综述了木质纤维素类生物质热解技术的研究进展,总结了不同生物质原料的热解机理,分析了产物的组成和性质,研究了产物的调控、改性和应用。指出未来的研究方向应该集中在以下几方面:技术改进,致力于改进生物质热解技术,提高能源转化效率和产物选择性; 产品多样化,除了生物质热解产生的主要能源产品,如生物炭、生物油和生物气,还应着眼于开发高价值的化学品和材料,包括生物基化学品、特殊化学品和高性能材料; 集成系统,应尝试将生物质热解与其他能源转化技术相结合,形成多能源联供系统,与生物质发酵、光催化、电解和储能等技术集成,以提高整体能源系统的效率和可持续性。

主要综述了光解水、光发酵、暗发酵、暗-光发酵耦合等生物制氢技术,分析各方法的产氢机制、工艺优劣、影响因素和研究现状等,同时对比了生物制氢反应器的类型与特点。结果表明:生物制氢在低品位能源处理与高级能源生产方面具有巨大潜力。最后,给出了目前生物制氢技术的发展建议。

半闭式CO₂循环具有高效和零碳排放的特点,针对目前集成液化天然气(LNG)冷能的半闭式CO₂循环发电系统,提出了一种高效的LNG冷能的梯级利用方式。结果表明:基准案例中空分和压缩过程的能耗分别降低了70.4和75 MW,系统净效率为63.76%,相比于常规循环提升9.48个百分点;在此基础上,采取改进循环参数、匹配回热器热容等优化措施后,优化案例的净效率进一步提高至72.22%,系统的效率为51.27%。相比于仅在循环过程集成LNG冷能的参考系统Ⅱ,冷能利用的效率提高了28个百分点。

针对风电机组数字化智慧运维中面临的风电场多台机组运行数据过载、故障信息冗余、运维知识查询效率低下和全生命周期运维知识推理不足等问题,提出面向风电机组运维数据的知识图谱构建方法。首先,利用风电机组设备维修工单等文本数据进行故障部件、故障原因等重要信息的提取,给出风电机组运维数据的知识图谱构建全流程;其次,在构建过程中分别针对故障实体、属性抽取、关系抽取进行建模分析。结果表明:风电运维知识图谱有助于机组运维人员准确地掌握故障根因,高效获取运维措施,保障信息化、智能化条件下风电机组维修能力;与关系型数据库相比,该设计方法在查询精度和时间方面具有更好的运用效果。

基于通道几何尺寸对印刷电路板换热器(PCHE)流动与传热特性的影响,采用数值方法研究了通道高度对翼型翅片PCHE流动传热性能的影响。结果表明:通道高度显著影响PCHE的紧凑性、阻力与传热性能;在相同雷诺数条件下 (Re=6 000~14 000),随着通道高度H的减小(通道高度与横向节距之比H/S_T=0.12~0.60),范宁摩擦因子f先降低后升高,H/S_T=0.24翼型翅片通道的f最低;H/S_T=0.24~0.60翼型翅片通道的柯尔本-j因子j几乎相同,H/S_T=0.12翼型翅片通道的j有所增加;j/f适合于评价不同高度翼型翅片通道的综合性能,以j/f作为综合性能评价指标时,H/S_T=0.24翼型翅片通道的综合性能最佳。

重型燃气轮机联合循环效率可超过60%,是一种高效率的热功转换设备。燃气轮机具有的优异调峰能力使其在以新能源为主体的新型电力系统中发挥越来越重要的作用。概述了重型燃气轮机压气机的工作特点、结构特征和主要技术指标,重点介绍了国际主流燃机厂商典型型号压气机研制及技术进展。总结了重型燃气轮机压气机设计体系的研究进展,并基于我国重型燃气轮机研制现状,对标先进重型燃气轮机技术发展趋势,提出了通流气动布局优化技术、高性能叶型技术、跨音级叶片全三维设计技术、高度集成设计系统等重点技术发展方向。

