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碳捕集利用与封存标准研究进展与体系构建思考 被引量：4
1
作者 龙妍 李小姗 +3 位作者 丁晴 熊卓 徐祖伟 赵永椿 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第3期17-28,共12页
碳捕集利用与封存(CCUS)技术是化石能源低碳零碳甚至负碳利用、工业深度脱碳的主要技术手段,对我国能源安全和工业体系绿色低碳转型发展意义重大。国家出台《国家标准化发展纲要》《建立健全碳达峰碳中和标准计量体系实施方案》,要求研... 碳捕集利用与封存(CCUS)技术是化石能源低碳零碳甚至负碳利用、工业深度脱碳的主要技术手段,对我国能源安全和工业体系绿色低碳转型发展意义重大。国家出台《国家标准化发展纲要》《建立健全碳达峰碳中和标准计量体系实施方案》,要求研究制定CCUS标准,加快构建推动高质量发展的标准体系,以助力CCUS等关键技术标准与科技研发、示范推广协同推进。围绕CCUS科技创新与产业发展目前面临的新机遇和挑战,系统梳理国内外CCUS标准现状,完善标准体系以支撑CCUS科技创新和产业发展迫在眉睫。然而,CCUS标准体系的缺失导致CCUS项目边界不清、产业发展不规范,科技创新链条受阻,配套政策缺乏规范指引。综合考虑CCUS行业特性、技术门类及功能序列,初步构建了CCUS标准体系框架。针对当下CCUS发展亟需解决的问题,提出面临的主要挑战和应对措施,并围绕亟需建设的4个重点方面展开讨论。结合已有科研基础,提出将标准体系布局、CCUS技术标准、CCUS量化标准和CCUS管理标准等作为重点方向,推动我国CCUS标准化工作。 展开更多
关键词 CCUS技术 标准体系 碳捕集 碳利用 碳封存
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基于机器学习的燃煤电厂碳排放研究进展
2
作者 卢志民 叶建威 +3 位作者 刘泽明 黄仁龙 林玥 姚顺春 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第10期87-99,共13页
燃煤电厂是全球能源供应的重要组成,同时也是二氧化碳等温室气体的主要排放源,对气候变化产生了深远影响。精准量化燃煤电厂的发电碳排放,是实现“双碳”目标的关键技术挑战,只有通过可靠的排放量化方法,才能准确掌握排放底数,制定有效... 燃煤电厂是全球能源供应的重要组成,同时也是二氧化碳等温室气体的主要排放源,对气候变化产生了深远影响。精准量化燃煤电厂的发电碳排放,是实现“双碳”目标的关键技术挑战,只有通过可靠的排放量化方法,才能准确掌握排放底数,制定有效的减排路径。近年来,机器学习技术凭借强大的数据建模与预测能力,为这一难题提供了新的解决路径。为此,简要概述了机器学习技术的发展历史与分类,并系统综述了机器学习技术在燃煤电厂碳排放研究中的应用进展与前沿方向。首先,针对传统核算法实时性不足和连续监测系统(Continuous Emission Monitoring Systems,CEMS)成本高、覆盖低的局限性,探讨了预测性排放监测系统(Predictive Emission Monitoring System,PEMS)如何通过机器学习实现碳排放的实时预测与数据修复。其次,分析了基于电力大数据与机器学习技术的电–碳模型,探讨了非侵入式负载监测(Non-Intrusive Load Monitoring,NILM)在多设备精细化碳排放分解的应用潜力,显著提升了排放来源的可解释性。最后,融合卫星遥感与机器学习,实现了燃煤电厂CO_(2)排放的广域反演与异常值重建,实证了卫星监测与地面清单的互补性。相关研究表明:机器学习通过多维技术融合(PEMS-电–碳模型–卫星遥感)推动了碳排放监测向实时化、智能化发展,但仍面临模型泛化性及可解释性等挑战。未来需强化物理模型与数据驱动的协同创新,构建“空–天–地”一体化监测体系,为全球燃煤电厂的低碳转型提供技术支撑。 展开更多
关键词 机器学习 燃煤电厂 碳排放 预测性排放监测系统 电–碳模型 卫星遥感
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基于修正群体平衡模型的脉动流化床纳米颗粒聚团特性分析
3
作者 陈巨辉 陈轲 +5 位作者 李丹 马郅凯 ZHURAVKOV Michael LAPATSIN Siarhel 姜文锐 杨天一 《化工进展》 北大核心 2025年第11期6144-6152,共9页
在欧拉-欧拉双流体框架下,本文基于DQMOM方法耦合群体平衡模型,考虑纳米颗粒聚团破碎特点,推导适用于纳米颗粒聚团的聚合核与破碎核公式,提出修正群体平衡模型。追踪描述纳米颗粒破碎、聚并过程,对脉动流化床内SiO2纳米颗粒流动特性进... 在欧拉-欧拉双流体框架下,本文基于DQMOM方法耦合群体平衡模型,考虑纳米颗粒聚团破碎特点,推导适用于纳米颗粒聚团的聚合核与破碎核公式,提出修正群体平衡模型。追踪描述纳米颗粒破碎、聚并过程,对脉动流化床内SiO2纳米颗粒流动特性进行模拟研究。通过研究不同的脉动频率和配风比例对纳米颗粒流动的影响,发现随着脉动频率的增加,流化床中颗粒聚团轴向速度和体积分布更加均匀,边壁效应减弱。虽然聚团直径总体呈减小趋势,但低频率下因堆积强烈,导致直径增大,且随着配风比例的增加,使得床内聚团的重心上移。 展开更多
