微型缩放喷管中氢气/空气预混燃烧实验研究

在最大内径2mm,喉部内径1mm的微型缩放喷管中进行氢气/空气的预混燃烧实验,获取稳燃范围、壁面温度、火焰起始位置等燃烧特性。缩放的喷管结构相比于等直径的圆直管和T形管拓展了稳燃范围,合适的当量比下,入口流速在3.4~41.4m/s的范围内火焰根部能稳定在缩放段燃烧。壁面温度和火焰位置受到流速和当量比的双重影响。壁面温度最大值出现在燃料稍有富余,当量比为1.4时。火焰起始位置随流量的增大向下游移动,随当量比的增大先向上游移动后向下游移动。通过选择合适的当量比和流速,能控制微喷管内的燃烧温度和位置,为微推进、微喷射等系统的设计和改进提供依据。     

绝热燃烧室内弛放气燃烧特性的实验研究

为保证多联产系统中燃气-蒸汽联合循环发电系统稳定运转,使燃料气能够稳定、充分地燃烧,确保燃气轮机的安全运行,通过设计的实验系统,对弛放气燃烧特性进行了系统的实验研究。采集了在燃烧喷嘴直径一定、燃气流量一定的条件下,弛放气在绝热燃烧室内扩散燃烧时的温度和燃烧产物浓度随过量空气系数变化的数据,得到了在不同过量空气系数下燃烧室内径向温度分布和轴向温度分布的数据及燃烧产物浓度的变化规律。为多联产系统燃气-蒸汽联合循环发电系统控制方案的制定提供了依据。     

交叉射流分级燃烧器中CH4柔和燃烧特性分析

柔和燃烧具备燃烧稳定、烟气出口温度均匀、NO和CO排放低的特点,有望成为新一代燃气轮机燃烧技术.因此,开展柔和燃烧技术应用于燃气轮机燃烧室的探索研究非常必要.烟气温度、氧浓度及其与新鲜空气的掺混对柔和燃烧的发生及燃烧性能有重要影响.为此,基于轴向分级概念建立燃烧器,通过精确控制烟气回流比例和当量比使得烟气的流量、温度、氧浓度连续可调,设计合适的燃烧器结构型式使得烟气在掺混区和燃料、空气以交叉射流方式掺混.通过数值模拟结合实验的方法,从流动、热力学角度研究分析了回流比例、当量比对OH’分布、火焰稳定性、NO/CO排放等燃烧性能的影响规律和机制.实验以甲烷为燃料,在回流比例r=0.5、当量比(面)=0.6工况下获得最佳的污染物排放性能:NO为6mg/m3,CO为5mg/m3.研究结果将为柔和燃烧在燃气轮机燃烧室上的应用提供理论依据和基础数据.     

微尺度燃烧中的温度及热回流分布

以氢气/空气预混气在2mm等径石英管中的当量比燃烧为对象,采用试验和数值模拟相结合的方法研究燃烧器及其内部的温度及温度梯度,分析热回流在来流气预热中的作用。在管子上游入口段,燃烧器外壁温度随环境热风温度和气流总流量的变化不大;最高外壁温度则随热风温度和气流总量的增加而明显升高。外壁上的热回流区域随着气流总流量增加而延长。在燃烧区域附近,管壁温度沿径向向外递减,温度轴向梯度可达105K/m,形成更强热回流。在燃烧器内部,径向截面上的气体最高温度点随着气流流动不断从外侧向中心移动直到燃烧区域,温度梯度可达106K/m。对于入口预热段和燃烧段中的未燃预混气体,从入口温度升到着火温度的热量主要来自上游火焰的热回流、外侧高温气体的预热和外侧火焰面的预热,前两者都源自气体或管壁的热回流。     

预混气体在泡沫陶瓷多孔介质燃烧温度分布与火焰面移动特性

为了解多孔介质内预混燃烧的温度特性和火焰面传播特性,采用红外热像仪对不同当量比和进口气体速度的甲烷/空气预混气体在泡沫陶瓷多孔介质内的燃烧进行试验研究。泡沫陶瓷材料采用碳化硅、氧化铝和氧化锆,泡沫陶瓷孔径采用394、787和1 181PPM。结果表明,火焰面移动速度和当量比呈反比,受进口气体速度的影响不明显;火焰可以向上游或向下游传播,火焰面移动速度范围为0.35~0.38 mm/s;确定了不同材料和孔径的泡沫陶瓷内的驻定燃烧当量比和自稳定当量比范围。     

