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煤气化灰渣制备活性炭及其CO吸附分离研究

洁净煤技术 2024年

作者：元宁李嘉张晋玲张建胜清华大学山西清洁能源研究院清华大学能源与动力工程系

我国煤气化灰渣产量大，传统上以堆存和填埋为主要处置方式。常规处理方法不仅加速了资源消耗，而且带来了昂贵的后期处理成本，不符合我国固废处置减量化、资源化和无害化的政策。煤气化灰渣是原煤在气化炉中经高温气化后排出的废弃物... 详细信息

我国煤气化灰渣产量大，传统上以堆存和填埋为主要处置方式。常规处理方法不仅加速了资源消耗，而且带来了昂贵的后期处理成本，不符合我国固废处置减量化、资源化和无害化的政策。煤气化灰渣是原煤在气化炉中经高温气化后排出的废弃物，含有一定量的未燃碳，可作为活性炭制备的重要原料。本文以煤气化细渣为碳源，浮选得到精炭后采用化学活化法制备活性炭，通过考察碱炭比、活化时间和活化温度等条件，得到碱炭比为1、活化时间为60 min、活化温度为900℃的最佳制备工艺条件，在该条件下得到的活性炭比表面积为326.77 m2/g，298 K下的CO2吸附量为20.63 cm3/g，CO2/N2（15/85）吸附选择性为38.5，较浮选精炭有显著提升。采用低温氮吸附（BET）、粉末X射线衍射（PXRD）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）、CO2/N2吸附和分离穿透测试等手段对样品进行了结构和性能表征，结果表明活化后得到的活性炭多孔环境更为丰富，尤其是微孔和介孔数量增加明显，羟基和羧基官能团数量也有所增加，促使其CO2吸附性能较原始材料显著提升，能有效用于CO2的捕集。

关键词：煤气化灰渣浮选精炭活性炭气体吸附性能 CO 捕集

烧绿石载体催化剂用于长链碳氢燃料水蒸气重整制氢

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洁净煤技术 2024年

作者：李林王昱瑞李爽史翊翔清华大学山西清洁能源研究院清华大学能源与动力工程系

在一些应用场景中需使用如柴油等长链碳氢燃料为原料进行重整制氢，更长的碳链及更复杂的组分构成使得催化剂更易发生积碳。使用烧绿石结构载体负载贵金属的催化剂由于其载体更好的氧流动性可缓解催化剂积碳发生。研究合成不同A位(La3+/... 详细信息

在一些应用场景中需使用如柴油等长链碳氢燃料为原料进行重整制氢，更长的碳链及更复杂的组分构成使得催化剂更易发生积碳。使用烧绿石结构载体负载贵金属的催化剂由于其载体更好的氧流动性可缓解催化剂积碳发生。研究合成不同A位(La3+/Pr3+/Sm3+)和B位为Ce元素构成的烧绿石载体，及负载Rh贵金属催化剂。通过拉曼光谱和电子顺磁共振表征结果表明，相比Pr2Ce2O7、Sm2Ce2O7和CeO2载体，La2Ce2O7载体含有更多的氧空穴和超氧O2-离子，此外XPS、O2-TPD表征结果表明，3wt%Rh/La2Ce2O7相比Rh负载其他载体催化剂含有更丰富且更活泼的表面吸附氧物种，这与3wt%Rh/La2Ce2O7催化剂在正十六烷水蒸气重整中性能最优有密切关系。3wt%Rh/La2Ce2O7催化剂转化率最高达到97.2%，产物中氢气含量达到70.2%，副产物含量最低，甲烷(CH4)含量仅为0.03%(300 ppm)，且没有乙烯产生(未达色谱检出线0.1ppm)，此外C2～C5含量也只有5 ppm。将Rh含量进一步降低的1wt%Rh/La2Ce2O7催化剂应用于真实柴油水蒸气重整制氢，发现柴油重整性能相比正十六烷重整仅轻微下降，转化率仍高达97.5%，产物氢气组分达67.9%，副产物CH4、乙烯和C2～C5含量分别低至0.15%(1500ppm)、0.04%(400ppm)和0.07%(700ppm)。催化剂显示出较好的重整性能及抗积碳性能，在工程实践应用中显示出巨大潜力。

