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功率型电化学储能技术研究进展

动力工程学报 2024年第3期44卷 406-417页

作者：周润怡黄艳忠祁义恒张传志周美琪杨化超薄拯浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室杭州310027

功率型储能器件具有功率密度高和充放电速度快等显著优点,适用于需要大功率输出和短时间内快速响应的应用场景,如电网调频、军用装甲车辆应急启动和港口起重装备能量回收等。围绕主流的功率型储能器件——超级电容器、功率型金属离子电... 详细信息

功率型储能器件具有功率密度高和充放电速度快等显著优点,适用于需要大功率输出和短时间内快速响应的应用场景,如电网调频、军用装甲车辆应急启动和港口起重装备能量回收等。围绕主流的功率型储能器件——超级电容器、功率型金属离子电池、金属离子混合电容,介绍了各类功率型电化学储能技术的基本工作原理,系统性地总结了国内外学者在功率型电化学储能器件电极材料和电解液方面的改性策略和研究进展,最后对功率型电化学储能技术未来研究方向和应用趋势进行了合理展望。

关键词：高功率密度超级电容金属离子电池金属离子混合电容电极材料电解液

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氨再燃过程中NO还原及再生成机理

中国环境科学 2024年第6期44卷 3070-3077页

作者：陈静怡杨卫娟史鹏聖朱晓宇何勇王智化浙江大学热能工程研究所能源高效清洁利用全国重点实验室浙江杭州310027

以氨再燃技术为应用背景,采用Chemkin软件选取Zhang机理在PFR反应器模型中进行NO/O_(2)/H_(2)O/N_(2)气氛下氨再燃的动力学模拟,考察了温度(1173~1573K)、氧浓度(0~4%)、再燃比(1%~30%)对再燃性能的影响.结果表明:在研究参数范围内,氨... 详细信息

以氨再燃技术为应用背景,采用Chemkin软件选取Zhang机理在PFR反应器模型中进行NO/O_(2)/H_(2)O/N_(2)气氛下氨再燃的动力学模拟,考察了温度(1173~1573K)、氧浓度(0~4%)、再燃比(1%~30%)对再燃性能的影响.结果表明:在研究参数范围内,氨再燃脱硝效果显著,脱硝率可达97%以上,在1350~1469K温度窗口内能实现80%以上的脱硝率.并从反应路径角度对氨再燃过程中存在的NO还原区、平衡区、NO再生成区进行了分析.当氧浓度高于1.5%时,会出现NO再生成区,且氧浓度越高NO反弹越大最终NO浓度越高.而再燃比的影响需要综合考虑脱硝率和未反应氨,在(10%±3%)范围内为佳.

关键词：再燃氮氧化物氨脱硝

准东煤在液态排渣锅炉中的结渣特性和元素迁移规律

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洁净煤技术 2024年第6期30卷 27-35页

作者：伍其威胡世豪刘婧雯张一泽李辉周昊浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室浙江杭州310027

高碱煤的清洁高效转化及资源化利用对实现双碳目标具有重要战略意义,液态排渣锅炉在燃用高碱煤方面存在较大优势,但目前尚缺乏全烧高碱煤的灰沉积和元素迁移特性相关研究。研究了准东煤在20 MW卧式液态排渣炉上燃烧时的积灰结渣特性和... 详细信息