针对实现隐蔽攻击需要获取攻击目标高精度估计模型的问题,提出一种基于共生生物搜索算法优化长短期记忆神经网络(SOS-LSTM)的隐蔽攻击方法。首先,将攻击目标的反馈控制器输出和输入信号作为长短期记忆神经网络的数据集,通过训练得到受攻击区域的估计模型,再利用估计模型设计隐蔽攻击器向受攻击对象施加攻击信号。此外,使用SOS算法优化LSTM的网络参数来提升隐蔽攻击器的性能。对核电站一回路控制系统进行隐蔽攻击的仿真实验结果表明,该攻击方法在对目标控制系统输出信号实现预先设定攻击行为的同时具有较高隐蔽性。

针对选择性催化还原(SCR)脱硝系统大惯性、多扰动等特点,提出了一种基于多维状态信息和分段奖励函数优化的深度确定性策略梯度(DDPG)协同比例积分微分(PID)控制器的控制策略。针对SCR脱硝系统中存在部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP),导致DDPG算法策略学习效率较低的问题,首先设计SCR脱硝系统的多维状态信息;其次,设计SCR脱硝系统的分段奖励函数;最后,设计DDPG-PID协同控制策略,以实现SCR脱硝系统的控制。结果表明:所设计的DDPG-PID协同控制策略提高了DDPG算法的策略学习效率,改善了PID的控制效果,同时具有较强的设定值跟踪能力、抗干扰能力和鲁棒性。

为了减弱太阳能波动对光煤互补发电系统性能的影响,提出了新型光煤互补发电系统,建立了关键设备模型及子系统模型并进行验证,对新型光煤互补发电系统的热力性能及技术经济性进行了研究。结果表明:系统热力性能随运行负荷的下降而下降,随太阳辐照强度增加而先升高后下降;系统年均输出功率为699 MW,年均节煤率为7.506 g/(kW·h),年均光电效率为10.82%;储热时长为10 h时系统技术经济性最优,此时全寿命周期内净现值为4.18×10⁴万元,内部收益率为11.81%,动态投资回收期为12.6 a,平均度电成本为0.402元/(kW·h),盈利能力较强。

为提高生物质气化产物的品质,采用成型桉树皮和成型玉米秸秆2种典型农林废弃物,并选取稻壳和木屑作为对比,在中试规模的流化床实验台上进行气化实验,得到成型桉树皮、成型玉米秸秆、稻壳和木屑的最佳空气当量系数,分析了成型生物质在气化中出现结渣现象的原因。结果表明:在实验条件下,成型桉树皮、稻壳和木屑的最佳空气当量系数为0.20,其燃气热值分别为5.5 MJ/m³、5.5 MJ/m³、6 MJ/m³,气化效率分别为60%、45%、52%;成型玉米秸秆由于其高灰分、低热值,所需空气量更大,最佳空气当量系数为0.24,燃气热值为4 MJ/m³,气化效率为35%;气化温度提高可促进不同生物质的气化反应,碱金属、碱土金属含量较多的成型生物质在气化过程中更易结渣。

为解决电网波动剧烈导致的火电机组运行平稳性问题,提出一种考虑火电运行平稳性的飞轮储能辅助二次调频控制策略。首先,建立了超超临界火电机组联合飞轮储能的二次调频控制模型;其次,提出了一种基于多层变增益速率限制的AGC指令非线性分解方法;最后,综合机组平稳性和系统AGC性能设计了适应度函数,借助鲸鱼优化算法(WOA)实现了最优化的速率限制算法参数获取。基于上述方法设计了火储协同二次调频控制策略。以某1 000 MW火电机组-飞轮储能联合系统为例进行了仿真验证。结果表明:所提控制策略在不影响系统调频性能的前提下可以使联合系统有效响应系统高频指令,减小了火电机组的动作幅度,提升了机组运行的平稳性。

