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主要学术贡献及其科学价值如下:
1、建立了固体颗粒无粘性双流体模型,提出了无因次准数相似放大方法。
可调参数多、计算任务重和预报结果误差大是制约流化床模型化放大方法的“瓶颈”问题,其中曳力系数和传热系数的定量化描述及颗粒粘性的存在性问题是困扰业界的难题。
(1)通过对颗粒-颗粒和颗粒-流体相互作用力分析,在网格尺度和设备尺度上剖析了曳力和颗粒黏性对模拟结果的影响,明确了不同曳力系数计算公式适用范围,确定了颗粒粘性影响程度;
(2)根据颗粒碰撞理论建立了颗粒间热传导模型,基于对颗粒尺度上碰撞导热和网格尺度上气固对流传热的系统研究,确定了对流传热约为颗粒碰撞热传导十倍的定量关系;
(3)将拟平衡状态下颗粒与流体相互作用力作为附加力项,同时引入到气相和固相动量方程中,建立了仅有曳力系数一个可调参数的颗粒无粘性双流体模型,提出了相应的无因次准数相似放大方法;
(4)将该模型拓展到液固体系,其模拟结果比目前普遍采用的基于颗粒动理学理论双流体模型更接近实验值。上述成果被国内外同行正面引用500多次。如:Can J Chem Eng副主编Mahinpey教授对所建立的模型评价为“简单…不包括可调参数…获得了与更复杂欧拉-欧拉模型相似结果(easy…not include adjustable parameters…leading to similar results as the more complex Eulerian-Eulerian models)”。
2、提出了锥形结构约束射流的流型调控方法,实现了农林残余生物质的稳定流化。
流化质量是判断流化床反应器操作的重要指标。设备结构和操作条件决定了特定颗粒体系的流化质量,也是影响颗粒停留时间分布及颗粒流体间热、质传递的主要因素,进而影响到反应器的整体性能。因此,优化设备结构和操作条件是调控床内流型结构及提高流化质量的主要方法,对于密度小、体积差异大和形状不规则的秸秆和稻草等生物质尤为重要。
(1)率先开展了锥形流化床内多颗粒体系轴向浓度分布特征研究,指出了锥形结构调控宽粒径颗粒均匀分布的明显优势;
(2)发现了高速射流诱导的颗粒循环模式具有强化多组份颗粒混合的显著效果;
(3)通过锥形结构约束和高速射流诱导的耦合,建立了锥形度与异性颗粒流化数之比的构效关系,提出了锥形结构约束射流的流型调控与颗粒混合强化方法,实现了生物质颗粒在流化床内宽负荷的稳定流化。英国皇家学会Sparks院士将约束射流诱导的颗粒循环模式用于诠释火山喷发过程碎石流化现象,知名多相流学者Biswas教授对候选人在锥形床方面工作评价为“…首先由张等完成(…were Primarily made by Zhang et al.)”,著名化工专家Pangarkar教授在Design of Multiphase ReactorsISBN:978-1-118-80756-9,Wiley出版社,2015)书中指出“多相反应器内不同粒径颗粒分布可以由张的贡献清晰解释(…is readily explained on the basis…)”。
奖项等级
华北电力大学排名:第4
奖种、等级:以华北电力大学为第一完成单位,2012年获教育部自然科学二等奖(生物质热解气化多相流动反应机制和应用基础)。通过产学研合作,与中国林业科学研究院林产化学工业研究所等单位共同开发了锥形流化床生物质热解气化联产炭材料成套技术与装置,长期工业运行中气化炉流化质量稳定、温度均匀、气化强度高,2013年荣获国家科技进步二等奖。
成果团队
主要完成人:张锴
1989年获南京化工学院(现南京工业大学)化学工程专业学士学位,1992年和1996年分别获中科院山西煤炭化学研究所工学硕士和博士学位,然后留所工作,曾任课题组长和研究室副主任
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近日,四川省发展和改革委员会印发关于生物质发电上网电价有关事项的通知(川发改价格〔2025〕27号),详情如下:四川省发展和改革委员会关于生物质发电上网电价有关事项的通知(川发改价格〔2025〕27号)各市(州)发展改革委,国网四川省电力公司、各地方电网企业、增量配电网企业,四川电力交易中心
