂,对比分析了优化改进后制冷剂的流动状态、局部压力、湍动能及气相体积分数.综合各方面因素发现,改进后制冷剂的流动噪声降低了3.16 dB.说明掺气引起的超空化能够有效地抑制制冷剂的流动噪声,在一定程度上对工程设计具有重要意义.     

电子膨胀阀掺气超空化降噪优化

空调、冰箱等电器被认为是室内环境的噪声的主要来源,特别是制冷剂的流动产生的噪声.运用掺气超空化理论,对传统电子膨胀阀进行结构优化,通过加装旁通管将蒸发器入口处的制冷引入到电子膨胀阀出口进行掺气,形成超空化现象,提高制冷剂局部压力,有效地抑制两相流中气泡的破裂,对比分析了优化改进后制冷剂的流动状态、局部压力、湍动能及气相体积分数.综合各方面因素发现,改进后制冷剂的流动噪声降低了3.16 dB.说明掺气引起的超空化能够有效地抑制制冷剂的流动噪声,在一定程度上对工程设计具有重要意义.     

泄洪洞掺气水流的数值模拟研究

掺气减蚀段流场为水气两相流,掺气空腔后水气混掺剧烈,数值模拟难度大,尤其是临底掺气浓度,查阅的文献中计算结果普遍偏大。结合泄洪洞掺气设施对掺气水流进行数值模拟研究,通过二维流场模拟对不同的两相流模型和特征参数进行比较,总结出掺气水流的模拟方法。采用Eulerian模型对掺气水流进行三维全域流场模拟,对比分析水面线、通气量、掺气浓度等水力参数,计算结果与实测数据吻合较好,临底掺气浓度分布与实际情况相符,突破了掺气水流的模拟瓶颈,该模拟方法可为实际工程服务。     

污泥掺烧对燃煤机组锅炉效率及环保系统的影响

针对1台1 000 MW超超临界燃煤锅炉开展污泥掺烧过程中锅炉效率、重金属分布规律的试验研究与工程应用。试验污泥为生活污泥,含水率40%,掺烧比例为5%, 7%, 10%和12%,负荷为500 MW, 750 MW, 1 000 MW。通过采集现场飞灰、炉渣样品,在试验室进行飞灰和炉渣重金属浓度分析。研究结果表明:污泥掺烧后对锅炉效率影响比较小,固体不完全燃烧损失和灰渣物理热损失都比较小;高卡印尼煤为强结渣燃料,严重沾污性煤,因此现场燃用高卡印尼煤时,要加强锅炉吹灰。现场试验还获得了大量飞灰、炉渣在不同负荷及污泥掺烧比例下的重金属分布规律。     

侧墙掺气坎空腔长度初探

侧空腔长度是侧墙掺气坎设计时考虑的重点内容。采用模型试验和三维数值模拟,对侧墙掺气坎空腔长度的影响因素进行了探讨。结果表明,用紊流数学模型来模拟泄水道反弧末端侧墙掺气坎的空腔长度是可行的;侧墙掺气坎空腔长度不仅与侧墙掺气坎的体型尺寸有关,还与底部掺气坎的体型尺寸有很大关系。在设计侧墙掺气坎时,需同时考虑底部掺气坎的尺寸。     

300 MW燃煤电厂污泥掺烧技术研究及应用

针对300 MW燃煤电厂进行污泥掺烧过程中出现的关键问题进行了研究,提出了相应的解决措施,同时针对目前燃煤电厂掺烧生活污泥需要注意的问题进行了分析。研究结果表明:掺烧比例控制在10%以内,污泥掺烧对于煤的元素成分影响不大,对飞灰浓度影响不大,不会造成省煤器等受热面磨损加剧;掺烧比例控制在10%以内,烟囱出口处粉尘浓度NOX和SO2都能满足超低排放要求,脱硫石膏、脱硫废水、脱硫浆液、飞灰和炉渣中重金属满足相关环保标准排放要求。建议定期开展来厂污泥成分化验,定期监控飞灰、炉渣和脱硫石膏中重金属成分。     

三峡工程泄洪深孔体型及掺气设施研究

本文综述了二十余年来对三峡工程泄洪深孔体型开展的试验研究工作,包括深孔有压段体型、陡槽方案、突扩跌坎式掺气设施、跌坎掺气设施等.研究成果不仅为三峡工程泄水建筑物体型设计和施工提供了依据,也加深了对坝身泄水建筑物体型水力学问题的认识,并为类似水工建筑物体型设计提供了宝贵的研究成果.     

