可再生能源下燃煤电站-碳捕集优化调度

燃煤电站集成碳捕集技术在实现碳减排的同时可以提升电站灵活性,帮助电网消纳风光;而可再生能源网络可以提供富余能量来满足碳捕集的需求,提升电站碳捕集系统的经济性能。为此,本文提出了一种可再生能源背景下超临界燃煤电站-碳捕集系统的整体优化调度方法。该方法将深度学习与启发式计算融合,综合考虑机组运行约束和电网功率平衡约束,以降低运行成本和最大消纳风光为目标,对电站-碳捕集系统整体运行优化。结果表明,碳捕集系统的引入可以消纳51%的弃风弃光量,降低35%的碳捕集成本。通过比较,自由捕集率约束模式具有最好的优化调度空间,而平均捕集率约束模式在满足电网指定碳排放要求的同时能够保证良好的经济性。     

多变边界火电机组能耗基准状态表征方法

运行于多变边界条件下给火电机组深度节能研究带来新的挑战。本文基于单耗分析理论,突破传统单一基准值概念,综合考虑机组运行边界条件、运行操作水平和设备性能状况等因素,探索机组能耗基准状态的科学表征方法。将机组能耗与描述机组特性的参数空间相对应,从参数、设备、子系统和机组等层面确定能耗作用规律,构建以机组单耗为优化目标的能耗基准状态表征模型,并应用于某600 MW超临界机组中。研究表明,火电机组的能耗基准状态与设备特性、边界条件、运行工况和操作水平密切相关,能耗基准状态的确定对机组全工况节能诊断与运行优化具有重要意义。     

超临界燃褐煤锅炉热力设备动态特性研究

随着我国太阳能、风能等发电装机容量的迅速增长,电网对火电机组的调峰需求越来越高,火电机组运行呈现负荷波动大、频率高的特点。为研究火电机组的动态特性,本文以某600 MW超临界燃褐煤直流锅炉为例,建立了系统主要热力设备的动态模型,进而研究获得了这些设备的动态特性。结果表明,各设备在系统中的位置、作用各不相同,其动态特性也有差异。以响应时间为例,省煤器、回转式空预器和制粉系统的动态响应时间最长,约700 s以上,其次是水冷壁、过热器和再热器,约400 s,泵与风机的动态时间很短,在研究机组的动态过程时可以忽略。     

轻元素定量分析的新修正方法

本文介绍了一种能用于轻元素定量分析的新修正方法,它的各项修正因子用Monte Carlo计算方法确定。分析了碳和氧两种元素,计算得到的浓度结果比其它方法好。并对ZAF方法中的简化Philibert吸收修正公式和Dancumb-Reed原子序数修正公式进行了详细讨论,指出了它们的局限性。 关键词：     

火电机组湿法脱硫系统能耗的回归分析

本文以火电机组石灰石石膏湿法脱硫系统能耗为研究对象,通过分析脱硫系统主要能耗设备的能耗特性,得出影响脱硫能耗的主要因素,并对这些主要影响因素与脱硫能耗间的关系进行多元回归分析,从而建立脱硫能耗的数学模型。最后以我国40台典型火电机组湿法脱硫系统实际运行数据为基础,通过多元回归分析,建立脱硫能耗的数学模型,结果表明脱硫能耗数学模型既有一定的物理意义,又具有良好的统计学依据,与电厂实际脱硫能耗数据能较好地符合,从而为火电机组湿法脱硫系统的能耗预测和节能运行提供依据和基础。     

新型氢氧——燃煤联合循环系统热力学性能分析

本文在传统燃煤发电机组和氢氧联合循环的基础上,提出一种新型的氢氧-燃煤联合循环系统。该系统把超超临界燃煤机组与氢氧联合循环相耦合,实现了氢能和燃煤的高效利用,丰富了两种燃料的利用形式。本文使用EBSILON对该系统进行了初步模拟,研究结果表明,该系统在蒸汽初压为25.6 MPa,最高温度为1300℃时,发电效率可达到49.74%,并可通过提高循环最高温度和燃气透平膨胀比达到更高的发电效率。     

氨燃料发电研究进展

氨是一种高效的氢载体,有望成为下一代无碳燃料,助力实现“碳达峰、碳中和”目标,本文介绍了氨燃料的研究背景和主要性质,调研总结了氨燃料在燃煤锅炉、燃气轮机和燃料电池发电方面的研究和发展趋势。通过控制掺氨比例、喷氨位置、喷氨速度等可以实现氨/煤在燃煤锅炉中共燃;采用富–贫分级燃烧能降低燃气轮机的NO_x排放;氨燃料电池中氨在阳极上催化分解成氢气和氮气;氢气氧化释放的热量能有效地用于氨分解反应,提高氨燃料电池系统的能量效率。     