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1月23日,国家能源局召开新闻发布会,会上,电力业务资质管理中心副主任魏青山介绍绿证核发工作有关情况。2024年我国绿证核发质效显著提升,全年核发绿证47.34亿个,同比增长28.4倍,其中可交易绿证31.58亿个,占66.71%。按项目类型分,风力发电19.41亿个、太阳能发电8.27亿个、常规水电15.78亿个、生
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电极是全钒液流电池的重要组成部分,是电解液中不同价态钒离子发生电化学反应的场所。理想的液流电池电极需要同时具备电导率高、比表面积大、润湿性好、耐腐蚀、成本低廉的特性,而目前的材料往往不能兼顾。生物质衍生碳材料具有独特的多孔结构,且含有丰富的氧官能团和氮、磷、硫等元素,可以为电化学
5月27日,湖南金博碳素股份有限公司与宇泽半导体(云南)有限公司(以下简称“宇泽(云南)”)签署《战略合作协议》,此次战略合作协议就光伏高纯热场碳/碳材料、高纯保温材料在单晶N型热场领域的技术和商务合作方面达成协议。协议约定,宇泽(云南)及其关联公司向公司采购常规和高纯热场碳/碳材料、
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2021年11月10日,中国工程院院士蒋剑春一行应邀到访浙江天能资源循环科技有限公司。在中国工程院院士蒋剑春,天能控股集团首席技术官李国华等见证下共同签署战略合作协议,根据协议,双方拟在探索活性炭绿色再生,以及铅炭电池、氢能源电池等先进碳材料制造新技术的创造性应用研究等方面进行深入合作。推进以加强产学研联合的科技创新能力建设,实现资源共享,加快科技成果转化。
以火电(热电联产)机组为研究对象,从设备、流程、系统直到整个机组分层次展开研究,将机理分析与大数据方法相结合,确定机组基准工况,建立不同工况下的性能计算模型和耗差分析模型,对比基准工况和实际运行工况的参数与性能指标,进行火电机组节能潜力分析与优化建模,开发火电机组全工况离线耗差分析系统,开发火电机组在线节能诊断系统,开发基于大数据的火电机组运行优化系统,指导火电机组的节能运行。
锅炉燃烧过程综合检测与控制技术项目成果,开发基于红外测温的炉膛燃烧温度测量装置,并以数字图像处理技术为基础,通过燃烧状态的二维数字化测量,提取能有效表征燃烧状况的特征参量,且与燃烧温度场、炉膛出口温度、飞灰含碳和NOX等其他燃烧状态信息相结合,实现炉膛燃烧状态的有效监测。
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市场前景或成果应用案例:燃料智能化管理系统已成功在国家能源集团、国家电投、华电集团等旗下多个火电厂应用落地
项目构建了涵盖多光谱缺陷检测和故障诊断、旋翼无人机自主巡检以及直升机吊篮法带电作业的输电线路巡检完整技术体系
光伏发电功率多时空尺度预测关键技术及应用,本项目围绕光伏功率预测开展了深入、持续、系统的研究,历时10年,发明了针对多时空尺度技术需求的一系列光伏功率预测方法,突破了多项光伏功率预测关键技术
电力变压器是电力系统的核心设备之一,承担着电能传输、变换等重要职能。随着先进传感和信息融合技术的发展,将其应用于电力变压器运行状态的实时监测、评估诊断与在线预警,实现电力变压器的智能化是智能电网建设的重要组成部分。
全断面隧道掘进机刀盘设计理论及应用,项目属机械学科领域。
磁暴对电网安全影响的监测与评估系统及其应用,项目提出以西北750kV超高压大电网为科学实验电网,研究中低纬(我国)电网地磁感应电流(简称GIC)的评估方法,开发电网GIC及次生灾害监测系统。在西北电网有限公司、吉林省电力有限公司和山西省电力有限公司等电力企业支持下,项目成果已在4个网省电网和7座变电站应用。
基于故障关联信息的站域分布式保护系统,本成果在973、863、国家自然基金重点等项目支持下,经过十年攻关,在新型保护系统方面取得了重大突破
新能源大规模并网使系统动态过程越发复杂,而同步相量测量装置暴露出仅能实现静态过程监测、延时长、误差大等现实问题,已成为有效监测电网动态过程、提升新能源电力系统保护控制水平的瓶颈。
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