为探究生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)对成型颗粒物理性能的影响,以棉秆、木屑以及生物质三组分为研究对象,单独或按一定掺混比例混合后制备成型颗粒,使用电子万能材料试验机分析了成型颗粒的表观密度和抗压强度,利用X射线光电子能谱仪分析了生物质成型前后分子结构的变化。结果表明:纤维素直接影响成型颗粒的抗压强度,半纤维素和木质素主要作为黏结剂,协同纤维素间接提高成型颗粒的抗压强度。向棉秆中加入纤维素或半纤维素后,其混合成型颗粒中的C－OH官能团均明显提高,且产生了新的C＝C官能团,有利于形成分子间作用力和提高分子结构的稳定性,增强成型颗粒的物理性能。

针对应用于第四代气冷堆的超临界二氧化碳再压缩循环系统进行了优化研究。通过建立完善的热力学及㶲经济性模型,并根据核电模块化的需求引入空间紧凑性指标,从热力学性能、空间紧凑性、㶲经济性能等多个维度对超临界二氧化碳再压缩循环系统开展研究,分析了关键参数对超临界二氧化碳再压缩循环系统性能的影响,并进一步开展了多目标优化以提高系统的适用性。结果表明:通过多目标优化研究,循环的综合性能得到提升,多目标优化得到的最优点的㶲效率、单位功率成本率和单位功率换热面积分别为71.5%、3.11美分/(kW·h)和0.191 m²/kW。

大型炉排炉被广泛应用于生物质及生活垃圾的能源化转化,但由于其设计和运行仍处于工程经验探索阶段,实际运行过程中,存在过量空气系数大、气固相燃尽差、NO_x原始排放高等问题。针对炉排炉复杂的层燃反应过程,构建了大颗粒转化模型和多成分并行颗粒层燃模型,实现对炉排炉燃烧过程的精细化数值模拟。并通过与实验结果进行对比,验证模型的精度。利用数值模拟方法,分别针对生活垃圾和农业秸秆的大型炉排炉进行了实炉分析与优化,并根据表面着火和底部着火2种层燃模式,进行了现场运行调整。结果表明:某中拱型垃圾焚烧炉的炉膛局部高温和NO_x排放较高的问题,源自于前后侧烟道的组分分布、燃烧和还原反应与设计预期的偏离,运行优化后消除了实炉的局部高温,NO_x排放亦显著下降,所提出的结构改进方案可使NO_x原始排放降低至26.8 mg/m³;某秸秆振动炉排发电锅炉的床层和气相燃烧效率低的问题,源自于大一次风的对流冷却作用和炉膛内的"烟囱流"现象,运行优化后实炉CO排放大幅减少,发电负荷显著上升。

氨煤混燃涉及复杂的化学反应过程,是否会加剧氮氧化物的生成是倍受关注的问题。通过化学反应动力学计算方法,研究了氨煤混合燃烧的气相反应中NO生成和还原的反应路径,以及不同因素对NO生成的影响。结果表明:温度T=1 300 ℃、过量空气系数α=0.84时,相较于纯煤燃烧,掺氨比例为0.3时能够降低反应器出口NO体积分数96.5%,原因是此工况下氨分解产生大量的NH₂和NH等自由基,其还原反应的反应速率更快,从而使含N基元向N₂转化;T=1 300 ℃下,掺氨比例为0.3时较为合适,此时反应器出口的NO和NH₃体积分数均较低;小比例掺氨燃烧会增大NO的生成速率和NH₃的分解速率,导致反应器出口NO体积分数增大,且温度越高,该现象越明显;α<1的还原性气氛和较低的温度(T≤1 300 ℃)能够有效降低NO的排放。

