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CFETR核聚变发电厂储热技术对比

核技术 2024年第5期47卷 127-135页

作者：罗浩东林燕李斌向魁朱光涛曾涛中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广州510663 中国科学院广州能源研究所广州510610

为解决核聚变发电热功率输出不稳定性和汽轮发电机组平稳运行之间的矛盾,中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)核聚变发电厂可运用储热技术对核聚变堆的功率输出进行削峰平谷。储热技术有多种类型,各类储... 详细信息

为解决核聚变发电热功率输出不稳定性和汽轮发电机组平稳运行之间的矛盾,中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)核聚变发电厂可运用储热技术对核聚变堆的功率输出进行削峰平谷。储热技术有多种类型,各类储热技术对于核聚变发电厂的适用性亟须进行对比。本文选取核聚变反应堆氦冷陶瓷增殖包层的参数作为储热技术边界条件,通过对储热技术适用温度范围进行评估,初步分析出有潜力运用于CFETR核聚变发电厂的三种储热技术,并对其进行成本初步预测。三大类储热技术均可选出适用CFETR核聚变发电厂氦冷增殖包层温度参数的储热介质。但化学储热由于其吸热和放热存在温差,不利于系统的稳定性及造成能量的损耗,显热储热技术和相变储热技术吸热温度和放热温度温差较小,具有应用于CFETR核聚变发电厂的潜力。初步经济性分析结果显示:相变储热成本最低,其次为熔融盐储热,再次为固相显热储热技术中利用硅砖作为储热介质,固相显热储热技术中利用铸钢作为储热介质成本最高。储热技术中,熔融盐储热技术、相变储热技术、固相显热储热具有应用于核聚变发电厂氦冷增殖包层的先决条件。熔融盐储热技术成熟度较高,有大量工程应用,造价在相变储热和固相显热储热之间,运用潜力较大。相变储热的成本最低,参数适用于核聚变发电,但其技术成熟度较低,有望成为未来研究的重点。

关键词：核聚变中国聚变工程实验堆发电技术储能储热经济性分析

澳大利亚、新西兰、新加坡废弃物资源化利用对中国的启示

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农业工程学报 2024年

作者：沈秀丽张辉孟海波丛宏斌周海宾农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所农业农村部农业废弃物能源化利用重点实验室

针对中国废弃物资源化利用污染物排放高、机械化水平低等问题，该文在实地调研的基础上，梳理了澳大利亚、新西兰、新加坡等3个国家的废弃物处理技术体系，总结了3个国家在技术创新、平台建设、人才培养、推广应用等方面的典型经验和做... 详细信息

针对中国废弃物资源化利用污染物排放高、机械化水平低等问题，该文在实地调研的基础上，梳理了澳大利亚、新西兰、新加坡等3个国家的废弃物处理技术体系，总结了3个国家在技术创新、平台建设、人才培养、推广应用等方面的典型经验和做法，目的是为中国农业废弃物清洁高效利用提供借鉴。澳大利亚、新西兰是世界重要的农业大国，均建立了较为完善的农业废弃物循环利用体系，澳大利亚构建了“资源化+”技术体系，新西兰构建了“源头减量+过程控制”协同处理技术体系，新加坡探索构建了城市生活垃圾厌氧发酵资源化新技术，本研究从科研团队协作、科研投入、成果推广应用等方面提出对策建议，助力推进我国废弃物资源化利用和循环农业发展。

关键词：废弃物资源化利用源头减量过程控制技术模式

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面向深度调峰的汽轮机超音速喷嘴设计

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1656-1662页

作者：甘益明黄畅彭世亮陈思远王卫良暨南大学能源电力研究中心珠海519070

“双碳”愿景下可再生能源电力快速增长,其随机波动性迫使火电机组深度调峰以实现电力平衡。然而常规火电机组调节级渐缩式喷嘴难以高效利用临界压比以下的大压差对应的理想焓降,是机组在低负荷工况采用滑压运行致使机组能耗急剧攀升的... 详细信息