关键词 群体平衡模型 DQMOM方法 聚合与破碎 脉动流化床
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流化床技术:CCS和脱碳应用中的挑战与前景
4
作者 陆勇 李林 +1 位作者 孙镇坤 段伦博 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第3期1-16,共16页
流化床反应器(FBR)作为碳捕集与封存(CCS)及工业脱碳的核心技术,凭借其高效传热传质、操作灵活及规模化潜力,已成为降低工业CO_(2)排放的关键路径。系统梳理了FBR在燃烧前、中、后三阶段的碳捕集技术进展:燃烧前阶段通过气化工艺将固体... 流化床反应器(FBR)作为碳捕集与封存(CCS)及工业脱碳的核心技术,凭借其高效传热传质、操作灵活及规模化潜力,已成为降低工业CO_(2)排放的关键路径。系统梳理了FBR在燃烧前、中、后三阶段的碳捕集技术进展:燃烧前阶段通过气化工艺将固体燃料转化为高纯度合成气,结合钙基吸附剂强化CO_(2)分离效率;燃烧中碳捕集技术聚焦富氧燃烧与化学链燃烧(CLC),利用流态化特性优化燃烧条件,实现烟气中CO_(2)体积分数提升至80%以上;燃烧后技术则依托钙循环(CaL)与碱基吸附剂循环,通过FBR的连续操作实现高效吸附−再生循环。此外,太阳能与电加热技术的创新融合进一步拓展了FBR的低碳应用场景——太阳能驱动的高温煅烧与钙循环耦合可减少化石燃料供热产生的CO_(2)排放并降低30%的能耗,而电加热流化床通过精准温控与快速响应特性,为生物质气化、吸附剂再生及水泥煅烧等过程提供零碳解决方案。然而,FBR的规模化推广仍面临多重瓶颈:吸附剂循环稳定性不足(如烧结导致的孔隙结构坍塌与表面钝化使得钙基材料经10次循环后活性下降40%)、设备磨损与高温腐蚀(SiC涂层可降低70%磨损率但仍需优化)、高能耗(煅烧需900~950℃)及工艺集成复杂性(如CLC需同步控制燃料反应器、空气反应器与载氧体循环倍率)。面向碳中和目标,未来研究需多维度突破:①开发高稳定性吸附材料(如纳米改性钙基吸附剂、金属有机框架(MOF)材料);②设计多级集成反应器(如鼓泡−输运耦合系统)以优化传质与热管理;③结合CFD多尺度建模与AI实时控制,提升系统动态响应能力;④推动跨领域协同创新,政策层面需完善碳定价机制、加大试点项目资助,并通过国际合作加速技术标准化进程。通过融合可再生能源、智能控制与材料创新,FBR技术有望在电力、水泥、钢铁等高碳行业实现深度脱碳,为全球能源结构转型提供兼具经济性与可持续性的技术支撑。 展开更多
关键词 流化床反应器 碳捕集与封存 脱碳技术 太阳能 电加热
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空气循环供暖温室大棚环境数值模拟
5
作者 崔海亭 陈浩松 +3 位作者 张亚磊 李惠敏 甘拥 田景茹 《新能源进展》 北大核心 2025年第2期214-222,共9页
针对冬季温室大棚内的空气与土壤温度较低,单一供暖方式造成空气、土壤温差大,作物生长缓慢,复合供暖方式研究不充分的问题,在风机与地埋管道供暖基础上提出一种适用于温室大棚的新型复合供暖系统。对供暖过程进行数值模拟,利用温度标... 针对冬季温室大棚内的空气与土壤温度较低,单一供暖方式造成空气、土壤温差大,作物生长缓慢,复合供暖方式研究不充分的问题,在风机与地埋管道供暖基础上提出一种适用于温室大棚的新型复合供暖系统。对供暖过程进行数值模拟,利用温度标准差、热能利用率和热干风区范围三个评价指标,探究进风参数对温室大棚温度场与速度场的影响规律。结果表明,在该复合供暖系统中,低温度高流速的进风参数组合可以使温室内气体高温区的高度明显下降,可有效降低温度标准差、保障热能利用率、控制热干风区范围;当进风温度为40℃、进风速度为3 m/s时为最佳参数组合,温度标准差为1.99×10^(-3),减小了15.8%;作物生长范围的热能利用率为77.65%,提高了10.93%;热干风区范围控制在5%以内。复合供暖系统改善了温室大棚内的温度分布,降低了土壤与近地面区域的温差,增强了作物生长区域的气体湍流强度,为空气供暖技术在农业温室方面改善温度均匀性、提高热能利用率、降低供暖热负荷及促进作物生长中的应用提供技术参考。 展开更多
关键词 传热 复合供暖 数值模拟 温度场 速度场 热负荷
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电化学储能电站余热用于建筑供暖的节能性分析
6