机器学习方法已经在生物质气化建模中展现出广阔的应用前景。然而,机器学习模型主要依赖于实验数据,并不考虑气化中的反应机理,在数据样本不充分的情况下模型所表现出的实际关联特性与机理规律之间存在严重偏差。为此,提出一种基于物理信息神经网络(PINN)的生物质气化产物分布预测方法,该方法将真实实验数据与先验机理进行无缝衔接,在人工神经网络(ANN)模型中嵌入边界约束和关键参数间的单调性关系,通过自动微分技术进行辅助优化,实现模型的高效训练。结果表明:PINN模型的决定系数大于0.89,均方根误差小于4%,其总体预测精度要优于随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和ANN 3种纯拟合机器学习模型;PINN模型能够严格服从边界约束和先验机理单调性关系,表现出更好的可解释性和泛化能力。

为解决可再生能源不稳定及消纳问题,构建了一种涵盖太阳能光伏/光热、电解水制氢及生物质气化甲烷化在内的冷热电联供(CCHP)系统;针对联供系统在高维多目标下的容量匹配问题,提出并验证了一种适用于高维多目标的改进白鲸(MOBWO)算法,其在改善分布性的同时提高了算法的收敛速度。基于此方法开展的案例分析表明:容量配置方案相比分产系统,虽然年总成本提高了19.8%,但是化石燃料消耗量降低了56.8%,CO₂排放量降低了53.1%,灵活性达到51.6%;在该案例模型下,改进白鲸算法较非支配排序遗传(NSGA-2)算法和多目标粒子群(MOPSO)算法有着更好的求解效果。

为了解决CaO/CaCO₃化学储能系统中材料循环稳定性差、导热系数低、吸光性差的问题,从钙基原料的选择、复合材料中元素的掺杂、运行条件的调整等方面探讨了改善钙基材料性能的方法。结果表明:Al、Mn、Ti等元素的添加可以在材料内形成惰性氧化物,抑制烧结,提高材料的循环稳定性;掺杂具有较高导热系数的材料如Al₂O₃、MgO、SiO₂、ZnO,可以增强材料的导热性能;掺杂Mn、Cu、Fe、Co、Cr等元素能够提高材料的光谱吸收率。相关总结可以为热化学储能材料的设计提供参考。

通过对太阳能聚光投入辐射进行分频,建立光伏与光热驱动有机朗肯循环综合供电系统。在冷却背板温度100 ℃的限制下,对该系统进行热力学分析,筛选了适宜的循环工质,获得了有机朗肯循环(ORC)系统优化的蒸发温度。结果表明:isobutene作为光伏系统的冷却工质和ORC系统的循环工质时系统效率最高,分频技术将冷却背板散热负荷转移至集热器,可降低光伏板的散热需求,从而降低循环工质质量流量,对提高系统发电能力有积极作用,该系统可将单纯光伏发电效率提高9百分点;同时,分频效率和太阳能电池吸收波段对综合供电系统的总效率影响较大。

由于气膜冷却问题中湍流的复杂特性,传统雷诺平均(RANS)方法会低估湍流的热扩散强度,导致冷却效果计算不准确。对此提出了一套基于物理信息神经网络(PINN)的湍流建模框架,基于RANS流场和大涡模拟(LES)温度场,建立了数据驱动的湍流普朗特数神经网络模型,在RANS求解器中嵌入该模型,可以动态调整湍流的热扩散强度,获得了与LES高度一致的温度场。结果表明:PINN是构建数据驱动湍流模型的良好方法,对于湍流普朗特数的建模可以有效提升RANS方法对温度预测的准确性。

为了缓解醇胺溶液碳捕集的高能耗问题,加入了纳米级羟基氧化铝作为催化剂以有效降低再生能耗。基于传热学基本理论,将解吸过程分为升温阶段和恒温阶段,建立了分阶段的能耗评估模型,获得了实时热负荷变化曲线。该模型比传统的能耗评估方法更精确,更容易确定能耗最低的操作条件。利用该模型,探究了催化和无催化条件下再生热负荷最低的解吸温度,结果表明:在适中的解吸温度下再生能耗最低。此外,分析了解吸过程的总包反应动力学,发现反应级数模型最适合描述乙醇胺溶液再生反应速率,该模型的动力学参数证明了催化剂通过降低反应活化能的方式节省再生能耗。