“双碳”愿景下可再生能源电力快速增长,其随机波动性迫使火电机组深度调峰以实现电力平衡。然而常规火电机组调节级渐缩式喷嘴难以高效利用临界压比以下的大压差对应的理想焓降,是机组在低负荷工况采用滑压运行致使机组能耗急剧攀升的内在原因之一。本文以320 MW汽轮机常规调节级喷嘴为研究对象,开展面向深度调峰需求(20%~40%低负荷区间)的高效超音速喷嘴设计研究,并通过CFD模拟分析超音速喷嘴的低负荷区热力性能。研究表明,相比于常规喷嘴,设计的超音速喷嘴满足20%~40%负荷区间效率净增1.08%~8.40%;但受超音速喷嘴斜切结构影响,超音速喷嘴I的最优运行压力与设计值偏离了0.7 MPa。本文的研究成果可为火电机组深度调峰深度节能技术研发提供理论支撑。

关键词：深度调峰火电机组调节级超音速喷嘴数值模拟

SiC改性提升聚酰亚胺薄膜直流耐电晕性能的机理

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高电压技术 2024年第4期50卷 1655-1663页

作者：王健熊沛琪侯程志张淑敏刘继奎李庆民华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 北京控制工程研究所北京100089

传统聚酰亚胺(PI)薄膜应用到更高电压等级设备中,易产生电晕放电甚至绝缘失效。为提升聚酰亚胺薄膜耐电晕能力,实验采取碳化硅(SiC)作为增强相对PI基体相进行改性,探究SiC改性对复合薄膜耐电晕特性的影响机理。实验结果表明,随着SiC含... 详细信息

传统聚酰亚胺(PI)薄膜应用到更高电压等级设备中,易产生电晕放电甚至绝缘失效。为提升聚酰亚胺薄膜耐电晕能力,实验采取碳化硅(SiC)作为增强相对PI基体相进行改性,探究SiC改性对复合薄膜耐电晕特性的影响机理。实验结果表明,随着SiC含量增加,SiC/PI复合薄膜出现非线性电导特性并逐渐增强,其同步提升的浅深陷阱密度比与载流子迁移率促进了表面电荷消散速率的增加。同时,SiC提升了15 kV直流电压下薄膜的沿面闪络和击穿时间,其中质量分数25%SiC/PI复合薄膜较纯PI膜分别提升了416.28%和298.39%。这是因为增强的非线性电导率和表面电荷消散速率,有利于空间和表面电荷运输,减少电场畸变,从而提升复合薄膜的耐电晕能力。对电晕损伤薄膜的无损区、圆状白斑区和白色堆积区进行形貌观测,发现SiC颗粒会在等离子体碰撞下形成放电阻挡层,有效减少电晕对基体相的侵蚀,延长了复合薄膜的耐电晕时间。最后发现质量分数15%SiC/PI复合薄膜为综合耐电晕与力学特性下的最优选择。

关键词：聚酰亚胺薄膜耐电晕碳化硅电荷电晕损伤力学特性

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不同工艺对牛粪堆沤肥过程气体排放的影响

农业工程学报 2024年第2期40卷 323-331页

作者：邵浩宸衣淑娟沈玉君孟海波丁京涛程红胜周海宾张冬丽农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所北京100125 农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室北京100125 黑龙江八一农垦大学工程学院大庆163319

堆沤肥是中国畜禽粪便处理利用的最主要方式。为探究不同堆沤肥方式对温室气体和氨气排放规律和温室效应,在北京市密云区开展了为期71 d的堆沤肥试验,以牛粪和玉米秸秆为原料,分析了静态堆沤(T1)、堆沤+翻抛(T2)、堆沤+覆膜(T3)、翻抛+... 详细信息

堆沤肥是中国畜禽粪便处理利用的最主要方式。为探究不同堆沤肥方式对温室气体和氨气排放规律和温室效应,在北京市密云区开展了为期71 d的堆沤肥试验,以牛粪和玉米秸秆为原料,分析了静态堆沤(T1)、堆沤+翻抛(T2)、堆沤+覆膜(T3)、翻抛+覆膜(T4)等4种方式对堆沤肥过程中腐熟度、温室气体和氨气等指标的影响。结果表明,4个处理的种子发芽指数分别达到131.33%、134.49%、108.76%和136.24%,均满足堆肥产品的腐熟度要求(≥70%)。翻抛有利于CO_(2)、N_(2)O和NH3的排放,而覆膜抑制了N2O的生成,T2处理的增温潜势最高,T3处理的增温潜势最低,较对照组T1处理减排20.14%。因此,T3处理在能够保证堆肥产品的腐熟度要求的前提下,还可有效减少增温潜势。该研究可为中小养殖场户堆沤肥的工艺优化实践提供技术指导。

