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Peak-Shaving of the Oxy-Fuel Power Plant Coupled with Liquid O_(2)Storage

热科学学报:英文版 2023年第5期32卷 1722-1736页

作者： FU Xuchen WU Jianwen SUN Zhenkun duan Yuanqiang GAO Zhengping duan lunbo Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control Ministry of EducationSchool of Energy and EnvironmentSoutheast UniversityNanjing 210096China Inner Mongolia Power Research Institute Branch Inner Mongolia Power(Group)Co.Ltd.Huhhot 010020China

Integrating a high proportion of intermittent renewable energy provides a solution for the higher peak-shaving capacity of coal-fired power ***-fuel combustion is one of the most promising carbon reduction technologies for coal-fired power *** study has proposed a novel oxy-fuel power plant that is coupled with both liquid O_(2)storage and cold energy recovery systems in order to adapt to the peak-shaving *** liquid O_(2)storage system uses cheap valley electricity to produce liquid O_(2)for a later use in the peak period to enhance the peak-shaving ***,the cold energy recovery system has been introduced to recover the physical latent energy during the phase change of liquid O_(2)to increase the power generation in the peak *** economies of three power plants,i.e.a 330 MW(e)oxy-fuel power plant as reference(Case 1),the same power plant coupled with only liquid O_(2)storage system(Case 2),and the same power plant coupled with both liquid O_(2)storage and cold energy recovery systems(Case 3),have been analyzed and *** performance analysis indicates that the peaking capacity of Case 3 can reach the range of 106.03 to 294.22 MW(e),and the maximum peak-shaving coefficient can be as high as *** analysis demonstrates that the gross exergy efficiency of Cases 2 and 3 reaches 32.18%and 33.57%,respectively,in the peak period,which are significantly higher than that of 26.70%in Case *** analysis shows that through selling the liquid O_(2)and liquid CO_(2),combined with carbon trading,the levelized cost of electricity(LCOE)of the three cases have been greatly reduced,with the lowest one of 30.90 USD/MWh shown in Case *** a comprehensive consideration,Case 3 can be considered a future reference of oxy-fuel power plant with the best thermodynamic and economic performance.

关键词： oxy-fuel peak-shaving liquid O_(2)storage cold energy recovery

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Induction heating enables efficient heterogeneous catalytic reactions over superparamagnetic nanocatalysts

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中国化学快报:英文版 2023年第9期34卷 329-334页

作者： Chao Huang Yu Wang Rui Zhong Zhenkun Sun Yonghui Deng lunbo duan Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control of Ministry of Education School of Energy and EnvironmentSoutheast UniversityNanjing 210096China Key Laboratory of Functional Molecular Solids Ministry of EducationAnhui Key Laboratory of Molecule-Based MaterialsCollege of Chemistry and Materials ScienceAnhui Normal UniversityWuhu 241002China Department of Chemistry State Key Laboratory of Molecular Engineering of PolymersFudan UniversityShanghai 200433China

Most catalytic processes are achieved by heating the whole reaction systems including the entire reactor,substrate and solvent,which leads to energy loss and obvious heat transfer *** this study,induction heating was employed to boost the catalytic Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions by using conductive superparamagnetic microspheres with loaded Pd nanoparticles as heterogeneous *** was found that,at the same apparent reaction temperatures,the reactions by adopting the induction heating all exhibit better catalytic performance with higher conversion and yield,as compared to the reactions using conventional joule *** improvement is mainly attributed to the localized heating effect endowed by high efficiency of the heat transfer from the heat source to catalytic sites,which dissipates the electromagnetic energy through Néel relaxation ***,it has be found that the reactions have been largely accelerated,resulting in much shorter reaction time required to approach a given value of reactant *** results indicate that the unique heating method based on the superparamagnetic nanomaterials as both the inductive component and catalyst support holds a promising application for fast and efficient heterogeneous catalytic process,and exhibits potential for improving energy transfer efficiency and reducing the side reactions attributed to the uneven temperature profile.