针对燃烧新疆煤面临严重的沾污结渣问题,添加高岭土添加剂是缓解该问题的有效途径。结合沉降炉积灰实验和固定床烧结实验对不同粒径高岭土的防控性能与机理进行研究。结果表明:高岭土通过自身的稀释作用和与煤中矿物的交互作用两方面共同改变新疆煤的成灰特性,进而影响积灰行为与烧结特性;细高岭土虽然通过交互作用可以有效抑制碱性物质气相沉积,但添加剂自身的稀释作用导致成灰粒径较小,更易在初始阶段形成积灰;在两方面的综合作用下,细高岭土和粗高岭土对初始阶段积灰生长的防控效果相近;此外,添加细高岭土后更小的成灰粒径分布促进灰烧结程度的发展,不利于沉积物的吹灰清除。

在碳减排背景下,燃气轮机燃烧室需要在出口温度不断提高的同时控制NO_x排放、提高功率调节范围和燃料适应性。为了应对以上挑战,燃气轮机厂商正在发展轴向分级燃烧技术。本文介绍了轴向分级燃烧原理,分析了轴向分级参数、交叉射流火焰形态、喷嘴结构和燃料种类对污染物排放和燃烧不稳定性的影响。现有研究表明,降低一级燃烧室当量比、增强二级燃烧室的掺混均匀性能够降低污染物排放;轴向分级燃烧室的热声振荡特性复杂,合理选取分级参数能够抑制振荡。轴向分级燃烧室的减排效益和工况调节能力已经在商业运行中得到验证。基于目前研究现状,展望了轴向分级燃烧技术的关键问题和未来研究方向。

为研究SCR系统低温运行时SO₃的生成特性,在中试实验台上分析了烟气温度、SO₂质量浓度和喷氨量对SO₃催化生成特性的影响。结果表明:温度是影响SO₃生成率的主要因素;随着烟气温度降低,SO₃生成率下降;SO₃生成率受SO₂质量浓度的影响;入口烟气SO₂质量浓度在700~1 150 mg/m³范围内、温度低于260℃时,SO₃生成率受SO₂质量浓度影响很小;与未喷氨工况相比,在喷氨工况下出口SO₃质量浓度和SO₃生成率均下降,低温腐蚀概率下降,硫酸氢铵生成概率提高;低温下SCR系统中SO₃生成率下降,对低温受热面的危害体现在H₂SO₄和硫酸氢铵协同作用下的低温腐蚀和堵塞方面。

危险废弃物焚烧处理过程中产生的热量通常用于生产饱和蒸汽以供应工业园区的蒸汽、热量等需求,也可以用于低温发电。分析了饱和蒸汽驱动有机朗肯循环(ORC)系统做功时的热力学特性。通过基本工况下蒸汽潜热型热源与ORC系统的热匹配特性分析,提出3种优化措施,并研究了单一优化和组合优化措施下以及不同工况下的系统热力学性能。结果表明,组合优化可使系统获得更优的性能,相对于基本工况,优化后的工况下最大净输出功为3 193.81 kW,提高了170.46%;热效率为23.34%,提高了30.25%;总㶲效率为66.25%,提高了41.80%。

采用真空气体渗氮工艺在不同温度下对SP-700钛合金表面进行了渗氮强化。利用扫描电子显微镜、光学显微镜、显微维氏硬度仪、往复摩擦磨损试验仪、白光干涉三维表面轮廓仪和电化学工作站,分别测试了强化层的表面和截面形貌、硬度、耐磨性能和电化学腐蚀性能;通过浸泡腐蚀方法测定了涂层在HF溶液中的腐蚀行为。结果表明:渗氮温度对SP-700钛合金的微观形貌影响较大,随着温度的升高,试样表面氮化物数量增加,氮化物层更加致密;高温渗氮试样的硬度较基体提高了约1.9倍,相对耐磨性可达51.34;所有试样在3.5%NaCl溶液中均能自发钝化,有较好的耐电化学腐蚀性能;渗氮试样在HF腐蚀液中表现更优,渗氮温度越高,试样的耐腐蚀性能越好。

