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丙烷MILD燃烧方式下碳烟生成特性研究

洁净煤技术 2024年

作者：田松杰任豪徐顺塔席礼阳涂垚杰刘豪华中科技大学煤燃烧与低碳利用全国重点实验室

MILD(Moderate or Intense Low-oxygen Dilution)燃烧是一种新型低氧稀释燃烧技术，能够同时实现低NOx和碳烟排放。基于化学动力学分析软件CHEMKIN-PRO中的对冲火焰模型，模拟研究了丙烷MILD燃烧方式下碳烟的生成路径及其与常规燃烧之... 详细信息

MILD(Moderate or Intense Low-oxygen Dilution)燃烧是一种新型低氧稀释燃烧技术，能够同时实现低NOx和碳烟排放。基于化学动力学分析软件CHEMKIN-PRO中的对冲火焰模型，模拟研究了丙烷MILD燃烧方式下碳烟的生成路径及其与常规燃烧之间的差异，并考察了拉伸率(50-80s-1)和CO2稀释(0-60vol%)对丙烷MILD方式下碳烟生成路径的影响。结果表明：MILD燃烧方式下碳烟生成的主要路径是2C3H3=>A1、A1-+H(+M)A1(+M)、A1-+CH4A1+CH3、A1-+C2H4A1+C2H3、C6H5CH3+H=A1+CH3和C4H5-2+C2H2=A1+H ；与常规燃烧相比，MILD燃烧方式下2C3H3=>A1和A1-+H(+M)A1(+M)反应速率降低，减少了A1生成进而抑制了碳烟成核，最终导致碳烟峰值浓度降低了83.7%；相比之下，MILD燃烧方式下2C3H3=>A1路径对碳烟生成的贡献率降低了7.7%，而C6H5CH3+H=A1+CH3和C4H5-2+C2H2=A1+H路径的重要性明显上升；此外，MILD燃烧方式下碳烟峰值体积分数随拉伸率的增加呈现先升高后降低趋势，并且CO2稀释通过CO+OHCO2+H反应促进H消耗可进一步减少MILD燃烧方式下碳烟的生成。

关键词： MILD燃烧常规燃烧丙烷碳烟拉伸率 CO 稀释

准东煤掺烧对600MW对冲燃烧锅炉烟气NaCl浓度及其凝结特性的影响

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洁净煤技术 2024年

作者：郭若瑾陈鑫科姚杨马仑方庆艳谭鹏张成陈刚华中科技大学煤燃烧与低碳利用全国重点实验室

准东煤钠含量高，燃用过程中会导致受热面严重的积灰结渣问题，危害锅炉安全经济运行。将准东煤与合适的煤种掺烧，通过煤灰中硅铝矿物与碱金属钠反应降低烟气中碱金属钠浓度，是防治严重积灰结渣问题发生的有效手段。本文以一台600MW... 详细信息

准东煤钠含量高，燃用过程中会导致受热面严重的积灰结渣问题，危害锅炉安全经济运行。将准东煤与合适的煤种掺烧，通过煤灰中硅铝矿物与碱金属钠反应降低烟气中碱金属钠浓度，是防治严重积灰结渣问题发生的有效手段。本文以一台600MW对冲燃烧锅炉为对象，采用UDF对掺烧准东煤时碱金属钠析出、反应及NaCl蒸气凝结过程进行了数值模拟，模拟结果与文献报道较为相符。结果表明:烟气中NaCl蒸气浓度及炉内各受热面上NaCl蒸气凝结速率均随准东煤掺烧比例的增大而增大;当准东煤掺烧比例超过80%时，屏区受热面NaCl蒸气凝结速率增幅最大，使其黏性明显增大，屏区受热面沾污结渣倾向明显提高；当准东煤掺烧比例超过70%时，水冷壁受热面NaCl蒸气凝结速率增幅最大，导致其发生严重积灰结渣问题的倾向明显提高。综合考虑，将准东煤掺烧比例控制在70%以内，有利于降低炉内各受热面的积灰结渣倾向。研究结果可为燃煤锅炉安全掺烧准东煤提供参考信息。