高碱煤的清洁高效转化及资源化利用对实现双碳目标具有重要战略意义,液态排渣锅炉在燃用高碱煤方面存在较大优势,但目前尚缺乏全烧高碱煤的灰沉积和元素迁移特性相关研究。研究了准东煤在20 MW卧式液态排渣炉上燃烧时的积灰结渣特性和元素迁移规律。通过在捕渣屏前后设置灰沉积探针1和2,研究了换热器表面灰沉积对传热效率的影响。结果表明,初始层形成阶段通过探针表面的热流密度迅速下降,随沉积物的生长热流密度缓慢下降,沉积物生长趋于稳定时,热流密度也会在一定范围内波动。按照探针表面的热流密度变化速率,可将灰沉积的形成过程分为3个阶段,分别为快速下降阶段、缓慢下降阶段和稳定阶段。探针1和2最终稳定的相对热流密度分别为0.75和0.83。此外,通过分析炉膛不同位置灰渣和沉积物的外观形貌、矿物组成和化学成分,探究了元素迁移对积灰结渣的影响。灰沉积的微观表征表明,Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)、SiO_(2)等氧化物在高温区渣样中富集,而CaO、MgO、Na_(2)O、SO_(3)则主要出现在低温区域的沉积物中。换热器表面沉积初始层的形成与碱金属及其硫酸盐的冷凝密切相关,高温和低温区域样品中的平均Na_(2)O质量分数分别为1.38%和4.70%。铁元素会在渣中富集并充当助溶剂的作用,与硅-钙-镁-铝体系形成低温共熔体,从而导致灰熔融温度降低。

关键词：液态排渣准东煤元素迁移积灰结渣碱金属煤燃烧

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基于响应曲面法优化氮掺杂活性炭的制备和CO_(2)吸附性能研究

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煤炭转化 2024年第1期47卷 49-59页

作者：黄玉方梦祥余鹏吕通岑建孟夏芝香浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室杭州310027 浙江大学青山湖能源研究基地杭州311300

氮掺杂活性炭制备过程中影响其性能的因素极其复杂,单一因素的定性分析无法满足对制备条件的准确调控,而多因素耦合量化分析可以弥补不足。以煤焦油沥青为原料,采用KOH活化法,与尿素共热解制备氮掺杂活性炭,通过响应曲面法(RSM)进行建模... 详细信息

氮掺杂活性炭制备过程中影响其性能的因素极其复杂,单一因素的定性分析无法满足对制备条件的准确调控,而多因素耦合量化分析可以弥补不足。以煤焦油沥青为原料,采用KOH活化法,与尿素共热解制备氮掺杂活性炭,通过响应曲面法(RSM)进行建模,以量化分析多因素耦合作用对活性炭产率和不同温度下(25℃,50℃和75℃)对CO_(2)吸附性能的影响,同时优化制备工艺参数,并且在此实验设计基础上利用线性拟合方法预测不同温度下CO_(2)吸附量的相关性。结果表明:对活性炭产率的影响由大到小的单因素依次为掺氮比(尿素与煤沥青的质量比)、活化温度、碱碳比(KOH与煤沥青的质量比)、活化时间,活化温度和活化时间的耦合作用影响最显著,碱碳比是影响活性炭CO_(2)吸附量最为关键的因素,但随吸附温度升高其他因素影响显著性增强;不同温度下CO_(2)吸附量可以进行相互预测,且相邻温度下CO_(2)吸附量之间的预测效果更好;得到的最佳制备条件为活化温度650℃、活化时间1.25 h、碱碳比2.5、掺氮比0.3,相应的活性炭产率可达59.316%,在25℃,50℃和75℃下CO_(2)吸附量分别为3.474 mmol/g,2.355 mmol/g,1.358 mmol/g。

关键词：响应曲面法优化活性炭产率 CO_(2)吸附性能

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壁面边界层附近高温圆柱绕流的直接数值模拟

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1757-1762页

作者：王凯越王海鸥罗坤樊建人浙江大学能源清洁利用国家重点实验室杭州310027

本文使用直接数值模拟对等温和非等温条件下壁面附近的二维圆柱绕流进了研究。在层流条件下,讨论了间隙比G/D(G为圆柱下表面和壁面的距离,D为圆柱直径)以及传热对圆柱周围流场和圆柱受力的影响。当G/D=0.5时,圆柱下表面的涡脱落会受到... 详细信息