关键词： Induction heating Magnetic particles Cross-coupling reaction Heterogeneous catalysis Core-shell

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Special Issue on Circulating Fluidized Bed Technology for Carbon Peaking and Carbon Neutrality Strategy

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Journal of Thermal Science 2023年第5期32卷 1721-1721页

作者： REN Qiangqiang duan lunbo Institute of Engineering Thermophysics Chinese Academy of Sciences Southeast University

Under the carbon peaking and carbon neutrality strategy,the demand for diversified,clean and low-carbon energy utilization is increasingly *** low-carbon development and energy security are facing major *** is therefore necessary to build new ways of low-carbon use for high-carbon energy and promote the innovation of low-carbon heat conversion technology.

关键词： carbon energy Carbon

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氨燃烧特性及稳燃技术研究进展

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华中科技大学学报（自然科学版） 2022年第7期50卷 41-54页

作者：段伦博李天新东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室江苏南京210096

针对当前氨燃烧存在着火困难、燃烧稳定性差及NO_(x)排放高等问题,从氨的基础燃烧特性出发,总结了现有的稳燃技术,包括氨、氢、甲烷混合燃烧,高压富氧等手段强化热质传递,以等离子为代表的外部辅助技术等.探讨了氨在不同动力设备如内燃... 详细信息

针对当前氨燃烧存在着火困难、燃烧稳定性差及NO_(x)排放高等问题,从氨的基础燃烧特性出发,总结了现有的稳燃技术,包括氨、氢、甲烷混合燃烧,高压富氧等手段强化热质传递,以等离子为代表的外部辅助技术等.探讨了氨在不同动力设备如内燃机、燃气轮机及锅炉中的燃烧稳定性问题.未来氨燃料研究的重点应集中在稳燃技术发展、氨/氢混燃、氨/固体燃料混烧等方面:结合不同应用场景,采用不同稳燃技术,优化氨燃烧过程;氨/氢燃料掺混燃烧系统发展前景巨大,亟待研究开发;氨/固体燃料混烧试验数据较少,可开发领域众多;开发新兴辅助燃烧技术,为氨燃料应用服务.

关键词：碳中和储能氨燃烧特性稳燃技术

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超临界流体流动加速效应及其判别式研究进展

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动力工程学报 2022年第1期42卷 94-100页

作者：黄宇段伦博东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室南京210096 东南大学能源与环境学院南京210096

为从本质上解释传热恶化现象,对当前流动加速效应及其判别式的研究进展进行了综述。对常规直管内所采用的流动加速判别式及其阈值进行总结,讨论了在分析传热特性时判别式存在的问题,进而探究了非常规管内的流动加速效应。目前,关于流动... 详细信息

为从本质上解释传热恶化现象,对当前流动加速效应及其判别式的研究进展进行了综述。对常规直管内所采用的流动加速判别式及其阈值进行总结,讨论了在分析传热特性时判别式存在的问题,进而探究了非常规管内的流动加速效应。目前,关于流动加速判别式及阀值的选取还未达成共识,当前的流动加速判别式均不能直接应用于非常规管。U形弯头的存在会抑制流动加速效应对传热的影响,而由直管理论推导得到的流动加速判别式不能反映该现象。

关键词：传热恶化超临界流体流动加速效应流动加速判别式综述

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烟叶烘烤系统多燃料预混燃烧的污染物排放特性

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东南大学学报（自然科学版） 2022年第3期52卷 446-454页

作者：吴正余华永明段伦博东南大学能源与环境学院南京210096

为深入掌握多燃料预混燃烧的排放特性以及应对能源短缺问题,设计了一种多燃料预混燃烧的烟叶烘烤系统,并采用计算流体动力学(CFD)方法对燃烧中污染物排放进行了研究.采用拓展的甲烷三步反应机制和涡耗散概念(EDC)模型来保证CFD的准确性... 详细信息

为深入掌握多燃料预混燃烧的排放特性以及应对能源短缺问题,设计了一种多燃料预混燃烧的烟叶烘烤系统,并采用计算流体动力学(CFD)方法对燃烧中污染物排放进行了研究.采用拓展的甲烷三步反应机制和涡耗散概念(EDC)模型来保证CFD的准确性,采用温度和组分波动的概率密度函数(PDF)研究了湍流条件下NO_(x)的排放特性,分析了燃料比例和燃烧温度对CO和NO_(x)排放的影响.结果表明:随燃料中H2含量的增加,燃烧温度上升,高温区停留了大量的热力型NO_(x),出口NO_(x)的排放增加;燃料中CO的含量增加,N2O-中间体生成速率会随之增加,出口NO_(x)的排放增加.多燃料预混燃烧中,热力型NO和快速型NO占NO总排放量的95.2%;当氢气在燃料中体积分数为5%~10%时,增加氢气的含量可以降低CO的排放.