关键词：准东煤掺烧碱金属蒸气凝结积灰结渣

基于主成分分析的有机固废热解半焦与褐煤混燃特性研究

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洁净煤技术 2024年

作者：韩澳张成马仑方庆艳谭鹏陈刚华中科技大学煤燃烧与低碳利用全国重点实验室

有机固废与燃煤机组耦合发电技术，是实现固废无害化处置及燃煤减耗降碳的有效途径之一。本文采用固定床反应器系统制取了废纺、木屑和橡胶3种典型有机固废热解半焦，分析了原料特性和热解温度对半焦产率和热值的影响。采用热重分析仪... 详细信息

有机固废与燃煤机组耦合发电技术，是实现固废无害化处置及燃煤减耗降碳的有效途径之一。本文采用固定床反应器系统制取了废纺、木屑和橡胶3种典型有机固废热解半焦，分析了原料特性和热解温度对半焦产率和热值的影响。采用热重分析仪研究不同掺混比下有机固废半焦与褐煤的混燃特性及交互作用机制。研究结果表明：在热解过程中，低灰分且高纤维素含量的有机固废适合在较高温度下热解，而高灰分的石油化工类有机固废适合在较低温度下热解，废纺、木屑和橡胶的最佳热解温度分别为450℃、400℃和300℃。混燃过程中低挥发分的固废半焦与高挥发分煤种存在促进和抑制2种不同的交互作用，促进作用主要发生在着火和挥发分燃烧阶段，主要是由于半焦中丰富的孔隙结构增加了燃烧表面积，促进了氧气的传递和扩散；其次，促进作用也会发生在燃烧速率波动小的燃烧区间。抑制作用主要发生在固定碳燃烧和燃尽阶段，主要是由于燃烧前期挥发分燃烧消耗了大量氧气以及重质挥发分裂解焦油对燃烧表面的覆盖，导致燃料燃烧后期传热传质条件变差，这种抑制作用也会随着燃料中无机组分的催化作用逐渐减弱。采用主成分分析法量化了混合燃料燃烧特性和交互作用的综合指数，得到废纺、橡胶和木屑半焦的最佳掺混比例分别为20%、40%以及80%。

关键词：有机固废热解耦合燃烧燃烧特性交互作用主成分分析

NH/CH在MILD燃烧方式下的NO排放特性实验研究

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中国电机工程学报 2024年

作者：仝雨航涂垚杰刘豪煤燃烧与低碳利用全国重点实验室(华中科技大学)

氨燃料利用是能源低碳转型的重要手段，无焰(Moderate & Intense Low Oxygen Dilution，MILD)燃烧技术可以有效提高氨燃料的燃烧效率并降低排放。基于自行搭建的20kW燃烧炉开展了NH3/CH4混合燃料在MILD燃烧方式下的NOx排放特性实验研究... 详细信息

氨燃料利用是能源低碳转型的重要手段，无焰(Moderate & Intense Low Oxygen Dilution，MILD)燃烧技术可以有效提高氨燃料的燃烧效率并降低排放。基于自行搭建的20kW燃烧炉开展了NH3/CH4混合燃料在MILD燃烧方式下的NOx排放特性实验研究，重点考察了掺氨比、当量比以及炉膛内壁面温度对NO、NO2及N2O排放的影响规律，并与常规旋流燃烧方式进行了系统对比。研究表明，相较于常规燃烧，MILD燃烧有效降低氨燃料燃烧中NO和NO2的排放情况，但存在N2O排放问题。NO排放在35%-40%掺氨比下和0.8当量比下达到峰值，并跟随壁温线性上升。随着掺氨比的提高和壁温的降低，N2O排放逐步升高，在1000K壁温、55%掺氨比条件下，N2O排放高达40×10-6。在氨燃料MILD燃烧中，需协调N2O排放与NO排放，尽可能降低NOx排放。

关键词： MILD燃烧低氮燃烧技术氨燃烧 NOx排放

一种考虑峰荷-电量分摊机制和风电关键场景的输-配电网协同调度策略

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中国电机工程学报 2024年第2期44卷 597-609,I0013页