关键词：重整制氢柴油重整制氢水蒸气重整烧绿石载体重整催化剂

单侧钢板超高性能混凝土组合板单元面内受力性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第8期45卷 55-68页

作者：王友刚丁然刘入瑞郭保第孙运轮樊健生中核能源科技有限公司北京100193 清华大学土木工程系北京100084 中核山东核能有限公司山东烟台265100

为研究单侧钢板超高性能混凝土(half steel ultra-high performance concrete,HSUHPC)组合板单元的面内受力性能,设计了12个HSUHPC组合板单元试件,采用自主研发的平面双向多功能加载装置完成了3个单向受拉试验、3个双向受拉试验和6个循... 详细信息

为研究单侧钢板超高性能混凝土(half steel ultra-high performance concrete,HSUHPC)组合板单元的面内受力性能,设计了12个HSUHPC组合板单元试件,采用自主研发的平面双向多功能加载装置完成了3个单向受拉试验、3个双向受拉试验和6个循环剪切试验,研究含钢率、配筋率对HSUHPC组合板力学性能的影响。结果表明,钢板、钢筋和超高性能混凝土在弹性和开裂初期的变形较为一致,在后续的加载阶段能够保持共同受力;HSUHPC组合板中配置的钢筋与超高性能混凝土之间能够发展有效的应力重分布,由于残余拉伸强度较高且具有良好的应变硬化性能,超高性能混凝土能够提供至少50%的受拉和受剪承载力贡献;配筋率和含钢率对HSUHPC组合板单元承载力均有影响;双向受拉工况对HSUHPC组合板单元的面内承载力影响不大,与单向受拉工况下HSUHPC组合板单元的面内承载力接近。基于试验数据和相关现行规范,提出了HSUHPC组合板单元的受拉和受剪承载力计算式,公式计算结果与试验结果偏差均在±10%以内,证明其具有较高的计算精度。

关键词：单侧钢板组合结构超高性能混凝土单双向拉伸试验循环剪切试验面内受力性能受拉承载力受剪承载力

人工智能及数字人技术在人才测评服务领域应用的研究与探索

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人力资源服务 2024年第3期 45-49页

作者：赵玲玲李雨涵冯雪晨民建中央文化委广东省南方人才发展研究院广东技术师范大学清华大学核能与新能源技术研究院澳门国际青年智库中国澳门

近年来,人工智能技术所形成的数字人技术正在迎来爆发时刻,该技术也深刻影响到人才测评领域。如何运用数字人技术打造高适配人才管理体系,已成为目前服务国家人才战略重要课题。数字人技术在这方面的实践和应用主要集中在智能简历筛选... 详细信息

近年来,人工智能技术所形成的数字人技术正在迎来爆发时刻,该技术也深刻影响到人才测评领域。如何运用数字人技术打造高适配人才管理体系,已成为目前服务国家人才战略重要课题。数字人技术在这方面的实践和应用主要集中在智能简历筛选、数字人HR面试和数字人智能匹配分析三个方面。广东省率先把人工智能及数字人技术运用在人才测评服务领域,成效显著,如2023年11月在广东省人力资源社会保障厅等相关部门联合举办的粤港澳大湾区九城干企青年人才对接活动中首次引入数字人技术,实现了跨空间跨地域的实时招聘,为更多的应聘者提供了高效便捷的求职平台,受到了社会各界的广泛关注。

关键词：人才测评人工智能数字人应用与实践

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多形态氚的环境行为及辐射评价系统研究进展

中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 15-30页

作者：聂保杰陈德仪王亮郑善良谢锋李厚文朱月龙李凤臣王德忠上海交通大学核科学与工程学院上海200240 生态环境部核与辐射安全中心北京100082 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031 清华大学核能与新能源技术研究院先进核能技术协同创新中心先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084 中核核电运行管理有限公司海盐314300 天津大学机械工程学院中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300350

氚是核工业发展中向环境排放的主要放射性核素之一,且随乏燃料后处理厂、聚变堆等系统的实施,涉氚量将大幅度增加,可能会对环境和公众带来一定的辐射影响.氚形态多样、环境行为复杂且易受环境因素影响,需针对性开发评价系统对环境氚水... 详细信息

