基于OPC技术的燃烧室监测系统集成改造

中国科学院工程热物理研究所现有6B和9E两套燃气轮机燃烧室装置,它们各自不同的监测系统给实验过程数据的统一监控带来了很大不便.针对此现状,应用基于OPC技术对其进行了集成改造,详细介绍了两套系统的集成方法以及使用SmartOPC开发工具开发OPC服务器的过程.改造结果表明集成后的监测系统运行稳定,数据交换流畅,统一的人机界面给实验人员监控实验过程带来了方便,达到了系统改造的预期目标.     

铁法链式反应器煤基氢电联产系统性能模拟

FeO/Fe3O4作载氧体，以链式反应器构建煤气化氢电联产系统，用ASPEN PLUS软件对系统的性能进行了模拟。研究链式反应器温度、水蒸汽转化率对系统性能的影响，并对系统流程进行了火用分析。结果表明，系统生产的H2的纯度高，可达99.9%，CO2 近零排放； 当水蒸汽反应器在815℃、水蒸汽转化率为37%时，系统的净效率达到58.06%；水蒸汽转化率对系统性能影响较大，由28%增加到41%时，系统的效率由53.17%增加到58.33%；系统的火用损主要集中在气化炉和余热锅炉部分。     

零排放天然气化学链置换燃烧仿真研究

以天然气为燃料,金属氧化物为载氧体,实现化学链置换燃烧(Chemical Looping Combustion-CLC)。“燃烧”气相产物H2O(汽)+CO2,冷凝水后,可分离出CO2。结合燃气蒸汽联合循环技术,实现能量的梯级利用,构成新型化学链置换燃烧联合循环,高效发电同时分离CO2。建立了化学链置换燃烧空气反应器(AR)和燃料反应器(FR)的质量平衡和能量平衡数学模型,对燃烧特性进行仿真计算。研究结果表明:载氧体氧化比率和还原比率增大,FR的出力及所需载氧体的最小量增加,使AR空气量减小;加大循环倍率或升高AR出口预设温度均使FR出口温度升高,AR空气量将更减少。这部分计算可为化学链置换燃烧技术的实验研究和系统概念设计提供基础数据。     

单元机组优化运行及分析的可视化组态

论述了基于图形界面的电站热力系统优化与运行组态软件的设计思想、系统特点以及系统的主要功能和实现方法。该系统可以适用于不同型号的单元机组的实时运行优化可视组态，组态结果可自动实现热力系统的实时经济性计算、性能优化和分析等。实际应用表明，该系统界面友好、使用方便、组态灵活、可扩展性强，具有较高的工程实用价值。     

基于钴改性的钙基吸附剂污泥富氢气化

基于钙基吸附剂的污泥蒸汽气化制取富氢合成气是一种高效环保的污泥处理方式。本文采用溶胶-凝胶法制备了Co改性、Al₂O₃为载体的钙基吸附剂。借助热重分析仪测定不同钙基吸附剂在多个碳酸化和煅烧循环中的CO₂吸附能力和循环稳定性,并在固定床上进行污泥蒸汽气化实验。结果显示：煅烧过程中,以Al₂O₃为载体的钙基吸附剂中的Al₂O₃与CaO生成七铝酸十二钙(Ca₁₂Al₁₄O₃₃),并表现出优异的孔隙结构的和CO₂吸附能力,其中,Co质量分数为10%的吸附剂在30次循环（700℃碳酸化35min,850℃煅烧5min）中碳酸化率稳定在70%左右;提高气化温度及Co的添加量可促进焦油裂解和甲烷重整反应,显著提高了合成气中H₂的浓度和产量及污泥气化的冷煤气效率,有利于富氢气体的制取;在650℃下,相比于纯CaO,添加Co质量分数为15%的吸附剂时,H₂产量提高了102%,H₂体积分数提高到85%。     

热力系统的数模混合仿真

从热力系统的特点出发,把系统分成一些典型部件,如管道、轴系、燃煤流化床锅炉等,分别建立动态数学模型,并通过线性化方法,把数学模型转换为状态空间方程。最后,运用数模混合认真方法,对燃煤增压流化床联合循环（ＰＦＢＣ－ＣＣ）发电系统烟气 动态特性进行了仿真计算。     

氧量对天然焦蒸汽气化特性的影响研究

在小型流化床(50mm、高1600mm)实验装置上对沛城煤矿天然焦-蒸汽气化反应进行实验研究,考察蒸汽中掺入氧气,共同作为气化介质对气化反应产气量、碳转化率、煤气热值和煤气组分等因素的影响,同时与ASPENPLUS软件对其气化过程的模拟结果进行了对比。实验中,天然焦试样量0.2kg/h,蒸汽量1.05kg/h,气化温度900℃,实验结果表明:气化介质中氧量明显影响天然焦蒸汽气化特性。随着氧含量的增加,初始阶段(0～0.2L/min)煤气产量提高了1.76倍,碳转化率提高了1.94倍,两者均显著增加;随着氧量的进一步增加(0.2～1.0L/min),其增加幅度趋缓,产气量增加1.16倍,碳转化率增加1.34倍。煤气中有效气体(H2+CO+CH4)的体积分数和煤气热值均持续减少,有效气体份额从76.9%下降到54.3%,煤气热值从9.01MJ/m3减少到6.34MJ/m3,而CO2体积分数增加明显,从23.1%增加到37.3%。Aspen模拟结果与实验结果基本一致,具有实际指导意义。     

铁载氧体整体煤气化链式燃烧联合循环系统性能研究

化学链式燃烧能在能量释放的同时有效分离CO2。运用ASPEN PLUS软件对FeO/Fe3O4/Fe2O3作载氧体的整体煤气化链式燃烧联合循环系统性能进行了模拟研究,分析空气反应器温度、冷却空气率、透平进口前补燃温度对系统效率、氧耗量和CO2排放量等参数的影响。模拟结果表明,维持透平进口前补燃温度1350℃,当空气反应器温度从850℃提高到1100℃时,CO2排放量从396 g/(kWh)降低到210g/(kWh),系统效率从44.04%降低到43.19%;提高冷却空气率,系统效率降低;提高透平进口前补燃温度将增加CO2的排放量;在一定的透平进口温度下,存在最佳压缩比。     

PFBC_CC燃气轮机系统动态特性实时混合仿真研究

对用两台数字计算机和一台模拟计算机构成的数模实时混合仿真与控制研究系统作了介绍,讨论了其实现原理和接口软件的流程结构,并利用所建立的实时混合仿真系统对燃煤增压流化床燃气蒸汽联合循环（ＰＦＢＣ－ＣＣ）燃气轮机系统动态特性作出仿真研究,表明系统使用方例,实时性好。     

基于钙链制氢的双流化床气固流动特性

钙链制氢是一项新颖的制取富氢合成气技术,由此设计并搭建了一套双流化床反应器,该反应器由气化反应器、煅烧反应器、碳酸化反应器、旋风分离器、立管和流动密封阀组成。采用两种不同粒径的白刚玉,研究了该双流化床反应器的气固流动特性,研究了物料总量、颗粒粒径、L阀、气化反应器和煅烧反应器的风速对固体流率的影响,固体流率随着L阀和气化反应器风速的增加而增加。同时研究了L阀风量与固体流率之间的关联式,通过量纲分析和多元线性拟合,得到了它们之间的回归方程,研究结果表明：实验结果和拟合结果吻合得比较好,可以较好地反映L阀风量与固体流率之间的关系。