作者：涂青宇苗世洪杨志豪姚福星林毓军强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074

风电功率的不确定性问题严重制约其消纳,因此,激发输-配电网积极性并提出合理的风电协同消纳方法具有重要意义。在建立改进峰荷-电量责任模型的基础上,提出一种基于场景法的输-配电网多目标协同调度模型。首先,将传统输-配电网峰荷责任... 详细信息

风电功率的不确定性问题严重制约其消纳,因此,激发输-配电网积极性并提出合理的风电协同消纳方法具有重要意义。在建立改进峰荷-电量责任模型的基础上,提出一种基于场景法的输-配电网多目标协同调度模型。首先,将传统输-配电网峰荷责任模型、电量责任模型相结合,同时计入风电消纳、需求响应的影响并引入输配电成本分摊机制,建立改进输-配电网峰荷-电量责任模型。其次,针对输-配电网集中式和分布式风电出力的不确定性问题,基于风电功率日前基础预测场景和奇、偶时刻的极限爬坡场景构建关键风电场景集,并在此基础上提出输-配电网柔性资源协同调度策略。然后,将输-配电网改进峰荷-电量责任模型和柔性资源协同调度策略相结合,建立输-配多目标协同优化模型。最后,基于典型T6D2系统进行案例仿真,采用目标级联分析法对所提模型进行求解。结果表明,所提模型有利于支撑并促进输-配电网提升风电消纳水平,而峰荷-电量责任的边际效应有助于输-配电网有序制定对应责任权重,从而实现经济效益、风电消纳和社会效益的合理均衡。

关键词：峰荷-电量责任输-配电网多目标优化风电消纳场景法

面向电网频率快速支撑的风电场自适应分布式协调控制

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中国电机工程学报 2024年第2期44卷 561-572,I0010页

作者：姚雅涵熊永新姚伟林思齐周泓宇文劲宇强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074

随着风电渗透率升高,系统惯量降低,许多国家在其电网导则中要求风电场需具备主动频率支撑能力。然而,风电场受到地理位置分布、风速风向、尾流效应等影响,风电场内风速分布不均,风机运行状态各异,所具备的调频能力不尽相同,且存在转子... 详细信息

随着风电渗透率升高,系统惯量降低,许多国家在其电网导则中要求风电场需具备主动频率支撑能力。然而,风电场受到地理位置分布、风速风向、尾流效应等影响,风电场内风速分布不均,风机运行状态各异,所具备的调频能力不尽相同,且存在转子动能限制,风电场提供频率支撑过程中存在风机功率不合理的分配问题。因此,该文提出了一种适应于风电场的自适应分布式快速频率支撑协调控制,在兼顾安全性的同时充分利用风电场调频能力,提升频率调节效果。该控制主要包括以下3部分:首先,提出考虑风机状态的一致性分布式协调控制,实现频率支撑功率的合理分配;在此基础上,加入考虑风电场状态和频率事件严重程度的自适应控制,保证风电场运行稳定性;随后,在风电场提供频率支撑后的转速恢复阶段采用了预设恢复控制,缓解二次频率跌落问题。最后,通过含风电的四机两区域系统验证所提自适应分布式控制策略相对于集中式控制及固定系数的分布式控制均有更好的调频表现。

关键词：风电调频自适应控制分布式控制一致性算法二次频率跌落

应对变电站二次直流失电的超高压输电线路相间保护方案

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电力自动化设备 2024年第1期44卷 188-195页

作者：高钰堃赵明李本瑜石恒初李银红陈金富华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室湖北武汉430074 云南电力调度控制中心云南昆明650011

变电站二次直流失电会导致本站继电保护装置等设备失去供电电源而无法动作,本站出线发生故障时需要依靠上级变电站的远后备保护进行切除。针对变电站二次直流失电情况下超高压输电线路发生相间短路故障时保护远后备灵敏度不足的问题,提... 详细信息