作者 刘乃玲 张乐瑶 +1 位作者 卞姗姗 邵东岳 《山东建筑大学学报》 2025年第5期56-62,共7页
电化学储能电站在充放电过程中会产生大量余热并通过冷却介质散发到环境中,回收利用这部分热能有助于提高能源利用率。基于电化学储能电站在充放电过程中的余热特性分析,建立了一种耦合储能电站余热回收的热泵供热系统,并对比分析了该... 电化学储能电站在充放电过程中会产生大量余热并通过冷却介质散发到环境中,回收利用这部分热能有助于提高能源利用率。基于电化学储能电站在充放电过程中的余热特性分析,建立了一种耦合储能电站余热回收的热泵供热系统,并对比分析了该系统与燃煤锅炉和无余热水源热泵供热系统的耗电量、CO_(2)排放量等参数。结果表明:电化学储能电站余热供热系统的平均供水温度为47.31℃,耗电量为818.65 MWh,比无余热水源热泵供热系统减少了95.86 MWh;余热供热系统的性能系数(Coefficient of Performance,COP)为4.255,比无余热水源热泵供热系统提高了0.405,增幅约为10.52%;储能电站余热供热系统的CO_(2)的年排放量为792.45 t,较燃煤锅炉和无余热水源热泵供热系统,CO_(2)的年排放量分别减少859.16、92.80 t,降幅分别为10.48%和52.01%。 展开更多
关键词 储能电站 热泵 余热供热系统 性能系数 环境效益
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混氨比例及温度对氨煤混燃NO_(x)生成特性影响实验研究 被引量：5
7
作者 谢妍 王耿辉 +5 位作者 刘佳宁 李君 刘欣 张文振 张超群 王赫阳 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第2期452-460,I0004,共10页
氨煤混燃是减少燃煤电厂CO_(2)排放的一种可行方法,然而,高NO_(x)排放将是氨煤混燃所面临的主要挑战。为研究NO_(x)控制策略,该文在可灵活控制氨燃烧反应环境的一维氨煤混燃实验炉中对混氨比例(R_(NH3))、燃尽风率和炉膛温度对氨煤混燃N... 氨煤混燃是减少燃煤电厂CO_(2)排放的一种可行方法,然而,高NO_(x)排放将是氨煤混燃所面临的主要挑战。为研究NO_(x)控制策略,该文在可灵活控制氨燃烧反应环境的一维氨煤混燃实验炉中对混氨比例(R_(NH3))、燃尽风率和炉膛温度对氨煤混燃NO_(x)生成特性的影响进行实验研究。通过对O_(2)、NO_(x)等组分沿炉膛分布的监测,揭示氨煤混燃炉内的NO_(x)生成过程。结果表明,在NH_3与煤粉预混投入方式下,NO_(x)排放随R_(NH3)增加呈先上升后降低趋势,在混氨比例约为15%时达到最大值;燃尽风率增加使NO_(x)排放显著降低;炉内O_(2)浓度分布对NO_(x)生成起着关键作用,氨煤混燃的NO_(x)生成主要由燃烧初期富氧条件下NO的大量生成和燃烧后期乏氧条件下残余NH_3对NO的还原这两个过程构成。炉膛温度升高促进了煤粉燃烧对O_(2)的消耗,使NH_3燃烧发生在相对乏氧的环境,降低了氨煤混燃的NO_(x)排放。研究结果对全尺寸燃煤锅炉氨煤混燃系统的设计和运行具有一定意义。 展开更多
关键词 氨煤混燃 NO_(x) 氨逃逸 碳减排
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海水法烟气脱硫系统中汞再释放规律及其稳定化研究 被引量：2
8
作者 赵宏 雷嗣远 +9 位作者 李成宝 唐轲 郭浩 武伟 马宝林 郑晗 关剑 徐仁博 罗通达 孙路石 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第1期201-208,共8页
海水法烟气脱硫(SFGD)系统作为传统石灰石烟气脱硫系统的理想替代品,满足控制燃煤烟气中二氧化硫排放的同时,也可抑制烟气中汞的排放。然而,由于海水的还原性,其汞再排放造成的二次污染一直是全球关注的焦点。通过模拟海水法烟气脱硫废... 海水法烟气脱硫(SFGD)系统作为传统石灰石烟气脱硫系统的理想替代品,满足控制燃煤烟气中二氧化硫排放的同时,也可抑制烟气中汞的排放。然而,由于海水的还原性,其汞再排放造成的二次污染一直是全球关注的焦点。通过模拟海水法烟气脱硫废水的曝气过程,研究了pH、系统温度以及SO_(3)^(2-)和Cl^(−)浓度等一系列因素对Hg^(0)再排放的影响,旨在确定海水法烟气脱硫系统中汞的迁移和转化特性。此外,还考察了4种添加剂,包括沉淀剂(Na_(2)S-无机硫化物、TMT-15-有机硫化物)和氧化剂(NaClO和Fenton试剂)对Hg^(0)再排放的抑制机制。结果表明:S(IV)是促进海水中Hg^(0)再释放的主要因素。当SO_(3)^(2-)浓度为0.05 mmol/L时,超过54%的Hg^(2+)转化为Hg^(0)。同时,海水中大量的Cl^(−)、较低的温度和较高的pH均能抑制Hg^(0)的再释放。