以某660 MW超超临界二次再热尾部三烟道燃煤锅炉为研究对象，基于GSE软件建立了二次再热锅炉动态仿真模型，详细计算了100%THA工况下煤量、给水流量、给水温度以及过量空气系数扰动后主蒸汽、一次再热蒸汽和二次再热蒸汽参数变化过程，并对比了100%THA、75%THA、50%THA工况下锅炉蒸汽温度的变化规律。结果表明：给水温度扰动后锅炉出口蒸汽参数的响应最慢，100%THA工况下稳定时间约2 300 s；过量空气系数扰动后响应最快，稳定时间约720 s；煤量和给水流量则介于前两者之间，稳定时间分别约为1 040 s和1 250 s；在煤量、过量空气系数、给水温度扰动后的初始阶段，锅炉出口蒸汽温度会出现短时“反向”变化；此外，二次再热锅炉的热惯性会随着负荷降低而增大。仿真计算的二次再热尾部三烟道燃煤锅炉动态特性，可为进一步优化机组运行控制策略提供依据。

在“双碳”目标的推动下，工业园区综合能源系统的建立，以及大规模可再生能源并网对火电机组配煤灵活性要求更高。工业园区循环流化床锅炉的配煤过程分为炉外与炉内两个阶段。在炉外配煤阶段，针对低热值煤掺烧，建立了最小煤质偏差模型，采用基于混沌搜索的自适应变异粒子群算法将低热值煤掺配为符合锅炉煤质要求的入炉煤。在炉内配煤阶段，为保证负荷稳定的同时降低燃料成本，需动态调整不同负荷下入炉煤的掺烧比例。针对循环流化床锅炉炉内配煤问题，建立两阶段配煤优化模型：第一阶段根据化工厂周最大日负荷需求及典型光伏场景下机组出力需求，选择给煤机组合方式；第二阶段根据负荷需求以及给煤机优化结果建立负荷平衡约束，考虑炉内脱硫过程建立混煤含硫量约束，进行给煤量优化。对比春季典型辐照条件下不同配煤策略下的锅炉燃料成本，结果显示火电机组通过双煤种炉内掺烧可以使日燃烧成本降低43.6万元；对比煤仓改造前后掺烧三煤种燃料成本，结果显示改造后机组日燃料成本进一步降低。

主蒸汽温度的准确建模是研究其控制策略的基础。针对传统建模方法机理完整性和模型实用性的矛盾，提出了一种融合机理模型和参数辨识的主蒸汽温度建模方法。基于集总参数法建立了包含烟气传热量、蒸汽流量、减温水流量的主蒸汽温度机理模型，基于热电厂锅炉闭环运行数据，采用差分进化算法完成了模型参数辨识。和锅炉设计值对比，辨识结果的灰渣热阻增大、烟气对流传热系数减小，符合物理规律。采用不同时间段的运行数据验证模型，结果表明，模型计算结果与运行数据之间的平均绝对误差小于1 ℃，证明了模型的准确性。利用模型进一步分析了主蒸汽温度动态特性，提出了增加给煤量、减温器入口蒸汽温度前馈信号和采用基于负荷的模糊控制器的改进控制策略，并基于模型进行了仿真验证。仿真结果表明，主蒸汽温度控制偏差减小，证明了所建模型对主蒸汽温度控制系统优化具有指导作用。

在新能源大规模消纳及国家“双碳”战略目标驱动下，新型电力系统的构建对煤电机组灵活运行提出了更高要求。然而，煤电机组在低负荷运行时面临燃烧稳定性下降、蒸汽参数偏离设计值等挑战。以某电厂600 MW亚临界切圆燃烧锅炉为研究对象，基于数值模拟方法，系统研究了锅炉在50%负荷下，将小粉仓乏气分别通入炉膛主燃区、还原区、燃尽区不同位置对炉内流场、温度场、组分浓度场以及屏区烟气温度的影响规律，重点分析了乏气通入炉膛不同位置对锅炉低负荷稳燃特性与烟温调控的协同作用策略。研究结果表明：将小粉仓乏气通入炉膛不同位置，炉内均能维持稳定的切圆流场组织及高温区域分布，其对锅炉低负荷稳燃性能未产生明显不利影响；将乏气通入还原区，可促使火焰高温区域适度上移，该特性有利于提升深度灵活调峰工况下蒸汽参数稳定性，烟温协同调控效果更优。研究通过数值计算分析获得了通过小粉仓乏气再利用实现锅炉低负荷稳燃与提升烟温协同调控策略，结果可为同类型火电机组宽负荷灵活调峰运行提供基础与依据。

热电联产机组耦合蒸汽引射器技术能够有效实现热电联产解耦及深度电力调峰。作为系统核心部件，蒸汽引射器的性能直接影响机组运行效率和稳定性。首先针对高温高压蒸汽引射器，提出了一维热力学设计模型，该模型考虑可压缩混合层发展特点，首次基于混合卷吸机理，引入可压缩混合层厚度概念，确定引射器的径向尺寸；然后采用数值模拟分析引射器性能及流场特性，进一步优化轴向尺寸，推荐最优结构为：喷嘴距6 mm、混合室长度42 mm、扩压室角度4.4°；最后搭建实验系统验证设计方法，基于设计方法设计的引射器的引射系数与实验值的平均相对误差为6.6%，验证了设计方法的准确性。研究结果可为高温高压蒸汽引射器的结构设计提供理论指导，具有重要的工程应用价值。