氚是核工业发展中向环境排放的主要放射性核素之一,且随乏燃料后处理厂、聚变堆等系统的实施,涉氚量将大幅度增加,可能会对环境和公众带来一定的辐射影响.氚形态多样、环境行为复杂且易受环境因素影响,需针对性开发评价系统对环境氚水平及公众辐射剂量进行准确评价.本文系统总结了氚基本特点、不同设施涉氚特点及氚环境行为特性,论述了氚辐射环境评价系统研发现状.在我国先进核能与后处理技术蓬勃发展背景下,在多形态氚的多介质环境迁移转化规律掌握、自主化氚辐射环境评价系统开发与验证、氚辐射环境评价标准体系建立等三个方面提出了研究建议.

关键词：核设施氚环境行为氚辐射评价系统

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水泥窑协同处置绿柱石废渣放射性限值研究

核安全 2024年第4期23卷 26-30页

作者：赵木赵璇安田鑫中核环保工程设计研究有限公司北京100083 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 中国核工业二四建设有限公司燕郊101601

本文研究了水泥窑协同处置绿柱石废渣的放射性管理限值,以实现绿柱石废渣治理过程中有效、快速分拣分类。本文通过取样监测明确可在水泥窑协同处理区域及绿柱石废渣取样分析基础上,拟合放射性核素的活度浓度和废物包表面γ剂量率之间的... 详细信息

本文研究了水泥窑协同处置绿柱石废渣的放射性管理限值,以实现绿柱石废渣治理过程中有效、快速分拣分类。本文通过取样监测明确可在水泥窑协同处理区域及绿柱石废渣取样分析基础上,拟合放射性核素的活度浓度和废物包表面γ剂量率之间的相互关系,计算出不大于500 nSv/h样品为可用于水泥窑协同处置的豁免水平废物。本文进行两次取样分析,验证500 nSv/h作为工程实际中无须检测便可直接认定为活度浓度不超过1 Bq/g的豁免废物放射性限值,具有重要的工程实践意义。

关键词：水泥窑协同处置绿柱石废渣放射性限值

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基于仿生强化学习的分布式集群围猎

医用生物力学 2024年第S1期 562-562页

作者：许琨李悦阳宇光李博清华大学航天航空学院工程力学系生物力学与医学工程研究所清华大学核能与新能源技术研究院

目的分布式活性集群呈现出复杂的集群动力学行为,启发了人类设计仿生集群围猎技术等。目前,中心式集群围猎策略面临着可靠性、可扩展性和复杂性的问题。本研究致力于发展能够控制分布式活性集群完成集群围猎任务的策略。方法采用了仿...

目的分布式活性集群呈现出复杂的集群动力学行为,启发了人类设计仿生集群围猎技术等。目前,中心式集群围猎策略面临着可靠性、可扩展性和复杂性的问题。本研究致力于发展能够控制分布式活性集群完成集群围猎任务的策略。方法采用了仿生强化学习:(1)驯鹿群会进行“集群铣削”,即所有的个体都绕着同一个轴沿相同的方向做圆周运动,启发了从集群层面设计出包围猎物的方法。(2)精子能呈现出复杂的趋化运动行为,研究发现精子的扩散能力会随着化学浓度的增加而下降,启发了从个体角度设计控制活性粒子轨迹的策略。结果所得到的策略能够使分布式活性集群以一种可靠、灵活、简单的方式完成集群围猎任务,且因分布式所带来的同质化竞争,集群能够自发地产生向心机械力将猎物锁住,当群规模超过临界规模时,过强的挤压力能够诱导集群发生“失稳”。还发现在捕获多个猎物时,粒子群能自发地将多个猎物合并捕获到一起。结论开发了一种分布式集群围猎策略,该策略能够自发地对多个猎物进行合并捕获。

关键词：

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Cr涂层锆包壳微动磨损实验研究

核动力工程 2024年第S1期45卷 103-109页

作者：杨思远袁波文青龙文爽张瑞谦杨红艳重庆大学能源与动力工程学院重庆400044 重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 两江新能源(核能与动力)实验室重庆400044 中国核动力研究设计院成都610213