4种不同添加剂均能不同程度上抑制Hg^(0)再释放,其中Na_(2)S和TMT-15通过与液相中的Hg^(2+)反应生成难溶于水的沉淀和螯合物来有效抑制Hg^(2+)的还原,NaClO和Fenton试剂主要利用其强氧化性将还原生成的Hg^(0)迅速氧化,使Hg^(2+)稳定在液相中,还能通过氧化液相中的还原性离子,抑制Hg^(2+)的还原。在最佳添加量下,Na_(2)S、TMT-15、NaClO和Fenton试剂对Hg^(0)释放抑制率分别为78.1%、79.9%、84.8%、94.2%。相较于沉淀剂,氧化剂NaClO和Fenton试剂能有效降低曝气强度,对于实际海水脱硫废水海水法烟气脱硫废水曝气过程具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 海水法烟气脱硫废水 汞 再释放 添加剂 稳定化
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超临界350 MW循环流化床锅炉宽负荷NO_(x)排放特性及控制技术 被引量：3
9
作者 杨敬池 王菁 +2 位作者 王鹏程 王飞 杨凤玲 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第1期78-85,共8页
“双碳”背景下,随着新能源装机容量的持续增加,火电机组逐步从主体性电源向辅助服务型电源转变,由于新能源具有间歇性特点,火电机组需频繁进行变负荷以深度调峰的形式维持电网稳定。为解决深度调峰过程中低负荷下的NO_(x)排放控制这一... “双碳”背景下,随着新能源装机容量的持续增加,火电机组逐步从主体性电源向辅助服务型电源转变,由于新能源具有间歇性特点,火电机组需频繁进行变负荷以深度调峰的形式维持电网稳定。为解决深度调峰过程中低负荷下的NO_(x)排放控制这一行业共性难题,以某超临界350 MW循环流化床锅炉为研究对象,分析深度调峰条件下锅炉机组运行数据,综合床温、煤种特性、固硫剂添加等多方面因素对NO_(x)质量浓度的影响,探究变负荷及中低负荷工况下NO_(x)排放特性及影响机制。研究发现床温的变化与负荷呈正相关,温度降低时挥发分氮的氧化作用明显削弱,减少了NO_(x)的生成;但随着锅炉负荷连续降低,为保持流化状态,密相区过量空气系数增加,导致NO_(x)质量浓度相对中高负荷时更高;同时燃用硫分更高的煤种时,炉内脱硫所需的石灰石量增加,对NO_(x)的催生作用越明显。为控制NO_(x)超低排放,采用分区低氮燃烧技术和上二次风SNCR脱硝技术来进行调节。分区低氮燃烧精细化合理化控制给煤量、布风量分布,合理匹配燃料与空气量使得NO_(x)得到精细化控制;而上二次风SNCR改造技术则在更合适位置喷入还原剂,使得脱硝反应处在较合理的温度区间内,从而提高脱硝效率。结果表明这2种技术可以有效控制低负荷工况下的NO_(x)排放,为火力发电机组在新能源频繁波动的背景下保持稳定运行提供了可行的技术路径,对实现更低的排放水平、保障电网稳定运行具有重要意义。 展开更多
关键词 循环流化床锅炉 宽负荷运行 石灰石对NO_(x)影响 分区低氮控制 二次风SNCR
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基于夹点技术考虑碳排放的胶合板生产换热网络优化 被引量：1
10
作者 李奇澳 罗武生 +2 位作者 江枫 文韬 喻胜飞 《森林工程》 北大核心 2025年第3期546-554,共9页
胶合板生产消耗大量能源,为提高经济效益,助力“碳达峰”“碳中和”目标,须提高能源效率,降低能耗。以胶合板生产过程中5股换热物流为研究对象,采用夹点技术对现有生产工况下的换热网络进行分析并提出优化改进方案。应用化工流程系统模... 胶合板生产消耗大量能源,为提高经济效益,助力“碳达峰”“碳中和”目标,须提高能源效率,降低能耗。以胶合板生产过程中5股换热物流为研究对象,采用夹点技术对现有生产工况下的换热网络进行分析并提出优化改进方案。应用化工流程系统模拟软件Aspen plus建立胶合板生产流程中的换热网络,计算各侧线流股流量和物性数据,划分温度区间,确定最小传热温差并计算出夹点温度。传统夹点法确定最小传热温差(△T_(min))为9℃,引入碳排放考虑因素后最小传热温差(△T_(min))调整为7℃,平均夹点温度为116.5℃,利用夹点温度作为分析诊断换热网络中的跨越夹点物流现象,从而精确定位换热网络的瓶颈位置,调整不合理配置的冷热流股换热器,达到优化整个换热网络的目的。优化后系统冷、热公用工程用量各减少862465.0 kW和202642.0 kW,显著降低了装置能耗。 展开更多
关键词 夹点技术 胶合板 换热网络优化 碳排放 能源
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富油煤原位热解反应机理及热质传递特性的数值模拟研究 被引量：1
11
作者 陈美静 王长安 +4 位作者 袁天霖 张津铭 侯育杰 周林婕 车得福 《煤炭转化》 北大核心 2025年第2期1-15,共15页