利用分流叶片能有效改善叶片通道内的流动阻塞问题,降低流动损失。针对某带分流叶片的有机朗肯循环(ORC)向心透平,研究了不同分流叶片长度和周向偏移量对透平性能的影响,对不同叶片布置方案进行数值模拟,分析了内部流动状况、叶片载荷和损失分布。结果表明:分流叶片能有效削弱通道中的涡流,改善流动状况,使通道内部的压力分布合理;同时在一定程度上分担了主叶片的载荷。与分流叶片长度系数相比,周向偏移量对熵产率的影响较为明显;随着长度系数和周向偏移量的增加,高熵产率范围和总压损失系数均呈现先减后增的趋势,等熵效率的变化则相反,当l=0.5、d=0.5时等熵效率最大,为91.26%,而功率与叶片长度大体呈正相关;将长度系数和周向偏移量分别控制在0.5~0.6时,能保持较为理想的流动状况及叶片载荷分布,高熵产率范围较小,有利于透平性能的提升。

针对高、中合缸汽轮机的中间分隔轴封漏汽测量较难的问题,提出一种引进中间变量确定汽轮机中间分隔轴封漏汽量的方法,经理论推导得出计算方法,并通过变工况试验,将中间分隔轴封平衡管漏汽分量作为中间变量,计算出不同工况下的高压中间分隔轴封漏汽总量以及中压中间分隔轴封漏汽分量。以某台亚临界 600 MW汽轮机为例,将计算结果与其设计工况进行对比验证。结果表明:该机组中间分隔轴封漏汽量相对误差在 1%以内;与变汽温法计算结果相比,中压中间分隔轴封漏汽量相对误差在 5%以内。本文方法理论可靠,计算精度高,操作简单,具有可行性。

面对日益紧迫的减碳降耗需求,发展高效低碳的先进热力循环愈发重要。提出了一种基于天然气的零碳排放的半闭式超临界CO₂循环,并通过工质拆分,将半闭式循环拆解为开式循环和闭式循环,以阐明循环热功转化的过程;进一步采用循环拆分法将复杂重构循环拆解为若干简单循环,建立不同流程重构措施的热力学评价模型,直观地揭示不同循环构型的节能机理;通过参数敏感性分析获得各个流程改良措施关键参数的最优点。结果表明:再热、分流再压缩、中间冷却、部分冷却等多种循环流程改良措施均可有效提高循环效率,其效率增益为1.79~5.59个百分点;多种流程改良措施集成优化后,系统净发电效率较基础循环提高10.18个百分点。

基于传统医疗废物气化多联产机组(常规方案),提出了2种耦合碳捕集与封存(CCS)的低碳方案1和方案2。从能量、㶲和经济性(3E)角度对3种方案进行对比。针对最优的方案2开展㶲流分析,并讨论了烟气再循环比对系统性能的影响。结果表明:相较于常规方案,方案2在净发电效率降低15.38%的情形下,整体㶲效率提高了7.18%;低碳方案2的动态回收期比方案1的减少3.12 a,净现值增加590.60万元;方案2在保证机组良好性能的同时可实现低碳排放的目标,且具有较高的经济收益;增大烟气再循环比可提高集成系统的经济收益。