关键词：数值模拟烟叶烘烤系统排放特性 NO_(x)

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Copper-based oxygen carriers supported with alumina/lime for the chemical looping conversion of gaseous fuels

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Journal of Energy Chemistry 2017年第5期26卷 891-901页

作者： Syed K Haider María Erans Felix Donat lunbo duan Stuart A Scott Vasilije Manovic Edward J Anthony Combustion and CCS Centre Cranfield UniversityBedfordshire MK43 0ALUK Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control Ministry of EducationSchool of Energy and EnvironmentSoutheast UniversityNanjing 210096JiangsuChina Department of Engineering University of CambridgeTrumpington StreetCambridgeUK

Copper（Ⅱ） oxide in varying ratios was combined with either an alumina-based cement（Al300）, or CaO derived from limestone as support material in a mechanical pelletiser. This production method was used to investigate its influence on possible mechanical and chemical improvements for oxygen carriers in chemical looping processes. These materials were tested in a lab-scale fluidised bed with CO or CH;as a reducing gas at 950 °C. As expected, the oxygen carriers containing a greater ratio of support material exhibited an enhanced crushing strength. Oxygen carriers comprised of a 1:3 ratio of support material to active CuO exhibited increased crushing strength by a minimum of 280% compared to pure CuO *** oxygen carriers exhibited a high CO conversion yield and were fully reducible from CuO to Cu. For the initial redox cycle, Al300-supported oxygen carriers showed the highest fuel and oxygen carrier conversion. The general trend observed was a decline in conversion with an increasing number of redox *** the case of CaO-supported oxygen carriers, all but one of the oxygen carriers suffered *** agglomeration was more severe in carriers with higher ratios of CuO. Oxygen carrier Cu25Al75（75 wt% aluminate cement and 25 wt% CuO）, which did not suffer from agglomeration, showed the highest attrition with a loss of approximately 8% of its initial mass over 25 redox cycles. The reducibility of the oxygen carriers was limited with CH;in comparison to CO. CH;conversion were 15%-25% and 50% for Cu25Ca75（25 wt% CuO and 75 wt% CaO） and Cu25Al75, respectively. Cu25Ca75 demonstrated improved conversion, whereas Cu25Al75 exhibited a trending decrease in conversion with increasing redox cycles.

关键词： Chemical-looping Oxygen carrier Copper Carbon capture

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生物质气或氢气在烟叶烘烤中可行性分析

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Journal of Southeast University(English Edition) 2022年第2期38卷 145-157页

作者：吴正余华永明段伦博东南大学能源与环境学院南京210096

为解决能源短缺和满足环保政策要求,分别对预混燃料1(天然气、合成气和氢气)和预混燃料2(天然气和氢气)在烟叶烘烤系统中的可行性进行了研究.首先,根据能量和质量守恒,建立烟叶烘烤系统模型.然后,对预混燃料的互换性指标进行了分析,得... 详细信息

为解决能源短缺和满足环保政策要求,分别对预混燃料1(天然气、合成气和氢气)和预混燃料2(天然气和氢气)在烟叶烘烤系统中的可行性进行了研究.首先,根据能量和质量守恒,建立烟叶烘烤系统模型.然后,对预混燃料的互换性指标进行了分析,得到燃料初步预混的体积比例.最后,从排放、温度和经济性等指标对预混燃料的燃烧进行了数值模拟分析.在此基础上,对不同预混燃料构成的系统的综合性能指标进行了评价.结果表明:随着预混燃料中氢气体积比例的增加,NO_(X)的排放会逐渐增加;随着预混燃料2中氢气体积比例的增加,CO的排放会逐渐降低.由于预混燃料2中含有较多的氢气,当天然气与氢气体积比为95∶5和90∶10时,其CO排放较NG系统分别下降了9.39%和16.72%,但后者的NO排放超出了可接受范围.研究发现,当天然气与氢气体积比为95∶5,以及天然气、合成气与氢气体积比为90∶5∶5时综合性能更优.