关键词：粪便堆肥氨气温室气体增温潜势

电子垃圾拆解废气中PBDEs特征与污染控制效果

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中国环境科学 2024年第2期44卷 654-662页

作者：付建平谢丹平杨艳艳青宪张漫雯黄锦琼陈晓燕尹文华吴明亮周长风廖海婷生态环境部华南环境科学研究所广东广州510655

本研究选取某电子垃圾集中拆解园区为对象,对采用的加热烤板和火法冶炼等典型拆解工艺产生的废气以及经不同净化处理系统排放废气中PBDEs的排放水平及其组成特征进行了研究,并进一步分析了各净化处理系统对PBDEs的控制效果.结果表明:加... 详细信息

本研究选取某电子垃圾集中拆解园区为对象,对采用的加热烤板和火法冶炼等典型拆解工艺产生的废气以及经不同净化处理系统排放废气中PBDEs的排放水平及其组成特征进行了研究,并进一步分析了各净化处理系统对PBDEs的控制效果.结果表明:加热烤板和火法冶炼拆解过程PBDEs浓度水平差别较大,其顺序为:电热炉二期(68210±12588)ng/m^(3)>滚板炉(10420±1785)ng/m^(3)>电热炉一期(9960±919)ng/m^(3)>火法冶炼(53±14)ng/m^(3).经净化处理系统后废气中PBDEs的排放浓度水平也具有一定差别,其顺序为:2号净化系统(1754±551)ng/m^(3)>1号净化系统(1630±344)ng/m^(3)>3号净化系统(1220±51)ng/m^(3)>4号净化系统(9.5±1.1)ng/m^(3).对不同拆解过程PBDEs组成特征分析发现,采用加热方式进行拆解的电热炉一期、电热炉二期和滚板炉废气PBDEs组成特征相似,以低溴代的BDE-99和BDE-47为主(两种单体质量分数之和均在60%以上),以高温燃烧方式进行拆解的火法冶炼废气则以高溴代的BDE-209为主(质量分数为52%);而不同拆解生产过程产生的PBDEs经4种净化处理系统后的组成特征基本相似,均以低溴代的BDE-28、BDE-47和BDE-99为主(3种单体的质量分数之和均在50%以上).4种废气净化处理系统对PBDEs的总去除率介于82.1%~97.4%,对不同电子垃圾拆解过程产生的PBDEs均具有较好的污染控制效果.

关键词：电子垃圾多溴二苯醚加热烤板火法冶炼污染控制

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农村庭院厨余垃圾好氧发酵设备设计与试验

农业工程学报 2024年第18期40卷 220-227页

作者：于淼周海宾丁京涛沈玉君程红胜徐鹏翔王健程琼仪张冬丽张朋月马双双张芸农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所北京100125 农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室北京100125

针对农村庭院厨余垃圾处理设备缺乏、就地就近利用率低等问题,该研究按照分段发酵-精准控制-一体化集成的思路,研制了一种供农村联户或单户家庭庭院使用的厨余垃圾好氧发酵设备,设备设置多级分仓结构,将不同阶段物料分隔发酵和延长物料... 详细信息

针对农村庭院厨余垃圾处理设备缺乏、就地就近利用率低等问题,该研究按照分段发酵-精准控制-一体化集成的思路,研制了一种供农村联户或单户家庭庭院使用的厨余垃圾好氧发酵设备,设备设置多级分仓结构,将不同阶段物料分隔发酵和延长物料停留时间,并集成了控制单元、渗滤液收集单元和除臭单元。以厨余垃圾为原料、以木屑为辅料,开展了为期20 d的好氧发酵试验,试验结果表明:堆肥高温期(55℃)达到5 d,连续发酵20 d后,粪大肠杆菌检测为不大于3.0个/g,蛔虫卵死亡率为100%,种子发芽指数为73%,均满足好氧发酵无害化和资源化的要求。该设备具有发酵品质高、人机交互性好、无污染气体排放等优点,可为农村地区厨余垃圾就地就近的资源化、无害化处理及肥料利用提供技术参考。

