复杂地形下风力机尾流数值模拟研究和激光雷达实验对比

以CFD数值计算和实验相结合的方法,对处于中国西南某多山地区陆上风电场的尾流特性进行研究,验证不同数值方法在复杂地形的适用性。首先采用2台激光雷达,测量目标风力机一个月内的自由来流风速和尾流廓线,在地形上坡加速效应下,不同大气稳定度下目标风力机的自由来流风速廓线均呈负梯度。然后分别采用经典致动盘和改进致动盘法,模拟目标风力机在主风向下的尾流发展。不同于只有风速与压降关系的经典致动盘法,改进致动盘法更考虑了叶片几何和气动参数(尺寸信息、攻角、桨距角、升阻力系数等)。通过与后置激光雷达尾流测试结果对比,这2种基于CFD技术的数值模拟方法,计算网格相同,计算时间相当,且均能较好地模拟因为复杂地形而引起的尾流偏转;其中改进致动盘的尾流形状与激光雷达相似,速度亏损也更接近激光雷达结果。因此,改进致动盘法更适合于复杂地形条件下风场模拟,较好平衡了计算的效率与精度。     

有机朗肯循环回收直接空冷机组排气余热系统的热力性能研究

空冷机组汽机排汽热损失巨大,而有机朗肯循环是利用中低温热源的重要技术之一。提出采用有机朗肯循环回收空冷机组汽轮机排汽余热的技术方案,建立空冷机组和有机朗肯循环的物理模型,编制有机朗肯循环回收空冷机组汽轮机排汽余热技术的模拟程序,并将模拟计算结果与厂家提供的某型号有机朗肯循环机组的性能数据进行对比。以内蒙古锡林郭勒盟某典型600 MW机组为对象,探究汽机乏汽温度、环境温度、ORC机组过热度等关键参数变化对系统热力性能的影响规律。结果表明,ORC机组净出功和ORC机组热效率随着汽机乏汽温度的升高而增大,而随着环境温度和ORC机组过热度的增大而减小。     

固体储热技术研究进展

储能系统是能源转化与利用技术中重要的一个组成部分,尤其在太阳能、风能以及燃煤机组灵活性调峰等领域起着关键的角色。选择合适的储能技术路线对于提高可再生能源利用效率、增强火力发电调峰能力以及缓解电网调度压力都有着重要的意义。文中对固体储热技术的发展现状、相关应用、发展趋势及其优缺点作简要综述。     

床温及SNCR脱硝对CFB锅炉NOx和N2O排放影响的试验研究

为了研究循环流化床（CFB）锅炉燃用无烟煤时床温及选择性非催化还原（SNCR）脱硝对于NO和N2O排放的影响，在1 MW CFB试验装置上开展了试验研究。结果表明:床温由880 ℃提高到970 ℃，NO排放质量浓度由119.5 mg/m3上升到226.0 mg/m3，N2O排放质量浓度由216.0 mg/m3降低到102.2 mg/m3；在氨氮摩尔比（NSR）为0~3.7之间，随着NSR的提高，脱硝效率从0上升到50.72%；进一步提高NSR到5.2，脱硝效率升至53.61%，增加较为缓慢；随着NSR从0提高到1.7，N2O排放质量浓度由84.3 mg/m3上升至118.3 mg/m3，增长较为缓慢；进一步提高NSR至2.0，N2O排放质量浓度上升至187.7 mg/m3，增长速度提高；继续提高NSR至5.2，N2O排放质量浓度上升至381.4 mg/m3；CFB锅炉采用以尿素为还原剂的SNCR脱硝工艺时，单纯通过加大NSR来提高脱硝效率不仅效果有限，过量喷入的还原剂会造成N2O排放量的显著提高。     