关键词：烟叶烘烤天然气氢气合成气排放

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基于钛铁矿的热态增压流化床水平埋管传热特性

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第12期53卷 4648-4656页

作者：包旭黄宇黄治军段元强段伦博能源热转换及其过程测控教育部重点实验室东南大学能源与环境学院江苏南京210096 江苏方天电力技术有限公司江苏南京211100

为提供工业规模增压流化床锅炉密相区埋管传热系数,提出一种灵活的换热关联式。首先,采用夹套式布置方法,研制热态增压流化床实验平台;其次,利用钛铁矿和石英砂为床料,探究运行工况对密相区传热特性的影响;最后,根据实验结果,提出密相... 详细信息

为提供工业规模增压流化床锅炉密相区埋管传热系数,提出一种灵活的换热关联式。首先,采用夹套式布置方法,研制热态增压流化床实验平台;其次,利用钛铁矿和石英砂为床料,探究运行工况对密相区传热特性的影响;最后,根据实验结果,提出密相区水平埋管传热关联式。研究结果表明:随着炉膛压力和床层温度上升,埋管平均传热系数呈现上升趋势;随着流化风速上升,埋管平均传热系数呈现出先增大后减小的趋势;在4~6倍流化数时,埋管平均传热系数达到最大值;以钛铁矿为床料,埋管周向传热系数的分布规律与石英砂保持一致,即水平埋管两侧的传热系数高于埋管底部和顶部。考虑床料导热系数的影响,提出了增压热态流化床密相区水平埋管传热经验关联式,经过本文和公开文献中实验数据验证,传热经验关联式在现有传热模型中精度较高。

关键词：增压流化床水平埋管换热关联式钛铁矿

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煤与污泥混燃及污染物逸出特性

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洁净煤技术 2022年第3期28卷 118-129页

作者：张自丽孙光段伦博福建省锅炉压力容器检验研究院国家工业锅炉质量检验检测中心福建福州350008 东南大学能源与环境学院江苏南京210096 东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室江苏南京210096

污泥与煤以一定比例掺烧,有望提高其综合燃烧性,促进污泥的减量化、无害化处理处置及资源化利用。前人对污泥与煤的燃烧及掺烧特性进行了大量的研究,但对燃料中N、S的赋存形态及其对污染物释放的影响,以及污染物在掺烧交互作用中的减排... 详细信息

污泥与煤以一定比例掺烧,有望提高其综合燃烧性,促进污泥的减量化、无害化处理处置及资源化利用。前人对污泥与煤的燃烧及掺烧特性进行了大量的研究,但对燃料中N、S的赋存形态及其对污染物释放的影响,以及污染物在掺烧交互作用中的减排机制尚不清楚。利用热重傅里叶红外联用技术研究了市政污泥与徐州烟煤掺烧综合燃烧性能、交互作用及动力学特性,重点讨论了燃料中N、S赋存形态以及热转化规律。结果表明:污泥与煤掺烧在300~750℃存在显著交互作用,并有利于提高其燃烧性能,随着污泥比例增加,混合样着火温度和燃尽温度逐渐降低。动力学结果表明,掺烧活化能介于两单样之间,掺烧少量污泥的反应机理与煤接近。污泥中N主要以吡咯氮(90.58%)和季氮(9.42%)形式存在,其分解导致大量NH_(3)及HCN释放;而烟煤中主要以吡咯氮(N-5)的形式存在,其分解主要以NO和HCN逸出;污泥与煤掺烧过程中氮化物排放强度均低于两单样。污泥中S主要为砜硫和非芳香硫类有机硫化合物,其在400℃前分解并释放大量SO_(2)。而烟煤中S元素主要以硫酸盐(66.24%)、硫铁矿(21.97%)和噻吩硫(11.79%)的形式存在,由于其硫化物稳定性高,在350~650℃其硫化物发生分解并释放SO_(2)。

关键词：徐州烟煤市政污泥掺烧交互作用氮化物硫化物热转化

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