关键词：厨余垃圾设备好氧发酵设计与试验

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格构式钢管输电塔架的体型系数和雷诺数效应

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 31-38页

作者：沈国辉李懿鹏赵英能韩康辉郭勇浙江大学结构工程研究所浙江杭州310058 中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司浙江杭州310012

采用天平测力风洞试验获得亚临界范围钢管塔架的体型系数,研究塔架体型系数随密实度的变化特征,基于规范数据拟合体型系数从亚临界到超临界条件下的雷诺数折算系数,基于试验结果开展塔架体型系数与规范值的对比.试验结果表明,相同密实... 详细信息

采用天平测力风洞试验获得亚临界范围钢管塔架的体型系数,研究塔架体型系数随密实度的变化特征,基于规范数据拟合体型系数从亚临界到超临界条件下的雷诺数折算系数,基于试验结果开展塔架体型系数与规范值的对比.试验结果表明,相同密实度下横担的体型系数大于塔身,其原因为横担杆件长细比以及杆件前后的等效间距比均较大;在亚临界条件下塔身体型系数试验值与JEC-TR-00007—2015、DL/T 5551—2018和GB 50009—2012规范值接近,而横担体型系数大于各国规范值;亚临界和超临界条件下各国规范的钢管塔架体型系数随着密实度ϕ的增加而降低,使用最小二乘法拟合获得雷诺数折算系数为0.63+0.72ϕ;在超临界条件下,塔身的体型系数与DL/T 5551—2018、GB 50009—2012规范结果接近,横担的体型系数与IEC 60826—2017和ASCE MOP 74—2020规范结果接近.

关键词：输电塔钢管塔架体型系数测力天平雷诺数

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太岳山不同林龄人工油松林土壤微生物特征

环境科学 2024年第4期45卷 2406-2416页

作者：马义淑曹亚鑫牛敏张明罡程曼文永莉山西大学黄土高原研究所太原030031 欣生环保科技山西有限公司太原030045

油松(Pinus tabuliformis Carr.)具有保土保肥和改善水土流失的作用,是黄土高原地区植被恢复中广泛使用的树种.为了探究土壤微生物多样性和群落结构对人工油松林演替的响应及其环境因子驱动机制,以太岳山脉潘家山10、20和30 a人工油松... 详细信息

油松(Pinus tabuliformis Carr.)具有保土保肥和改善水土流失的作用,是黄土高原地区植被恢复中广泛使用的树种.为了探究土壤微生物多样性和群落结构对人工油松林演替的响应及其环境因子驱动机制,以太岳山脉潘家山10、20和30 a人工油松林土壤为研究对象,基于野外采样、室内理化分析和高通量测序等手段,分析不同林龄表层和亚表层土壤微生物群落结构、多样性及其与土壤理化性质之间的关系.结果表明:(1)30 a的人工油松林演替显著改变了土壤养分状况. SOM、TN、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、AP和AK均随演替的进行显著升高;TP和TK含量随演替年限逐渐降低.(2)不同林龄油松林土壤真菌的优势门为子囊菌门、担子菌门和被孢菌门,细菌的优势门为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门.(3)油松林土壤微生物中细菌占绝对优势,真菌和细菌拷贝数随林龄增加均显著增加,30 a油松林土壤真菌拷贝数和细菌拷贝数分别是10 a油松林的6.61倍和2.55倍.(4)随着林龄增加,土壤真菌多样性显著下降.属水平上,子囊菌门中青霉菌属相对丰度大幅下降,达21.07%,担子菌门中红菇属相对丰度增加了14.2%;细菌多样性和群落结构总体变化较小,属水平上变形菌门中慢生根瘤菌属在演替过程仅增加3.03%.(5)油松林演替过程中,土壤细菌和真菌生物量、红菇属相对丰度与SOM和TN显著正相关,真菌多样性、青霉菌属相对丰度与土壤TP含量显著正相关.综上,油松演替过程中,土壤微生物量、多样性及群落结构的变化受土壤养分的共同驱动.研究结果可为区域植被恢复的生态效益评价提供基础数据和理论参考.

关键词：太岳山人工油松林次生演替土壤微生物群落微生物多样性