富油煤地下原位热解作为近年来提出的一项高效、环保的煤炭利用新技术,该过程中热量及物质的传递特性尚不清楚。重点考虑原位热解过程中的耦合传热、流体流动和化学反应,采用模拟的方法研究了不同加热条件和流体通道布置(介质入口温度... 富油煤地下原位热解作为近年来提出的一项高效、环保的煤炭利用新技术,该过程中热量及物质的传递特性尚不清楚。重点考虑原位热解过程中的耦合传热、流体流动和化学反应,采用模拟的方法研究了不同加热条件和流体通道布置(介质入口温度分别为673 K,723 K,773 K,823 K和873 K;介质入口速度分别为0.1 m/s,0.2 m/s,0.5 m/s,1.0 m/s,5.0 m/s和10.0 m/s;注热井数量分别为一口、两口和四口;水平裂缝数量分别为一条、两条和三条)下大尺度富油煤层的热质传递特性。结果表明:不同入口温度下的平均温度差距随注热时间的延长而逐渐增大;适当增大流体入口速度有助于加快煤层整体升温和热解反应速率,注气速率阈值与模拟参数密切相关,本研究条件下注气速率阈值为5.0 m/s;能否显著提高原位热解效率,则取决于流体通道布置是否明显改善了流体域分布不均的问题,针对不同的布井方式和水平裂缝数量,四井注热的总热解时长比单井注热的总热解时长短6个月,三条裂缝布置的总热解时长比单条裂缝布置的总热解时长短4.5个月。 展开更多
关键词 富油煤 原位热解 数值模拟 化学反应 传热特性
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细颗粒煤流化强化层燃燃烧机理分析与实验 被引量：1
12
作者 朱双 郭强 +2 位作者 范垂钢 丁广超 李松庚 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第2期171-180,共10页
在双碳资源背景下,为实现煤炭的高效清洁利用,采用层燃复合细颗粒煤流化的燃烧方式可提升层燃炉上粗颗粒煤的燃烧效率。为了对这一现象给出理论解释,进行了相关机理实验研究。首先通过管式炉等温燃烧实验验证了复合燃烧方式的可行性:实... 在双碳资源背景下,为实现煤炭的高效清洁利用,采用层燃复合细颗粒煤流化的燃烧方式可提升层燃炉上粗颗粒煤的燃烧效率。为了对这一现象给出理论解释,进行了相关机理实验研究。首先通过管式炉等温燃烧实验验证了复合燃烧方式的可行性:实验通过对比粗细煤混合燃烧与粗颗粒煤单独燃烧时的烟气组分变化、颗粒表面温度、着火时间和燃尽时间等参数,探究流化细煤存在下的燃烧效果;并结合气相和固相侧数据分析分别对照说明了流化细煤的促燃作用。其次,系统地研究了床层温度、细煤占比以及空气风量对粗细混煤燃烧的影响,重点考察了着火时间、燃尽时间、碳转化率、颗粒表面温度和反应指数,为复合燃烧方式在层燃炉上的实践提供理论指导。此外,为了深入了解煤燃烧难易程度,采用等转化率法对粗细混煤燃烧进行动力学分析。等温燃烧实验结果表明,在流化细煤存在的情况下,着火时间提前了59%,燃尽时间缩短了26%,燃烧6min后固体失重率高达98%,表现出良好的引燃和促燃效果。因素探究实验显示,燃烧的流化细煤在粗煤周围产生了高温区,粗细煤混合燃烧时在较低工作温度(550℃)下即可快速引燃,最佳细煤占比为33%。增大空气风量能提前着火,并且显著缩短燃尽时间,但较高风速会带来对流冷却。动力学计算给出平均表观活化能为26.37kJ/mol。 展开更多
关键词 层燃 流化 复合燃烧 燃烧特性 表观活化能
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燃煤锅炉混氨燃烧对炉内辐射传热影响 被引量：1
13
作者 杨铁强 曹建军 +5 位作者 张文振 谢妍 刘欣 李明 牛涛 王赫阳 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第5期59-68,共10页
氨煤混燃是燃煤机组碳减排最具潜力的技术发展方向之一。但由于氨与煤在燃料热值、燃烧特性、燃烧产物成分及其辐射特性等方面均存在显著差异,氨煤混燃可能显著影响锅炉的传热分布和蒸汽参数,成为制约氨煤混燃在燃煤机组应用的潜在问题... 氨煤混燃是燃煤机组碳减排最具潜力的技术发展方向之一。但由于氨与煤在燃料热值、燃烧特性、燃烧产物成分及其辐射特性等方面均存在显著差异,氨煤混燃可能显著影响锅炉的传热分布和蒸汽参数,成为制约氨煤混燃在燃煤机组应用的潜在问题。为研究氨煤混燃对锅炉辐射传热特性的影响,构建了适用于氨煤混燃的三维CFD数值模型,并对氨煤混燃条件下的炉膛流场、温度场及传热分布特性进行了数值模拟研究。由于在氨煤混燃条件下,烟气中CO_(2)和H_(2)O成分将随混氨比例在很宽的范围内变化,远超出目前煤燃烧CFD模型计算气体辐射吸收系数所普遍采用的Smith灰色气体加权和(Weighted-sum-of-gray-gases,WSGG)模型的适用区间,使计算无法准确体现炉内辐射气体成分变化对辐射传热的影响。为此,将适用于更宽烟气成分范围的Johansson WSGG模型结合进入CFD数值模型框架,使模型适用于锅炉氨煤混燃辐射传热的计算。在此基础上,对某600 MW锅炉不同混氨比例条件下的炉内流场、温度及辐射传热特性与纯煤燃烧工况进行了对比分析。研究结果表明,采用Simth WSGG模型计算炉内烟气辐射系数在高混氨比例下将显著高估水冷壁的辐射吸热量;在入炉总热值不变条件下,由于入炉空气量和炉内烟气量相近,氨煤混燃工况与纯煤燃烧工况具有相近的流场分布和温度分布。因此,低混氨比例下(<20%)氨煤混燃不会显著影响锅炉水冷壁的辐射吸热量。 展开更多