燃烧器材料的热物理性质对微尺度催化燃烧的影响

催化燃烧可增强微型燃烧器的工作稳定性。对石英玻璃、刚玉陶瓷、紫铜3种不同材料制作的微尺度催化燃烧器,在0.12～0.36L/min、当量比浓度下进行实验比较。利用贵金属Pt为催化剂,石棉为催化剂载体,氢气/空气预混气体为燃料。实验结果显示,催化燃烧器具有很高燃烧稳定性。使用数值模拟观察燃烧器内部燃烧过程。模拟结果显示石英玻璃和刚玉陶瓷燃烧器存在明显的热点,其在0.12L/min时分别达到约1475K和1427K,而紫铜燃烧器内部的温度较低,一般不超过1200K,且分布均匀。对燃烧器散热分析发现,导热率较低的材料反而散热较高,如石英玻璃燃烧器散热在0.12L/min时高于紫铜燃烧器2.61W。由于不同燃烧器中的反应模式不同,石英玻璃和刚玉陶瓷中主要为气相反应,紫铜燃烧器中主要为两相反应,因此产生上述现象。     

封头加热炉的技术改造

1 问题的提出 4×4 m封头加热炉为用于各类容器封头钢板加热的煤气炉,供2000/5000 t水压冲压,最高使用温度为1 050 ℃。改造后,要求其最高使用温度达到1 200 ℃。现用燃料是发生炉煤气,发热值1 350 kcal/Nm3,要使该炉在原基础上提高150 ℃是很困难的。因此,对该炉进行了如下技术改造。 2 具体改造措施 2.1 烧嘴及燃烧系统的改进 该炉选用4个高速调温自控烧嘴,每只125万kcal,交叉布置在炉子两侧墙上,确保燃烧后热气流循环充满炉膛有效加热区,保证了该炉温度场的均匀性。 (1) GSQ型高速调温自控烧嘴是新型高效燃烧设备,由燃料喷口、燃烧…     

空气槽对微型双通道螺旋型过量焓燃烧器工作特性的影响

为了解空气槽对平板微型双通道螺旋型过量焓燃烧器(Swiss-roll燃烧器)工作特性的影响,采用甲烷/空气预混气,在带有空气槽和没有空气槽的平板Swiss-roll燃烧器中进行燃烧实验。实验结果表明:空气槽有助于扩展微燃烧器的可燃极限,使燃烧器在更大的空气过量系数和更小的甲烷流量下工作,同时增加了燃烧器外壁的温度梯度。另外,对带有空气槽的微燃烧器进行了数值模拟。数值结果表明,高温燃气对未燃混合物有很强的加热作用,一方面使预混火焰面发生倾斜,另一方面使预混火焰在微燃烧器内部的位置随着流速、空气过量系数、外界散热的变化而变化。     

燃料电池热管理系统的动态仿真及控制

质子交换膜燃料电池(PEMFC)在常温启动阶段的电堆升温较慢，性能低效，且冷却液流量与散热空气流量的控制有耦合作用。针对常温启动升温较慢的问题，合理设计热管理系统，提高输出性能；针对冷却液流量与散热空气流量控制存在耦合关系，提出冷却液流量跟随热量控制，线性自抗扰控制空气流量的联合控制策略，实现水泵流量和散热空气流量控制的解耦。仿真结果表明，联合控制策略能够在100 s内将电堆温度从常温升到80℃,且冷却液出入堆温差稳定在5℃;面对输入扰动时，电堆温度的超调量仅为0.5%,且在50 s内电堆温度再次稳定在80℃,超调量仅为比例-积分-微分控制器(PID)的8.82%,响应速度提升50 s。该控制策略能较好地控制电堆温度及冷却液出入堆温差。     

无烟煤粉经循环流化床预热后燃烧特性及NO_x排放特性实验研究

为提高无烟煤燃烧效率和降低NOx的排放,提出借助循环流化床在低空气当量比下燃烧的技术将无烟煤粉预热到800℃以上再进入到下行燃烧室中燃烧的新工艺。在小型实验台上对预热后无烟煤粉的氮氧化物排放特性进行了实验研究。热态实验以阳泉无烟煤为燃料,实验台由提供高温预热燃料的循环流化床和用于预热燃料燃烧的下行燃烧室组成。实验结果表明,预热过程中约有36.9%的煤氮被还原为N2。随着还原区空气当量比和过量空气系数的增加,NOx的排放增加;随着煤粉在还原区停留时间的增加,NOx的排放减少。煤粉预热技术和分级燃烧技术相结合能有效降低无烟煤粉燃烧中NOx的排放。实验中,预热后无烟煤粉的燃烧效率最高能达到97.5%。     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

电解铝整流系统建模与稳流协调控制策略

介绍了大功率直流电解铝供电系统结构,建立了包括电解槽负载模型、饱和电抗器（ＳＲ）模型以及有载调压变压器（OLTC）的整流系统模型,提出了稳流协调控制策略：OLTC可对系列电流进行离散性的粗调,SR可在一定范围内实现对系列电流的连续性微调,两者结合能有效地解决机组投入与退出、阳极效应发生等大扰动下的稳流精确控制问题。基于电磁暂态分析软件包（ＥＭＴＤＣ）搭建了6机组整流系统,对网侧电压波动、负荷波动等工况进行了仿真分析,仿真结果表明：所提协调控制策略能保持直流系统处于最佳的运行状态,可实现电解铝生产过程中电流的平稳。     