减免空蚀掺气浓度的试验研究

本文在直流式水洞中用先进的量测仪器设备对减免空蚀的最低掺气浓度进行了系统的试验研究。通过对不同掺气浓度、不同配合比混凝土试件的空化空蚀试验，提出减免空蚀最低掺气浓度与高速水流速度的关系，给出不同掺气浓度时空化区的流态，比较了空蚀区掺气与不掺气情形的时均压力，并系统地观察了空化空蚀噪声随掺气量的变化。     

溢洪道掺气坎槽后掺气水流三维数值模拟研究

高速水流泄水建筑物的某些过流部位常常发生严重的空蚀破坏,掺气减蚀是防止溢洪道空蚀破坏的重要措施。本文采用k-ε混合湍流模型封闭雷诺应力方程,利用双流体欧拉法处理自由表面及相间的相互作用,在相间作用力本构方程的构建上考虑了湍流扩散的影响,对溢洪道掺气挑坎掺气水流进行水气两相流三维数值模拟研究。研究了溢洪道沿程及断面的掺气浓度分布规律、掺气空腔特性、单宽掺气量和水面线等,探讨了掺气坎坎高、坡度、来流流速与掺气量的关系。数值模拟结果与物理模型试验结果吻合较好,验证了双流体欧拉法研究溢洪道掺气水流的可行性。研究成果为类似工程设计提供参考依据。     

高速水流空化区和空蚀区掺气特性的试验研究

本文用先进的量测仪器在浙江工业大学水力学实验室直流式水洞中分别对高速水流空化区、空蚀区的掺气特性进行了较为系统的试验研究.实测了空化区掺气前后压力的变化,分析了压力波形的可压缩流特征以及马赫数与压缩比的关系;实测了空蚀区不同掺气浓度的时均压力分布,分析了压力随掺气浓度的变化及背压对空蚀的影响;提出减免空蚀的最低掺气浓度与流速的关系,比较了掺气前后水流的空化数.     

明渠完全掺气水流水力特性数值模拟研究北大核心CSCD

明渠自掺气现象常见于水利工程,当水流流速较高时,空气在较大的紊动作用下会扩散至水槽底部形成明渠完全掺气水流,水流掺气对水力特性有较大影响。目前对掺气的研究大多通过模型试验,而模型试验又存在难以忽略的缩尺效应。本文采用混合模型、紊流模型和浓度方程建立了一套水气二相流数值模型,利用有限差分方法进行离散求解。采用明渠自掺气试验对该数值模型进行验证,掺气浓度和水流流速的数值模拟结果与试验数据吻合良好,说明本文建立的数值模型能有效地模拟明渠完全掺气水流水力特性。进一步研究发现,对于明渠完全掺气水流,掺入水体的空气受强烈紊动作用可以到达水槽底部,使得壁面对掺气水流阻力作用减小,造成掺气水流流速明显大于相应非掺气水流流速。     

槽形挑坎结合局部陡坡型掺气坎设施在瀑布沟水电站泄洪洞中的应用

为解决大渡河瀑布沟水电站泄洪洞大流量低Fr数缓坡泄洪洞掺气坎空腔易回水问题,通过1:35水工模型试验,对新型的梯形槽坎+缓坡平台+局部陡坡型的掺气设施进行了对比试验研究.结果表明该形式的掺气设施是一种较优的布置形式,其适应的水位范围较大,掺气效果明显,无需加设排水设施;在库水位840m以上时各级掺气坎积水基本消除.进一步说明了该款掺气设施能适应本工程缓底坡、大流量及低Fr数流动的掺气要求.该体型掺气设施对类似工程的设计及修复具参考价值.     