关键词 氨煤混燃 辐射传热 CO_(2)减排 灰色气体加权和模型
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基于Aspen Plus的自供热式吸附强化生物质气化制氢
14
作者 万宏宾 崔洪宇 +6 位作者 姚金刚 范超 牛保鑫 柳善建 颜蓓蓓 陈冠益 程占军 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第9期216-225,共10页
在“双碳”背景下,生物质能作为可再生能源的关键组成部分,逐渐成为实现碳中和目标的重要技术路径。自供热式吸附强化生物质气化(SSEG)作为一种新兴的气化技术,通过吸附与气化的协同作用,在提高氢气生产效率和减少碳排放方面表现出显著... 在“双碳”背景下,生物质能作为可再生能源的关键组成部分,逐渐成为实现碳中和目标的重要技术路径。自供热式吸附强化生物质气化(SSEG)作为一种新兴的气化技术,通过吸附与气化的协同作用,在提高氢气生产效率和减少碳排放方面表现出显著的优势。因此,自供热式吸附强化生物质气化与蒸汽重整耦合(SSEG-SR)工艺被提出。利用Aspen Plus软件对该工艺进行建模与仿真,采用吉布斯反应器对气化与重整过程进行热力学建模,并结合Peng-Robinson立方状态方程和BostonMathias函数进行物性估算,从物料流、能量流、经济性及环境影响等方面对SSEG-SR工艺链进行了全面分析。通过与现有试验数据和工业运营数据的对比,验证了模型构建的准确性和可靠性。物料流分析结果表明:生产1 t氢气SSEG-SR工艺需消耗7.63 t生物质原料,氢气转换率达到77.35%。能量分析显示,输入系统的7 468.11 kW能量中,有279.99 kW用于气化供能,4 362.52 kW转化为氢能,系统的能量转换效率为58.42%。经济分析表明,SSEG系统的总资本投资为9.2×10^(8)元,是同规模煤制氢工艺的1.2倍,最终氢气成本为18.2元/kg。环境分析结果显示,SSEG-SR工艺处理1 t生物质的全球升温潜能值(GWP)与酸化潜能值(AP)分别为1 036.83 kg和6.40 kg。SSEG-SR工艺的开发与应用,对推动生物质能高效、低碳转化技术向绿氢产业的推.广具有重要意义,有助于加速“双碳”目标下的可持续能源转型。 展开更多
关键词 生物质气化 自供热 Aspen Plus模拟 绿氢 经济环境分析
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微藻模型化合物水热碳化制备碳点的交互反应特性
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作者 瞿清青 张敬苗 +4 位作者 夏奡 朱贤青 黄云 朱恂 廖强 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第9期77-86,共10页
微藻水热碳化反应过程相对温和,无需额外添加剂即可制取N掺杂碳点等高品质碳材料,近些年受到广泛关注。然而,微藻多组分共存特性导致其水热反应路径复杂,各组分之间的交互反应规律不清晰,无法有效提升碳点的产率与性能,成为微藻基碳点... 微藻水热碳化反应过程相对温和,无需额外添加剂即可制取N掺杂碳点等高品质碳材料,近些年受到广泛关注。然而,微藻多组分共存特性导致其水热反应路径复杂,各组分之间的交互反应规律不清晰,无法有效提升碳点的产率与性能,成为微藻基碳点可控合成的核心挑战。选取葡萄糖和甘氨酸作为微藻主要组分碳水化合物与蛋白质的模型化合物,系统性探究了水热反应条件(温度190~250℃,时间2~8 h)对单一组分及双组分体系碳点合成的影响规律。结果表明:水热条件下制备的葡萄糖基碳点和甘氨酸基碳点质量产率均不超过4.05 mg/g,而葡萄糖与甘氨酸的交互反应可显著提升碳点质量产率,最高可达29.85 mg/g;葡萄糖基碳点荧光性能较差,荧光量子产率均低于0.50%,而甘氨酸基碳点原位掺N,荧光量子产率可达1.67%;葡萄糖和甘氨酸二者在交互反应过程中发生芳香化反应,碳点表面不仅保留了—OH、—COOH等亲水基团,还在碳核中成功掺杂了N元素,使制得的葡萄糖/甘氨酸基碳点保持较高质量产率和荧光量子产率。揭示了反应温度及时间对碳水化合物-蛋白质模型化合物水热反应的影响规律,发现二者之间的交互反应可显著提升碳点质量产率,且蛋白质等含N化合物可促进碳点N掺杂并提升荧光性能。研究为解析微藻主要组分交互反应特性、定向设计高性能掺N碳点提供理论支撑。 展开更多