基于卡尔曼增益动态修正的动力电池SOC估算

扩展卡尔曼滤波法(EKF)被认为是一种精度较高的电动汽车动力电池荷电状态(SOC)估算法,但是观测方程误差会对SOC估算结果带来影响。对EKF滤波过程进行改进,根据观测方程的误差对原EKF滤波过程增设动态卡尔曼增益修正系数,提出基于卡尔曼增益动态修正的动力电池SOC估算法。仿真结果表明EKF法可以有效克服SOC初始值不准确所造成的估算误差,动态卡尔曼增益修正系数可以进一步减小由于观测方程误差造成的SOC估算误差,使估算误差保持在5%之内。     

多ARM协同架构的智能合并单元设计

为降低合并单元设备成本、增强其智能化和通用化特性,利用多ARM（高级精简指令集处理器）并行处理的优势来构建智能合并单元。采用灵活的模块化方式来进行总体架构的设计,通过光纤接口方式与其他智能电子设备建立基于快速以太网的双向通信,遵循IEC 61850通信标准进行采样值报文和GOOSE报文的高速网络化传输。结合数据处理和报文传输的要求,详细阐述了采样控制和开入开出控制等核心部分的软件处理流程。采样值及GOOSE传输等相关测试结果表明,该智能合并单元工作可靠而稳定,可满足智能变电站中合并单元在实时性强、可靠性高、通信流量大等方面的要求。     

级联Boost变换器输出电压纹波分析

级联Boost变换器含有两个LC滤波器,呈现四阶动力学特性,具有宽输入电压范围的特点。其输出电压纹波与电感、开关周期、电容和负载等因素有关,其中输出电压纹波受电容等效串联电阻影响较大。采用时间平均等效原理对级联Boost变换器进行直流稳态分析,分析了两个电容等效串联电阻对输出电压纹波的影响,由理论分析可知电容C1的等效串联电阻对输出电压纹波影响较小,电容C2的等效串联电阻对输出电压纹波影响较大。采用谷值电流控制策略,保证了变换器稳定地工作在较高直流电压传输比的情况下,避免了次谐波振荡现象。实验验证了理论分析的正确性。     

碱法提取煤矸石中氧化铝试验条件优化

工业固体废物煤矸石中存在有价值的氧化铝,如能将其替代铝土矿提取氧化铝,则将变废为宝。然而,煤矸石中的铝、硅主要以高岭土形式存在,活性很低,因此需要通过高温破坏煤矸石中高岭土结构,才能将其中的氧化铝转化为可溶于碳酸钠溶液的铝酸钙。为了使煤矸石中的氧化铝尽可能多地溶出,采用正交试验方法分别对采用石灰烧结法提取煤矸石氧化铝的活化和溶出条件进行了优化。试验结果表明：采用石灰烧结法提取煤矸石氧化铝,最佳条件下煤矸石中氧化铝溶出率可高达89.5%,试验所确定的最佳条件可供工业试验参考。     

关于“十三五”配电网发展的思考

配电网直接面向电力用户,是保障电力“落得下、用得上”的关键环节,也是改善民生的重要基础设施。面对“十三五”期间配电网发展“高质量、智能化”的需求,在梳理总结当前存在问题的基础上,从经济社会发展、高供电可靠性要求、分布式能源与多元化负荷接入、外部建设环境变化等角度阐述了配电网发展面临的挑战与机遇,提出了未来配电网发展面临的关键问题,并从规划建设角度提出了应对措施与建议。     

DZM与FM系列铅酸蓄电池在制造过程中的比较

根据多年的实际工作经验,从基本原理、客户要求及电池使用的角度出发,通过不同生产及工艺条件下反应生成物的不同,对DZM与FM系列铅酸蓄电池在生产制造过程中的不同进行了阐述。     

全钒液流电池电解液的制备和性能优化研究进展

全钒液流电池是一种新型的适用于大规模储能的电池,钒电解液是全钒液流电池的重要组成部分,电解液的制备及性能优化是全钒液流电池的一个研究热点。介绍了全钒液流电池电解液的制备和性能优化的研究进展,并展望了全钒液流电池电解液研究的发展方向。     

基于NW小世界的量子进化算法在无功优化中的研究

针对量子进化算法的早熟问题,提出了一种适于电力系统无功优化的NW（newman-watts）小世界量子进化算法。该算法引入了NW小世界网络模型,以一种新颖的随机加边方式动态改变种群个体的邻域拓扑结构,从而保证了整个优化过程中的种群多样性,提高了算法的全局搜索能力。应用该算法对IEEE-14节点和IEEE-57节点系统进行无功优化的仿真分析,结果表明,NW小世界量子进化算法在电网无功优化计算中具有较强的全局寻优能力和较高的收敛精度。