高水头大流量泄洪洞侧壁掺气设施水力特性研究

本文利用模型试验方法,对高水头大流量泄洪洞高流速明流洞段边墙掺气设施的水力特性开展了系统研究。在分析侧壁掺气效果的影响因素及下游边墙水翅成因的基础上,提出了两种防水翅侧坎体型,该体型通过控制侧空腔长度沿水深方向的变化,在保证掺气效果的同时能有效抑制侧墙水翅的形成。研究还表明,设置侧壁掺气设施一般会影响底部掺气效果,应对掺气底坎和侧坎进行整体优化。最后,基于对侧坎水力特性的综合分析,提出了侧壁掺气设施体型设计原则及优化方法。     

明渠水流自掺气对断面平均流速的影响

建立了求解明渠自掺气水流断面平均流速的理论公式，计算表明当气泡扩散到槽底，断面平均流速就增大，否则，掺气对断面平均流速影响不大；对断面平均流速的理论公式进行分析，从理论上说明了自掺气水流的速度分布必然存在一个自底面向水面方向不断增大，然后再逐渐减小的过程。分析了掺气对流速影响的原因，认为掺气水流断面平均流速增大主要是由于气泡进入了剪切层，导致掺气水流抗剪强度降低所致，而流速分布在上区减小是由于掺气使气体边界对速度的影响深入到了水流内部所致。     

高水头冲沙放空洞边墙空蚀破坏原因探讨

有压接无压突扩突跌掺气设施掺气效果关系到工程泄洪安全.结合工程实例,通过模型试验对突扩突跌掺气水流流态、掺气空腔形态、壁面压力分布及水流空化特性等水力特性进行测试与分析.研究表明,高速水流突扩后冲击渐扩边墙起点附近,水流反射脱离壁面后引起局部压力条件恶化,同时,该处掺气空腔长度不足,边壁掺气浓度偏小,没有很好起到掺气减蚀作用,从而导致边墙空化空蚀发生.研究成果可为工程成功修复提供重要参考.     

两流体模型中气泡粒径对掺气浓度预测结果的影响

利用两流体模型，通过对水气两相流的数值模拟，研究了明渠水气两相流中气泡粒径对掺气浓度的预测，得到了气泡粒径越大，其上逸速度越快，近壁掺气浓度越低的规律，从而得知存在于近壁面的气泡主要是小粒径的气泡，提出了设计掺气槽时，除满足掺气量外还应满足掺气粒径要求的工程建议。     

考虑气网掺氢与低碳奖赏的气电耦合系统优化调度

针对气电耦合系统的优化调度问题,建立含气网掺氢的气电耦合系统模型,并考虑电制氢的精细化模型、掺氢气网的运行状态变化和严格的掺氢安全限制;同时在阶梯型碳交易机制的基础上,提出赏罚阶梯型碳交易机制,在碳配额出现剩余时设置阶梯型奖赏;进一步地综合考虑碳交易成本和运行成本,建立气电耦合系统低碳优化调度模型。最后,基于改进的IEEE 39节点电网模型和比利时20节点气网模型组成的系统进行仿真,采用CPLEX求解器对调度模型进行求解。通过分析对比4种调度场景的结果,验证了所提模型在降低碳排放、控制总成本和消纳弃风方面的有效性,分析了掺氢气网中不同热值计算方式和奖赏基准价格对调度结果的影响,并进行了奖赏基准价格的参考定价分析。     

含氢能气网掺混输运的综合能源系统优化研究

电转气技术的发展缓解了弃风弃光问题,提高了电网和天然气管网的耦合性。在保证安全的前提下,将制得的氢气掺混进入天然气管网进行远距离运输,使天然气管网成为可再生能源的搬运工,能充分缓解能源的时空供需矛盾,提高能源利用率和系统经济性。文中建立了掺氢电-气综合能源系统经济性分析模型,针对华中地区某电-气综合能源系统分析了不同掺氢比下的系统经济性,并与不同储氢容量的本地储氢系统进行了对比。结果表明气网掺氢和本地储氢均能提高系统的经济性,且气网掺氢收益优于本地储氢。但掺氢会导致电网侧的成本和气网侧的收益同时上升,实际运行中须综合考虑燃气定价策略与系统气网结构选择最大掺氢比,从而使系统经济性达到最优。