关键词 微藻模型化合物 碳点 交互反应 水热碳化 氮掺杂
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槽式太阳能热发电站集热场及蒸汽发生系统动态响应特性仿真研究
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作者 王强 斯楞戈 +5 位作者 陈晨 星月鹏 于刚 徐二树 廖志荣 徐超 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第11期105-114,共10页
槽式太阳能热发电清洁低碳、对电网友好,是一种具有广阔发展前景的新能源发电技术。针对已有研究中缺乏电站集热场和蒸汽发生系统动态响应特性分析的不足,以我国德令哈50 MW槽式太阳能热发电站为研究对象,在国产STAR-90软件平台上搭建... 槽式太阳能热发电清洁低碳、对电网友好,是一种具有广阔发展前景的新能源发电技术。针对已有研究中缺乏电站集热场和蒸汽发生系统动态响应特性分析的不足,以我国德令哈50 MW槽式太阳能热发电站为研究对象,在国产STAR-90软件平台上搭建了耦合电站集热场和蒸汽发生系统的动态仿真模型,并结合电站实际运行数据开展了模型验证,而后重点研究了直接法向辐照度(DNI)和导热油流量2个关键参数阶跃扰动下的动态响应特性。研究发现,当DNI在其设计值900 W/m^(2)阶跃波动±50 W/m^(2)后,集热场出口导热油温度响应时间和波动幅度分别为4 min和±5.6℃;蒸汽发生系统主蒸汽和再热蒸汽的响应时间均为12.5 min,温度分别波动±5.6和±4.0℃,而压力分别波动±0.46和±0.07 MPa。当蒸汽发生系统导热油流量在其设计值阶跃波动±10%后,主蒸汽和再热蒸汽的响应时间为8 min(阶跃升高)或9 min(阶跃降低),温度分别波动±0.4和±2.0℃,压力则分别波动±0.4和±0.07 MPa。 展开更多
关键词 槽式太阳能热发电站 集热场 蒸汽发生系统 动态仿真 响应特性
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基于太阳能的热催化甲烷重整及共电解耦合系统研究
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作者 宋锦涛 欧宇翔 +3 位作者 张国良 王富强 易红亮 帅永 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第11期94-104,共11页
在“碳中和”背景下,甲烷与二氧化碳的协同转化被认为是实现温室气体减排与碳资源高值化利用的关键路径之一。然而,当前甲烷干重整过程能耗高、副反应严重、产物调控困难,而电催化CO_(2)还原过程则存在温度匹配差、电能消耗大、反应效... 在“碳中和”背景下,甲烷与二氧化碳的协同转化被认为是实现温室气体减排与碳资源高值化利用的关键路径之一。然而,当前甲烷干重整过程能耗高、副反应严重、产物调控困难,而电催化CO_(2)还原过程则存在温度匹配差、电能消耗大、反应效率低等问题。如何实现热源、电源与碳源的高效协同,构建一体化能源转化体系,成为该技术的重大挑战。为应对上述问题,提出了一种基于太阳能驱动的“甲烷协同重整-高温共电解”耦合系统。该系统利用光热催化将CH_(4)与CO_(2)、H_(2)O共同转化为合成气,同时输出高温尾气,为下游共电解单元提供稳定热源与反应物,协同实现CO_(2)与H_(2)O的电还原,形成高效的碳转化路径。针对该系统,构建了热催化以及电催化双模块数值模型,系统分析其在不同进气温度、摩尔分数、进料比例等条件下的反应性能与能量利用效率。结果显示:协同重整系统可使甲烷转化率提高2.40%~64.83%,太阳能-燃料效率提升2.70%~53.92%;引入共电解系统后,电解效率显著提升,最高达99.47%,较常温条件下提高近30%;提高CO_(2)进料比例有助于进一步增强系统整体协同效率。构建的热-电协同系统不仅有效打通了“热源-水源-碳源”链路,实现能量梯级利用和碳资源最大化转化,还为太阳能多能集成利用与绿色合成气平台的构建提供了理论基础和技术路径。 展开更多
关键词 太阳能 甲烷重整 共电解 余热利用 系统耦合
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核动力S-CO_(2)系统热力性及透平变工况特性研究
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作者 娄聚伟 王江峰 +3 位作者 夏家曦 张国路迢 赵攀 杜洋 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第7期2199-2207,共9页