1000MW燃煤机组的热经济学优化

为了降低燃煤电厂的能量费用和非能费用,提高效率降低成本,本文以1000 MW燃煤机组为研究对象,在热经济学理论的基础上,以系统单位热经济学成本作为目标函数,用Matlab计算工具对系统进行优化。计算结果表明,需要增加或改进设备的技术性能来提高其(?)效率,进而可降低电能生产的成本;并发现锅炉当前的(?)效率接近最优状态;而汽轮机组的情况稍差,可以通过技术改进来提高其效率。     

碳结构锯齿形边缘对SO2的催化氧化机制研究

利用多孔碳实现SO2脱除和高值资源化具有耗水少、吸附剂可循环等优点,是当前重要技术方向,探究SO2在碳材料纳米空间中的吸附转化机制是该技术的理论基础。前期研究表明O2存在的条件下,碳材料中SO2会被催化氧化形成SO3,但具体的吸附催化位点和氧化路径有待进一步研究。本文采用密度泛函理论计算了SO2碳材料锯齿形不饱和碳原子处的吸附和催化氧化路径,发现:SO2和O2在不饱和碳原子处发生化学吸附。当O2在不饱和碳原子处优先吸附时,SO2会与活化的O2反应生成SO3和化学吸附态的O;当SO2在不饱和碳原子处优先吸附时,O2会在S原子附近活化,活化后的O2会与SO2反应生成气相SO3、化学吸附态SO3。本文计算结果为用于硫资源化的高性能碳材料合成提供了理论指导。     

煅烧石油焦脱除烟气中Hg0密度泛函理论研究

石油焦作为碳基吸附剂脱除燃煤烟气中Hg~0的研究近年来得到发展,本文建立了表征煅烧石油焦表面的四碳环并噻吩饱和簇模型,运用量子化学密度泛函理论B3LYP-D3方法,基于6-31g(d)/lanl2dz混合基组水平,从微观层面研究了煅烧石油焦吸附Hg~0的机理,同时计算了Hg在煅烧石油焦上的吸附能及Mayer键级,并分析了石油焦中噻吩硫在脱汞中的作用。研究结果表明,Hg~0在煅烧石油焦上的吸附以物理吸附为主,噻吩硫对Hg~0的吸附有促进作用。量子化学理论计算是研究煅烧石油焦吸附剂脱除Hg~0机理的一种有效方法。     

燃煤烟气降温过程汞的均相化学反应动力学模拟

本文建立了燃煤烟气冷却过程中汞氧化的均相反应动力学模型,使用化学动力学软件Chemkin4.0.1,通过理论计算考察各种影响汞均相氧化的因素,并对实验电厂的烟气汞氧化过程进行模拟,与实验结果进行对比.模型显示600 K左右为典型燃煤烟气氧化速率最快的温度区间;煤中氯含量近线性增加汞的氧化;烟气中汞的氧化受到动力学控制,因而低的烟气降温速率有利于汞的氧化.对电厂烟气的模拟显示,600 K左右的空气预热器是汞氧化速率最快的区域;而在400 K左右的除尘器中因停留时间长,汞也得到了明显的氧化.均相化学反应动力学模型对电厂汞排放模拟的结果与实验显示了一定的吻合,但模型对大部分电厂汞的氧化预测结果均比实验值偏高,需要进一步完善.     

能量系统故障诊断的热经济学模型

本文将建立在热力学第二定律基础上的 分析方法与热经济学方法运用于能量系统的故障诊断。通过与常规热力学方法的定量比较,证明了■分析方法与热经济学方法对系统中发生的故障具有更高的敏感度,并建立了进行能量系统故障诊断的 分析模型与热经济学分析模型,并以某 ２００ ＭＷ火电机组为例,分别采用这两种方法对机组在某一况时的故障情况进行了诊断,并对结果进行了分析比较。     

后喷时刻对柴油机燃烧影响的可视化研究

后喷可改善柴油机的颗粒物排放特性。在光学发动机上,保持总喷油量不变,变换不同主、后喷间隔时刻,对缸内燃烧过程进行高速摄影,研究后喷时刻变化对柴油机缸内燃烧特性的影响。将获取的缸内燃烧火焰图像,利用双色法计算得出缸内温度场和表征碳烟浓度的KL因子分布情况,并分析缸内燃烧温度和碳烟生成特性。研究表明,随主、后喷间隔角增加,温度分布及KL因子总量呈双峰分布,KL因子总量后期减少速度增加,即碳烟氧化速度加快。     

火电厂综合能效评价模型的探索

本文对17个1000 MW的火电机组的能效水平进行了综合评价。基于三个子指标:发电煤耗率、厂用电率和综合耗水率,首先采用主观的层次分析法和客观的熵权法相结合确定了各子指标的权重;其次分别采用可拓物元模型和逼近理想值的排序方法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS)对待评价机组分别进行能效等级判断和能效水平排序。对典型机组,两种模型的实施结果与基于数据的理论分析结果相一致。如果将两种模型配合使用,可实现对火电机组能效水平的完整评价。     