为了实现垃圾焚烧发电机组稳定、高效、环保的有效协同,对垃圾焚烧炉燃烧过程进行了多目标优化。提出一种极限学习机(ELM)和带有外部输入的非线性自回归滑动平均模型(NARMAX)相结合的动态建模方法,并通过改进麻雀算法(ISSA)对模型参数进行优化,分别建立了垃圾焚烧炉蒸汽质量流量、锅炉效率和第一烟道温度的动态模型;并将 ISSA-ELM-NARMAX模型与传统BP神经网络模型、ELM-NARMAX模型和SSA-ELM-NARMAX模型进行对比,最后基于改进非支配遗传算法(NSGA-II)对燃烧过程进行多目标优化,寻找焚烧炉最佳运行参数。结果表明:基于 ISSA-ELM-NARMAX的垃圾焚烧炉燃烧过程动态模型更加精确有效,所提出的控制策略可以为焚烧炉司炉人员提供操作指导。

为进一步提高翼型的气动性能,基于灰鲭鲨尾鳍上尾叉型线结构,提出一种仿生襟翼结构。利用SST k-ω湍流模型模拟仿生翼型的气动性能和内流特征,分析了仿生襟翼相对位置和角度的影响,得到了气动性能最优的仿生襟翼翼型,并将其与格尼襟翼进行对比。结果表明:安装仿生襟翼后,翼型升阻比较原翼型显著提高;当襟翼相对高度不变时,减小襟翼安装角和增大襟翼与尾缘间的距离均导致翼型失速提前;安装角为45°且逆流向安装在尾缘处的仿生襟翼翼型气动性能最优,其升力系数较格尼襟翼翼型在失速前平均提高5.9%;安装仿生襟翼后流场结构更复杂,流场内涡的位置、数量及大小均有所改变。

采用热重(TG)分析和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)研究了秸秆和煤矸石单独燃烧和共燃烧过程中的燃烧特性以及秸秆中碱金属元素的固留特性,采用Coats-Redfern积分法对秸秆和煤矸石共燃烧过程进行了动力学特性分析。结果表明:秸秆与煤矸石的混燃过程中存在强烈的交互作用,其中煤矸石掺混比例为10%时燃烧特性最优,混燃时随着煤矸石的添加,混合物的固定碳燃烧反应活化能降低且交互作用改变了燃烧过程中的反应机理;煤矸石质量分数为10%时对碱金属的释放抑制效果最好,在该比例下碱金属K、Na分别在1 000℃与1 100℃时的固定效果最优。

为探究声波助燃技术在W型火焰锅炉中的应用潜力,试验研究了实时负荷为315 MW的W型火焰锅炉在声波激励作用下的燃烧特性。在锅炉主燃区、燃尽区分别交错布置12台和4台声波激励装置,每3台1组循环投运,驱动声波激励装置工作的电机频率为35 Hz,相应进气压力维持在0.35~0.47 MPa。试验中,通过电厂集控室集散控制系统(DCS)监测记录了脱硝塔A/B侧进口NO_x质量浓度、脱硫装置进口SO_x质量浓度和机组煤耗的变化。结果表明:投入声波激励装置后,脱硝塔A/B侧进口NO_x质量浓度分别下降了6.08%、5.47%,SO_x质量浓度下降了1.24%,机组平均煤耗下降了1.5 g/(kW·h);对省煤器和空气预热器出口的灰分采样分析发现,与无声波激励的情况相比,飞灰含碳质量分数分别下降了1.64%和1.70%,声波助燃技术能有效提高W型火焰锅炉的热效率和降低污染物排放。

提出了一种基于改进鲸鱼算法优化Transformer网络超参数(IWOA-Transformer)的故障预警方法。该方法利用非线性收敛系数和高斯变异对鲸鱼算法(WOA)进行改进,以提高WOA的收敛速度和避免其陷入局部最优;再采用改进鲸鱼算法(IWOA)优化Transformer的超参数,建立磨煤机故障预警模型;然后,通过预测值和实际值的相似度函数确定自适应阈值,结合专家系统判断故障类型并提出解决方案,实现磨煤机故障预警;最后,以某350 MW热电机组中速磨煤机为例进行故障预警试验。结果表明:所提IWOA-Transformer模型可显著提高预警速度和准确率,具有工程实用价值。