致密储层CO2压裂裂缝扩展规律数值模拟

CO₂压裂具有节约水资源、降低储层伤害等优点，并已在矿场实践中取得良好效果。为认清CO₂压裂裂缝扩展规律，基于流体流动、热传导和固体力学方程，建立CO₂压裂裂缝扩展热流固耦合模型。采用有限元法求解该模型，并与解析解对比验证模型可靠性。根据数值模型对CO₂压裂裂缝扩展进行参数敏感性分析，结果表明:CO₂在渗透率高于0.01 mD的地层中滤失量较大，地层破裂前增压速率较低，缝长和缝宽较小；CO₂黏度显著影响压力扩散和裂缝几何尺寸；注入排量对起裂压力影响较小，但会改变地层破裂前增压速率和延伸压力；热应力造缝是CO₂压裂造缝机理之一，地层与注入液的温度差越大，热应力越大，地层起裂压力越小，裂缝延伸越容易。研究结果可为CO₂干法压裂设计提供参考。     

煤气化燃料电池发电技术研究进展

煤气化燃料电池发电（IGFC）技术是一种清洁高效的绿色煤电技术，可以与CO2捕集技 术相结合实现高效率的CO2捕集，并为后续的碳利用与封存提供基础。本文介绍了IGFC技术的研究进展:首先对IGFC系统的整体流程进行说明，其中包括煤气化、粗煤气净化、燃料电池发电、尾气燃烧与余热回收发电等单元的具体流程及主要技术；然后综述了煤气化与煤气净化单元、燃料电池发电单元及IGFC整体流程的模拟研究进展；并对日本、美国和我国的IGFC技术研发与示范情况与目标进行了说明；最后总结了IGFC技术研发亟需解决的关键问题，其中主要包括大功率燃料电池的长周期运行、粗煤气中温干法净化和尾气纯氧催化燃烧技术开发等技术存在问题，可为后续兆瓦级IGFC系统的开发与示范提供指导。     

垃圾衍生燃料耦合燃煤流化床燃烧特性研究

在1 MW循环流化床试验台上,对垃圾衍生燃料(RDF)耦合燃煤进行了燃烧特性试验研究。结果表明:燃烧混合燃料1时SO_2排放质量浓度为234.06 mg/m~3,纯烧霍林河褐煤时SO_2排放质量浓度为273.81 mg/m~3,说明掺入RDF可以明显降低SO_2的排放质量浓度;燃烧混合燃料时NO_x排放质量浓度随着RDF掺烧质量分数的增加而升高,燃烧混合燃料3时NO_x排放质量浓度达到350 mg/m~3;燃烧混合燃料1时N_2O排放质量浓度随燃烧温度的升高而降低;燃烧混合燃料1和混合燃料2时二英排放浓度均低于国家排放标准。     

水基电解质隔膜流延法制备与性能研究

因为水基电解质隔膜流延法制备具有高效、低成本、低污染等优点，故提出了一种以流延机制备电解质隔膜工艺过程，主要针对以α-LiAlO2为粉料，蒸馏水和聚乙烯醇（PVA）的混合溶液为黏结剂，通过流延机流延制备大面积高强度环保型的水基电解质隔膜，并对隔膜和电池性能进行了测试。结果表明:所制备水基隔膜平均孔径为0.217 μm，孔隙率为61.63%，通过组装1.5 kW电堆进行实验验证，0.7 V恒电压下放电最大功率在1.718 kW，比设定值1.5 kW超过13%，功率稳定输出在1.5 kW运行超过了900 h。该研究为后期大功率熔融碳酸盐燃料电池研发奠定基础。     

燃烧前CO2捕集技术在IGCC发电中的应用

由于整体煤气化联合循环（IGCC）发电本身的技术特点,使得其非常适合于进行燃烧前CO₂捕集。针对IGCC特点,提出了一种MDEA脱酸气结合湿法氧化法硫回收的燃烧前CO₂捕集流程。通过模拟计算,验证了流程的可行性。将其与IGCC发电系统集成,对比计算了有无燃烧前CO₂捕集的IGCC系统供电效率等相关参数,燃烧前CO₂捕集使IGCC供电效率降低约10个百分点。分析指出了导致包含燃烧前CO₂捕集的IGCC供电效率降低的3个因素：蒸汽消耗、燃料化学能损失和新增动力设备电耗,并据此确定了今后的优化方向。