核能具有清洁和能量密度大的特点,其高效利用是实现碳达峰和碳中和的关键途径之一。基于核动力超临界CO_(2)布雷顿循环系统开展了参数分析,采用GA算法获取了系统的最佳热效率及匹配参数。针对优化结果对透平进行了一维气动设计和三维仿... 核能具有清洁和能量密度大的特点,其高效利用是实现碳达峰和碳中和的关键途径之一。基于核动力超临界CO_(2)布雷顿循环系统开展了参数分析,采用GA算法获取了系统的最佳热效率及匹配参数。针对优化结果对透平进行了一维气动设计和三维仿真分析,并通过三维方法评估了透平变工况性能。结果表明:存在最佳的参数组合使系统热效率最高,透平一维设计和三维仿真效率偏差0.85%,功率偏差2.98%;透平变工况性能良好,高速区具有较大的高效运行流量范围。 展开更多
关键词 核能 超临界CO_(2)布雷顿循环系统 透平设计 透平变工况 三维仿真
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循环流化床锅炉受热面激光表面强化技术研究进展
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作者 张德运 郑亚风 +5 位作者 安原龙 王贺超 冯亦武 张盼盼 张群莉 姚建华 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第7期172-184,共13页
随着工业化进程的加速,循环流化床(Circulating Fluidized Bed,CFB)锅炉作为关键的能源转换设备,在众多工业应用中发挥着至关重要的作用。然而,CFB锅炉的受热面在长期运行中常遭受磨损和腐蚀,这不仅降低了运行效率,还缩短了其使用寿命... 随着工业化进程的加速,循环流化床(Circulating Fluidized Bed,CFB)锅炉作为关键的能源转换设备,在众多工业应用中发挥着至关重要的作用。然而,CFB锅炉的受热面在长期运行中常遭受磨损和腐蚀,这不仅降低了运行效率,还缩短了其使用寿命。为了应对这一挑战,激光表面强化技术以其显著的优势,逐渐成为提升锅炉受热面性能的有效解决方案。综合评估了激光表面强化技术在提高CFB锅炉受热面耐磨和耐蚀性能方面的有效性,并对其在工业应用中的潜力和面临的挑战进行了深入探讨。首先概述了激光表面强化技术的基础原理和关键方法,包括激光淬火、激光重熔、激光合金化、激光冲击强化和激光熔覆等。这些技术能够在材料表面形成具有高硬度和高耐磨性的涂层,从而显著延长锅炉部件的使用寿命,增强其可靠性。进一步地,分析了这些技术在实际工业应用中的效果,证实了激光表面强化技术不仅能显著提升材料的表面硬度和耐磨性,还能通过产生残余压应力层来增强材料的耐腐蚀性。此外,该技术还具备非接触性、强可控性和强化效果显著等优点。尽管如此,激光表面强化技术在推广过程中仍面临一些挑战,包括对工艺参数的精确控制、成本控制以及技术的复杂性等。针对这些挑战,未来的研究将集中于技术的优化,包括开发高精度自动化控制系统、研究新型合金粉末和添加剂,以及探索更经济高效的激光设备和技术方案。文章还探讨了激光表面强化技术在工业环境中的适应性及其潜在的创新应用前景,为学术.界提供了新的交流视角,并对未来的发展趋势进行了展望,指出了研究方向。随着技术的持续进步和成本的降低,预计激光表面强化技术将在工业领域获得更广泛的应用,对提升能源转换效率和促进环境保护具有重要意义。综上所述,激光表面强化技术为CFB锅炉受热面的改进提供了一种有效的策略,有望在未来的工业应用中发挥更加关键的作用,为实现能源的高效利用和环境的可持续发展做出积极贡献。 展开更多
关键词 循环流化床锅炉 耐磨耐蚀 激光淬火 激光重熔 激光合金化 激光冲击强化 激光熔覆
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不锈钢波纹填料的喷淋加湿特性研究
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作者 王珍祯 马兴龙 +3 位作者 郑宏飞 欧阳志伟 程海莹 梁深 《太阳能学报》 北大核心 2025年第4期350-357,共8页
采用不锈钢波纹填料,基于空气闭式-水开式循环建立加湿模型,通过实验研究喷淋加湿过程中喷淋速率、喷淋温度、填料高度、循环风速等参数对热湿交换效果的影响。结果表明:对于喷淋加湿过程,总传质系数受到填料高度的明显制约,当填料高度... 采用不锈钢波纹填料,基于空气闭式-水开式循环建立加湿模型,通过实验研究喷淋加湿过程中喷淋速率、喷淋温度、填料高度、循环风速等参数对热湿交换效果的影响。结果表明:对于喷淋加湿过程,总传质系数受到填料高度的明显制约,当填料高度达45 cm以上时,喷淋水温对加湿过程起主导作用。当填料高度不变时,喷淋速率存在最优值,且随喷淋温度的降低而增大,但总体上对传质系数的影响较弱。对填料压降的分析表明,填料高度和喷淋速率的增大都会增大压降,在填料高度大于45 cm以后,综合因子变化平稳。 展开更多
关键词 太阳能海水淡化 喷淋 波纹填料 加湿除湿 总传质系数 焓变
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