提出一种模型-数据联合预测方法,通过机理分析建立对象动态模型,并引入未来太阳辐射强度、用户负荷预测数据进行即时模型预测,通过注意力机制改进的卷积-长短时记忆混合神经网络建立数据预测模型,并引入历史数据进行滚动数据预测,然后利用卡尔曼滤波器对2种预测模型的输出结果进行融合,实现储能量的联合预测。结果表明:联合预测兼具2种方法的优势,能很好地解决储能量预测误差随时间累积的问题,并能够及时表征气象因素突变和系统运行方式改变时储能量的变化情况,在各种天气状况下均具有良好的预测精度。

为了控制雾羽和节约水资源,搭建了高位收水机械通风冷却塔热态实验系统,分别对外部冷却模块(干湿联合冷却塔)和内部凝雾模块(凝雾式冷却塔)的消雾、节水及热力性能进行对比分析,研究了环境温度、循环水进水温度及循环水量对冷却塔性能的影响。结果表明:干湿联合冷却塔和凝雾式冷却塔均具有消雾和节水能力,但实现二者的消雾和节水是以降低冷却塔冷却性能为代价的;与原塔相比,干湿联合冷却塔和凝雾式冷却塔的循环水温降约降低了1.5 K;干湿联合冷却塔和凝雾式冷却塔的消雾和节水性能受运行参数的影响很大,且凝雾式冷却塔的节水量和节水率高于干湿联合冷却塔。

为探究燃煤锅炉的深度调峰能力,针对某超临界630 MW锅炉炉膛水冷壁开展了水动力和壁温特性研究,建立了水动力和壁温特性数学模型,计算并分析了(20%~30%)锅炉最大连续蒸发量(BMCR)负荷的水冷壁压降、流量分配、出口工质温度和壁温沿炉高方向的分布特性等。结果表明:在20%和30% BMCR负荷,水冷壁螺旋管段的热偏差较小,热负荷分布均匀,水冷壁垂直管段出口蒸汽温度偏差较大,该区域更易出现温度超限的情况;在30% BMCR负荷时,锅炉可以以干态工况安全运行;在28.8% BMCR负荷时,水冷壁入口工质温度为280.0 ℃,锅炉干态运行时水冷壁壁温最高值超过450.0 ℃;在27.3% BMCR负荷时,锅炉干态运行时水冷壁壁温最高值超过500.0 ℃,此时可以通过转湿态运行或调节入口温度的方式降低壁温。

通过化学反应动力学模拟方法构建了流化床燃烧反应模型,研究了燃煤耦合农林废弃物燃烧过程中氮氧化物的生成特性与反应机理。结果表明:氮氧化物转化率随着农林废弃物掺混比例增加而增大,且随着生物质掺入量增加,转化率增长速率提高;燃烧温度对氮氧化物转化率的影响较大;随着燃烧系统氧体积分数增大,氮氧化物转化率先缓慢增大,在氧体积分数达到一定值后迅速增大,之后变化趋于缓慢;出于经济性与技术可行性的考量,可以选择降低风量小的燃尽风氧体积分数来进一步降低氮氧化物生成量,为实际燃煤耦合生物质燃烧锅炉控制污染物排放提供一定的技术支撑和指导意见。

针对风电机组变桨轴承服役过程环境噪声干扰严重、退化状态评估精度低的问题,提出一种基于多元精细复合多尺度波动散布熵和累积欧氏距离矩阵测度的退化状态评估模型。该模型将监测数据状态特征获取过程由单通道拓展为多通道进行,通过提出的多元精细复合多尺度波动散布熵算法来获取多通道监测数据的多尺度状态特征,并将累积和检验算法与欧氏距离矩阵测度方法相结合,用于定量衡量基准样本与待分析样本间的差异,从而实现变桨轴承退化状态评估。风电机组变桨轴承全寿命周期加速疲劳实验验证结果表明:该模型能够及时捕捉到变桨轴承的初始退化时刻并且准确跟踪整个退化过程。