为研究压水堆湍流激振条件下Cr涂层锆包壳微动磨损的机理和微观作用机制,本文主要以Cr涂层锆包壳为研究对象,开展了多参数耦合下的微动磨损实验研究,阐明了频率、载荷、位移以及循环次数等参数对微动磨损的影响规律。研究获得了19组微... 详细信息

为研究压水堆湍流激振条件下Cr涂层锆包壳微动磨损的机理和微观作用机制,本文主要以Cr涂层锆包壳为研究对象,开展了多参数耦合下的微动磨损实验研究,阐明了频率、载荷、位移以及循环次数等参数对微动磨损的影响规律。研究获得了19组微动磨损实验后的最大磨损深度与磨损体积,其中最大磨损深度为12.052μm,最大磨损体积为3.301×10^(-3) mm^(3)。研究结果表明,微动磨损的主要影响参数包括微动幅度、法向载荷、循环次数和材料硬度,而微动频率对磨损体积和最大磨损深度影响较小。通过最小二乘法拟合实验数据得到了磨损体积计算关系式,其中有68%的实验值和关系式计算值的偏差在±50%以内。本研究对Cr涂层锆包壳耐磨性能评价提供了数据支撑。

关键词： Cr涂层锆包壳微动磨损实验研究

基于全生命周期评价的中国制氨路线碳排放、能源效率研究及展望

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中国科学：技术科学 2024年第7期54卷 1329-1346页

作者：刘梦华黄逍李爽史翊翔喻朝庆蔡宁生清华大学能源与动力工程系北京100084 海南大学生态与环境学院海口570228 清华大学山西清洁能源研究院太原030032

我国实现双碳目标的核心在于能源系统的低碳化和清洁化.未来风电、光伏电等一次能源大比例接入电网,其波动性、间歇性等特点使得可跨季广域消纳储能技术的发展成为刚需.氨的稳定性、易存储、输储设施完善等特性使其成为极具竞争力的化... 详细信息

我国实现双碳目标的核心在于能源系统的低碳化和清洁化.未来风电、光伏电等一次能源大比例接入电网,其波动性、间歇性等特点使得可跨季广域消纳储能技术的发展成为刚需.氨的稳定性、易存储、输储设施完善等特性使其成为极具竞争力的化学储能介质,有望破解当前氢储运难题,助力实现“碳中和、碳达峰”目标.目前面向我国规模化应用的中国制氨路线生命周期评估工作较少,缺乏考虑细分环节的合成氨路线的全生命周期碳排放及能效等指标的评估与分析.针对上述氨储能技术发展存在的机遇和挑战,本文建立各主要阶段的合成氨全生命周期评估(life cycle assessment,LCA)集成模型,结合低碳排技术对不同制氨路线生命周期间的一次能源投入及碳排放进行评估与分析.通过核算煤制氨(R1)、天然气制氨(R2)、市电制氨(R3)及可再生电力制氢合成氨(R4)四种技术路线的碳排放及能源效率,并对关键参数进行敏感度分析,确定造成碳排放的关键环节和关键因素,提出减少碳排放的技术改进建议.研究表明,未采用碳捕获与封存技术(carbon capture and storage,CCS)的煤制氨(R1-w/o CCS)与天然气制氨路线(R2-w/o CCS)碳排放则分别高达4.190和2.356 kg CO_(2)/kg NH_(3),R3路线碳排放高达6.384 kg CO_(2)/kg NH_(3),分别以光伏电站(R4-PV)和风力发电站(R4-Wind)为电力输入的可再生电力制氢合成氨路线碳排放分别为0.569和0.335 kg CO_(2)/kg NH_(3).结合CCS技术后,R1-w/CCS和R2-w/CCS路线碳排放可分别降低61.8%和55.4%,但因CO_(2)捕获、运输和封存带来的额外能耗使每功能单位氨生产的化石能源消耗量相应增长4.2%和5.8%,生命周期能源效率分别降低1.6%和2.5%.本文从全生命周期的碳排放和能效角度出发,通过定义统一系统边界提高模型的精准度与可对比度,为不同制氨路线的工艺改进情景提供了可靠的分析.

关键词：合成氨生命周期评价能效分析能源消耗碳排放