科技成果汇编：能源环保技术领域

项目1：太阳能光热综合利用及其相关技术的研究与应用

项目2：槽式光热发电多模型预测函数控制及其优化

项目3：蛔式阵列磁控强化换热

项目4：玉米秸秆水热碳化制取水热焦炭的研究

项目5：基于草木灰修饰铁矿石的化学链制氢

项目6：工4k危废和城市垃圾等离子体气化多联产工艺模拟

项目一：太阳能光热综合利用及其相关技术的研究与应用

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本课题组长期从事太阳能光热中低温热利用相关技术的应用研究。科研成果包括：高性能槽式太阳能接收器、大型宽长比的抛物槽式太阳能反射镜、高精度槽式、塔式太阳能跟踪控制技术等太阳能中高温热利用关键技术的设计、项目实施。

目前本课题组在该领域的成果成功应用于国网某新能源小镇示范项目、某集团槽式太阳能示范项目，课题组设计的基于槽式太阳能集热器的冷热供给系统，配置低温熔盐储热系统，可以完全利用太阳能实现规模化小区24小时连续的冷热供给。近年来课题组作为重要技术支撑参与了多项国网清洁能源科技项目，发表相关论文10余篇，SCI/EI论文5篇，获中国农业工程学会优秀论文奖一项，授权专利5项。

项目二：槽式光热发电多模型预测函数控制及其优化

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针对太阳能集热系统扰动多、大滞后和大惯性等控制难点，建立了适合控制器设计的简化分段非线性模型，并设计了基于预测函数控制策略的集热系统出口导热油温度控制系统。该预测函数控制策略在调节速度、超调量以及稳定性方面的控制效果均明显优于传统PID控制策略；与未简化的多模型预测控制相比，简化后的多模型预测函数控制的最大动态偏差增大了 13%，但计算量大大降低，控制器的实时性也得到增强。

项目三：蛔式阵列磁控强化换热

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在日常生活和工业生产中，寻求热物理性能优良的冷却介质并发展新型的强化换热和流动控制技术成为提高能源利用效率与节能减排的重要途径和有效手段，而液态金属流体（如镣、镣锡、镣锢锡和锂 铅等）由于其对流换热系数高、液相温区宽、耐极限热流密度能力强、特定工况下材料相容性好及易于进行电磁控制等诸多优点备受关注。

如电磁冶金、芯片散热、熔融3D金属流体打印、镣基合金焊接等。与常规流体相比，液态金属流体与电磁场相互作用可产生洛仑兹力，进而实现对不同流动区域的定向主动控制。磁钝体阵列作为涡流发生器对换热的促进作用要强于孤立磁钝体，当雷诺数V500时磁钝体阵列尾迹是稳定的，虽然这些涡流对换热有促进作用，但换热性能综合因子<1；当雷诺数二600时磁钝体阵列尾迹的不稳定性对换热的促进更强一些。因此可以考虑用磁钝体阵列作涡流发生器来强化换热。

项目四：玉米秸秆水热碳化制取水热焦炭的研究

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本项目组长期从事水热制取炭基材料的研究，近三年在 Bioresource Technology、Applied thermal engineeringEnergy Conversion and Managements太阳能学报等期刊发表SCI、EI论文5篇，提出的处理方法与工艺以典型农业废物玉米秸秆为原料，在高温高压反应釜中，进行反应温度为180~290°C，停留时间为480min的水热碳化实验研究，结合元素分析、傅里叶红外光谱分析和热重分析仪等对固体产物水热焦的化学组成、特征官能团和热稳定性等的表征结果，发现290C时，玉米秸秆水热焦的H/C和0/C原子比分别为0.88和0.16，接近于煤的H/C和0/C原子比，高位热值高达29.79MJ/kg，水热焦中C=C、C=0和芳香特征峰红外吸收较强，同时水热焦热稳定性良好。并基于水热焦特性的变化规律，以强度参数为函数，提出了应用dose-response方程作为水热焦产率和理化特性的预测模型。

相关研究结果揭示了玉米秸秆的水热碳化反应机理和产物理化特性与反应条件的关联关系，可为玉米秸秆水热碳化产物品质与参数调控提供依据，为生物质水热碳化过程设计与优化提供科学参考。

项目五：基于草木灰修饰铁矿石的化学链制氢

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天然铁矿石的化学链制氢过程具有广阔的应用前景，然而其深度还原反应活性相对较低，严重影响了氢气产量。采用草木灰对铁矿石进行修饰，以提高深度还原和制氢能力，并以C0为燃料，在流化床中进行了化学链制氢试验，考察了草木灰种类、含灰量、反应温度、循环次数等参数对铁矿石性能的影响。

结果表明，草木灰改性铁矿石的性能主要取决于灰型，Si含量较高的稻秸灰引起载氧体颗粒严重烧结，导致氧载体活性下降；其他草木灰则产生新的K-Fe-0化合物的形成，促进了修饰氧载体的深度还原，提高了H2产率。然而，当油菜秆灰和小麦秸秆灰含量超过10%时，灰对氧载体还原和产氢也有着共同的负面综合介绍及影响。15%向日葵灰装饰铁矿石表现出相对优越的性能，较高的温度有助于提高H2的产量，900°C时H2纯度最高达到99.57%，具有稳定的促进制氢性能。

项目六：工4k危废和城市垃圾等离子体气化多联产工艺模拟

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利用等离子体炬高温、高能量密度、低氧化气氛等优势，可在气化炉内高温场，将废弃物中的有机物质完全裂解气化为可燃合成气，无机物质（含重金属）高温熔融为玻璃态物质，包封于Si02网状结构内，冷却固化后形成耐久低沥滤的熔岩，达到减容和无害化效果。等离子体无害化处理装备及相关技术已被纳入《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》。但当前对废弃物等离子体气化技术的研究和应用深度仍有待提升。

本课题组基于平衡态理论，吉布斯最小自由能或动力学参数，建立完成的模拟等离子体炉一可燃气体再燃烧一热电联产等全流程模型（局部流程见图1），可获得产物（气）成分、反应过程能耗、关键位置过程参数等。能够辅助设计设备容量，可指导改性工艺过程，并能够分析全过程转换效率、经济性等。

联系电话：15060521739

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