本文使用直接数值模拟对等温和非等温条件下壁面附近的二维圆柱绕流进了研究。在层流条件下,讨论了间隙比G/D(G为圆柱下表面和壁面的距离,D为圆柱直径)以及传热对圆柱周围流场和圆柱受力的影响。当G/D=0.5时,圆柱下表面的涡脱落会受到壁面边界层抑制,在壁上形成一个较大的回流区。当G/D=1.0时,壁面回流区减小,圆柱下表面出现了涡脱落。当G/D=3.0时,流动与无壁面约束条件下的圆柱绕流相似。当圆柱温度高于流体温度时,平均升力系数减小,而曳力的振荡幅度有所增加。

关键词：圆柱绕流边界层涡脱落曳力传热

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粉煤灰建材化增值利用:最新技术与未来展望

煤炭学报 2024年第6期49卷 2860-2875页

作者：时雅倩关渝珊葛伟哲夏岩王磊胡艳军王树荣浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室浙江杭州310027 浙江工业大学能源与动力工程研究所浙江杭州310023

粉煤灰是燃煤电厂产生的大宗固体残余物,其产量巨大且逐年增加。大量的粉煤灰不加以处理,则会对生态环境造成危害,也是一种资源的浪费。粉煤灰建材化利用技术可提高资源利用效率、减低环境风险,符合大宗固废高效低碳资源化利用的需求,... 详细信息

粉煤灰是燃煤电厂产生的大宗固体残余物,其产量巨大且逐年增加。大量的粉煤灰不加以处理,则会对生态环境造成危害,也是一种资源的浪费。粉煤灰建材化利用技术可提高资源利用效率、减低环境风险,符合大宗固废高效低碳资源化利用的需求,助力实现国家“双碳”战略目标。利用粉煤灰生产绿色建筑材料,通过优化生产工艺与开发高新技术,可提高其建材化利用效率,进而实现粉煤灰的规模化与高值化利用。总结了粉煤灰的生产概况与物理化学特性,在此基础上,系统地介绍了近年来我国主要粉煤灰建材化利用技术类型,包括用作水泥生产原料、混凝土掺合料、粉煤灰砖、人造骨料、玻璃陶瓷材料、耐火保温材料和新型智能建筑材料等。进一步重点阐述粉煤灰在建材领域资源化利用的研究现状,分析了现阶段不同技术的适用性,总结粉煤灰基绿色建材制备最新技术及未来研究面临的挑战,详细介绍了粉煤灰应用在建筑材料中的作用机理,针对粉煤灰在建材化利用中存在的问题提出思考。最后,对粉煤灰基绿色建材的研发和应用前景进行展望,提出粉煤灰“传统建材化工艺的大规模消纳”与“新型建材化技术的高值化利用”并行研究,理论研究与工程实践互为支撑,为粉煤灰建材化利用研究提供参考。

关键词：粉煤灰增值利用火山灰活性碱激发功能性混凝土绿色建筑材料

铜铝锌复合金属氧化物导热系数和储热特性研究

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太阳能学报 2024年第9期45卷 647-654页

作者：吕洪坤邓佳莉丁历威侯成龙肖刚祝培旺国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014 浙江大学清洁能源与碳中和重点实验室杭州310027 浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室杭州310027 浙江大学嘉兴研究院嘉兴314031

铜铝复合金属氧化物储热材料导热系数低,该文通过复合导热相氧化锌提高导热系数,对其导热提升机理和改善后的储热特性进行研究。结果表明:铜铝锌复合金属氧化物Cu_(9)Al_(1)Zn_(3)固体介质连续性提高/孔隙率降低/导热系数提高71%;同时... 详细信息

铜铝复合金属氧化物储热材料导热系数低,该文通过复合导热相氧化锌提高导热系数,对其导热提升机理和改善后的储热特性进行研究。结果表明:铜铝锌复合金属氧化物Cu_(9)Al_(1)Zn_(3)固体介质连续性提高/孔隙率降低/导热系数提高71%;同时其氧化还原基本可逆,还原/氧化反应时间从Cu_(9)Al_(1)的1.45 min/4.48 min降到1.16 min/2.82 min,循环稳定性高,在200次循环内能够保持98.3%的还原特性和94.2%的氧化特性;成型模块储热试验中Cu_(9)Al_(1)Zn_(3)模块还原/氧化反应时间从Cu_(9)Al_(1)的30.4 min/24.5 min降到20.5 min/22.9 min,反应速率加快,反应时间缩短,能够更快完成储放热响应。