煤焦燃烧反应动力学的通用规律研究

本文提出了有关煤焦燃烧反应动力学的新思想，即认为煤焦反应动力学参数Ｅ（活化能）与煤质无关，它只是煤焦温度的函数；但其反应频率因子ｋ０，ｃｈ与煤质有密切关系。本文中首次给出了煤焦燃烧反应动力学参数Ｅ／ｋ０，ｃｈ与煤的工业分析基值的通用关系。这样可以根据煤质的工业分析基值，就可获得一确定的Ｅ／ｋ０，ｃｈ值。从而避免了前人关于Ｅ／ｋ０，ｃｈ值与煤质无通用关系的状况。本文还揭示了反应频率因子不仅与煤质有关，而且还与其燃烧状态有关的物理本质，并给出了它们之间的定量关系。     

利用电化学微分质谱在燃料电池的阴极研究碳载体的氧化

利用电化学微分质谱,在双薄层流动电解池中,通过检测二氧化碳产物的信号研究氧气与铂纳米粒子对碳载体氧化机理与动力学的影响．研究发现,碳载体可以在不同的电位区间内被氧化;氧气可以加速碳的氧化,在相同的电位下碳氧化生成二氧化碳产物的速率在氧气饱和溶液中是在氮气饱和溶液中的两倍;铂纳米粒子可以催化碳的氧化,在碳电极上,担载的铂纳米粒子可以大大降低碳氧化的过电势．讨论了铂与氧气促进碳氧化的机理．     

塔式光煤互补系统变工况性能研究

为了节约能源和保护环境,太阳能辅助燃煤发电系统得以迅速发展.本文针对敦煌地区660 MW燃煤机组提出了一种塔式太阳能与常规燃煤电厂集成方案.基于仿真平台TRNSYS,建立了光煤互补系统模型。依据TRNSYS软件里的气象数据库,在煤炭节省型运行模式下,对互补系统在不同的辐照强度以及不同工况下进行了模拟分析,从而得到了典型日和典型年的热力性能,揭示了光煤互补系统的热力特性.结果表明,本文中的互补系统年光电转换效率为15.36%,相对于现有单一的太阳能热发电技术,由于光煤互补更加节约成本,因此具有一定的优势。本文研究结果为改造现有燃煤电站提供了新的途径和理论指导.     

激光诱导击穿光谱精确测定燃煤工业分析指标的研究

燃煤工业指标的在线精确分析对于指导燃煤工业优化生产、降低燃煤煤耗至关重要。利用激光诱导击穿光谱(LIBS)分析燃煤煤质时,因受我国复杂多样煤种所导致的“基体效应”,测量精度有待提高。实验中对激光诱导燃煤等离子体光谱至燃煤工业分析指标转化过程中的光谱预处理和定标建模方法进行了优化选择。实验结果表明,利用单/多峰Lorentzian光谱拟合计算谱线强度相比于传统计算方法,谱线强度RSD均值可由12.1%降至9.7%;对于核函数参数寻优,相比于网格参数(Grid)和遗传算法(GA),粒子群算法(PSO)的平均绝对误差(MAE)最小;采用PSO参数寻优式支持向量机(SVM)回归建模的预测均方根误差(RMSEP)小于偏最小二乘回归分析法(PLS);采用单/多峰Lorentzian光谱拟合方法和PSO参数寻优式SVM回归建模,对燃煤工业分析指标预测的平均绝对误差(AAE)为：灰分为16%～30%时AAE为1.37%,灰分大于30%时AAE为1.77%,发热量为9～24 MJ·kg-1时AAE为0.65 MJ·kg-1,挥发分低于20%时AAE为1.09%,挥发分大于20%时AAE为1.02%。     

太阳能辅助燃煤电厂碳减排的技术经济性比较

本文基于300 MW燃煤电厂的设计参数,针对四种典型燃煤电厂碳减排系统进行了发电量和碳减排量的比较。同时,从经济性角度分析且比较了四种燃煤电厂碳减排系统的均化发电成本(LCOE)和碳移除成本(COR)。结果显示在碳捕集率为50%条件下,当碳捕集设备的价格降低到原价的70%且有机朗肯循环(ORC)设备价格低于5065 CNY/kW时,太阳能ORC辅助碳减排的发电成本比太阳能直接辅助碳捕集系统低,此时太阳能ORC辅助系统在经济性上具备竞争力。     

基于GARCH模型的火电厂综合能效影响因素分析

本文以600 MW的火电机组为对象,基于机组运行经济性和环境约束的角度,选取了5个指标:发电煤耗率、厂用电率、发电综合耗水率、发电油耗和脱硫效率,利用计量经济学模型——GARCH(Generalised AutoRegressive Conditional Heteroskedasticity)模型和多元回归法(MultipleRegression Method)构成新式耦合模型,对火电厂的综合能效进行了计算分析。并同时采用VAR(Vector AutoRegressive)模型验证了所提出的耦合模型的准确性。该方法不仅能够无人工干预的评价出火电厂节能的综合水平,还可将每个指标对综合能效的影响定量化。