变电站二次直流失电会导致本站继电保护装置等设备失去供电电源而无法动作,本站出线发生故障时需要依靠上级变电站的远后备保护进行切除。针对变电站二次直流失电情况下超高压输电线路发生相间短路故障时保护远后备灵敏度不足的问题,提出了一种应对变电站二次直流失电的超高压输电线路相间保护方案。首先,根据超高压电网相间故障时负序电流的自然分布特性,探讨了反时限负序过流保护的远后备应用可行性和相间距离保护的补充特性,确定了相间故障远后备保护的构成思路。接着,研究了助增系数和负序电流对反时限负序过流保护整定时间定值的影响,讨论了临界助增系数的确定方法和反时限负序过流保护的时间定值整定方法。然后,提出了反时限负序过流保护为主、相间距离保护为辅的应对变电站二次直流失电的超高压输电线路相间保护方案。最后,以IEEE 39节点系统和某实际500 kV电网作为仿真算例,对所提方案的有效性进行验证。

关键词：变电站直流失电相间故障继电保护反时限特性负序电流助增系数远后备

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双有源桥串联谐振变换器的暂态过程与控制

中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3189-3201,I0021页

作者：李卓蓝张宇强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074

基于移相控制的双有源桥串联谐振变换器(dual-bridge series resonant converter,DBSRC)在传输功率的快速调控过程中,移相角将发生较大的阶跃变化,导致谐振腔出现大幅度长时间的振荡过程,不仅严重恶化了变换器的动态性能,电路元件也会... 详细信息

基于移相控制的双有源桥串联谐振变换器(dual-bridge series resonant converter,DBSRC)在传输功率的快速调控过程中,移相角将发生较大的阶跃变化,导致谐振腔出现大幅度长时间的振荡过程,不仅严重恶化了变换器的动态性能,电路元件也会面临严重的过电压和过电流风险。该文首先基于基波分析法推导DBSRC暂态过程的通用计算模型,分析暂态过程中的振荡特性,精确估算暂态过程中的谐振电压峰值、谐振电流峰值以及暂态过渡时间,评估暂态过程中的过电压与过电流程度。基于暂态过程计算模型,提出一种振荡的抑制方法,使变换器在一个开关周期后能够到达新的稳定状态,有效地避免了过电压与过电流的风险,并且大幅改善了闭环控制的动态特性。最后,通过仿真与实验结果验证理论分析和所提出的控制方法。

关键词：双有源桥串联谐振变换器暂态过程暂态建模电压应力电流应力振荡抑制

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脱合金工艺对混杂增强非晶复合材料组织与性能的影响

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中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2283-2292页

作者：李龙丰郭威吕书林王锦程吴树森华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术全国重点实验室武汉430074 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072 深圳华中科技大学研究院深圳518057

基于金属熔体脱合金法制备了具有核壳混杂增强结构(核相为高熔点富Ta相,壳为B2-CuZr相)的[(Zr_(0.5)Cu_(0.5))_(92.5)Al_(7)Sn_(0.5)]_(0.95)Ta_(5)非晶复合材料,系统研究了不同脱合金工艺参数下非晶复合材料的显微组织及力学性能的演... 详细信息

基于金属熔体脱合金法制备了具有核壳混杂增强结构(核相为高熔点富Ta相,壳为B2-CuZr相)的[(Zr_(0.5)Cu_(0.5))_(92.5)Al_(7)Sn_(0.5)]_(0.95)Ta_(5)非晶复合材料,系统研究了不同脱合金工艺参数下非晶复合材料的显微组织及力学性能的演变规律。结果表明:脱合金温度和时间是控制富Ta相尺寸的关键参数。当反应温度过低或反应时间过短时,会造成富Ta相聚集、增强相分布不均匀;当反应温度过高或反应时间过长时,会导致富Ta相粗化。当脱合金反应时间为2 min、脱合金反应温度为1473 K时,非晶基体中富Ta相尺寸细小且弥散分布,并促进B2-CuZr相异质形核细化,得到了尺寸更细小、分布更均匀的核壳混杂增强结构。细小均匀的增强相可有效阻碍非晶基体中主剪切带的快速扩展,复合材料的力学性能得到大幅提高,断裂强度达到2439 MPa,塑性应变为11.6%。

关键词：非晶复合材料核壳混杂增强结构金属熔体脱合金法力学性能

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