关键词：复合材料热化学热能储存热分析金属氧化物

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循环流化床锅炉节能减碳运行调控及工程验证

浙江大学学报（工学版） 2024年第8期58卷 1618-1627页

作者：李钦武俞李斌刘庭宇张京旭翁卫国郑政杰王韬王海郑成航高翔浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室浙江杭州310027 浙江浩普环保工程有限公司浙江杭州310012 浙江大学碳中和研究院浙江杭州310027 浙江大学嘉兴研究院浙江嘉兴314001

构建基于烟气中氧气体积分数及炉膛出口压力的锅炉运行协同控制模型,可以实时、准确地预测烟气中氧气体积分数的变化趋势,提前给定锅炉二次风机和引风机控制指令,显著减小了不同负荷条件下锅炉烟气中氧气体积分数、负压等关键运行参数... 详细信息

构建基于烟气中氧气体积分数及炉膛出口压力的锅炉运行协同控制模型,可以实时、准确地预测烟气中氧气体积分数的变化趋势,提前给定锅炉二次风机和引风机控制指令,显著减小了不同负荷条件下锅炉烟气中氧气体积分数、负压等关键运行参数的波动.在300 t/h循环流化床锅炉上的工业验证结果表明:利用协同控制模型可以提高锅炉运行控制的品质,锅炉变负荷工况条件下烟气中氧气体积分数控制在目标值±0.25%范围内,炉膛出口压力控制在目标值±45 Pa范围内的统计概率为99%.运行一周的统计结果表明,相比于原有控制,协同控制模型投运后单位产汽量耗煤可以减小1.508%,单位产汽量风机耗电可以减少1.886%.

关键词：氧气体积分数协同控制模型炉膛出口压力节能减碳

铈基复合金属氧化物强化糠醛影响下乙酸酮基化反应的研究

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燃料化学学报(中英文) 2024年

作者：胡志超蔡勤杰朱玲君王树荣浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室浙江理工大学全省复杂流动与流体工程装备重点实验室

酮基化反应可以将生物油中的有机羧酸转化为易增链的酮类，是生物油高值化利用的重要环节之一。然而，生物油中的呋喃类物质对酮基化反应具有不利影响。针对这一问题，本研究以乙酸和糠醛作为模化物，考察了CeO2-MOx（M=Mg、Zr、Mn、Fe... 详细信息

酮基化反应可以将生物油中的有机羧酸转化为易增链的酮类，是生物油高值化利用的重要环节之一。然而，生物油中的呋喃类物质对酮基化反应具有不利影响。针对这一问题，本研究以乙酸和糠醛作为模化物，考察了CeO2-MOx（M=Mg、Zr、Mn、Fe）复合金属氧化物催化剂在酸-呋喃混合反应物酮基化反应中的催化活性。在CeO2催化剂上，糠醛的加入使乙酸的转化率从94.68%降至79.33%，主要原因是呋喃类物质与乙酸在活性位上的竞争吸附效应，此外部分乙酸与糠醛还发生了协同转化。在铈基复合金属氧化物催化剂中，CeO2-MnO2对乙酸的转化和羰基化合物的生成均表现出最佳的催化活性：在反应温度为350℃，12h连续反应中乙酸转化率为90.79%，羰基化合物碳收率可达61.95%。其原因是CeO2-MnO2具有最高的比表面积和表面氧空位活性位浓度，能有效削弱糠醛由于竞争吸附对乙酸酮基化反应的不利影响，提高了催化剂抵抗失活的能力，同时较平衡的表面酸碱性位点分布有利于酮基化反应的进行。

关键词：酮基化乙酸糠醛铈基复合金属氧化物