磷酸酯抗燃油作为电厂汽轮机调速系统的工作介质，对汽轮机的正常运转起着至关重要的作用。运行中因油质劣化可能出现油质酸值升高，体积电阻率下降，以及生成油泥的情况，不同油品分解劣化程度不一致。对不同种类磷酸酯抗燃油化学成分进行分析，模拟不同磷酸酯分子劣化过程，并检测其抗老化性能。结果表明：以三-（二甲基苯基）磷酸酯为主要组分的磷酸酯抗燃油稳定性能优于以叔丁基苯基磷酸酯为主要组分的磷酸酯抗燃油；在研制磷酸酯抗燃油过程中，应提高三芳基磷酸酯中二甲基苯基的含量，降低苯基和叔丁基苯基的含量。

阴燃处置技术作为新兴的高湿固体废物处理手段，在处置高湿低热值污泥方面展现出独特优势，然而其自持传播过程易受物料特性与运行参数影响，存在反应强度衰减导致的传播失稳风险。故以含水率大于65%的高湿污泥为处置对象，系统考察石英砂与污泥掺混质量比（2：1~5：1）、空气达西流速（5~8 cm/s）对生物质调质原料污泥的阴燃传播特性影响，探究阴燃完全传播的生物质调质比例边界。结果表明：在固定达西流速为5 cm/s条件下，石英砂与污泥掺混比从2：1增加到5：1时，维持阴燃完全传播的临界生物质调质比例从4%呈线性增长至10%，阴燃系统临界单位热值稳定于0.339 MJ/kg；当石英砂与污泥掺混比例固定为3：1时，达西流速由5 cm/s提升至8 cm/s，临界生物质调质比例从6%也基本呈现线性递减至2%，对应临界单位热值由0.339 MJ/kg线性降至0.172 MJ/kg；阴燃处置后物料存在塌陷特征，且当生物质调质比例超过临界值后，其含量变化对顶部塌陷高度无显著影响。该研究结果可为解决高湿污泥高效阴燃处置提供参考。

生物质多为杆状、片状，搭建了生物质多孔介质气体流动阻力特性测试平台，对不同堆积密度的稻草杆与大豆壳开展了气流阻力测试，对传统Ergun模型与修正Ergun模型进行参数优化。结果表明：流经生物质多孔介质的所受阻力随着堆积密度与气体流速增加而显著增加，其中阻力与流速之间整体呈现明显的向上抛物线关系；随着施加在生物质上的载荷由50 kg/m²至2 800 kg/m²，其堆积密度可增加约2倍，在生物质自热数值模拟中忽视堆积高度引起的堆积密度与孔隙度变化可导致预测偏差；Ergun模型与修正Ergun模型均可实现对典型片状或杆状生物质的气流阻力评估，修正Ergun模型凭借更少的参数和直接基于堆积密度的计算优势，显著提升了工程适用性。

燃煤耦合生物质发电是燃煤机组有效降碳的技术之一，芦竹作为典型的能源植物具有产量高、环境适应性强、热值高等特点，可以大规模用于燃煤机组发电。为研究煤粉炉在燃煤过程中掺烧芦竹对NO_x排放的影响，探究煤和芦竹混燃过程中燃料氮的迁移路径，利用两段PFR构建了芦竹与煤混燃反应模型，研究了煤粉炉掺烧芦竹NO_x生成特性与反应机理，重点探讨了掺混比例、燃尽风率和燃尽风位置等因素对NO_x生成特性的影响规律。结果表明：掺烧芦竹可以降低NO_x排放，且随着掺混比例的增加，NO_x的质量浓度逐渐减小；随着燃尽风率的增加，NO_x的转化率和NO_x的质量浓度先减小后增大，存在一个最佳燃尽风率（33%）使NO_x排放量最低；随着燃尽风位置的后置，NO_x转化率和NO_x质量浓度都减小。通过研究煤和芦竹混燃过程中NO_x生成特性及氮的迁移路径，为燃煤机组掺烧芦竹发电过程中的参数设置和降低尾气NO_x排放提供理论指导。

针对现有碱性电解水制氢技术主要聚焦于电解槽性能试验、电解小室流场优化等方面，鲜有关注制氢系统的整体描述与关键设备的机理建模仿真。采用gPROMS过程模拟软件，参考化工流程模拟方法，以某200 m³/h（标况，下同）碱性电解水制氢系统为研究对象，建立了基于机理分析的分布式参数模型，对系统关键设备进行精细化建模与仿真计算。通过将仿真结果与实验数据进行对比验证，结果表明系统主要性能参数的模拟值与实测数据具有良好的一致性，经计算平均误差小于5%，验证了模型的有效性，所建立的模型能够描述和预测系统参数的变化，为后续系统设计、优化及控制提供方法及支撑。

风光耦合电解水制储氢技术作为可再生能源与氢能结合的重要路径，在能源转型中展现出巨大潜力。然而，在大规模并网型制氢场站存在功率分配不均的问题以及未充分考虑碱性及质子交换膜电解槽的响应特性差异。基于此，提出风光制氢混合电解槽双层阵列优化调度策略。首先以系统净收益最高为目标，采用多时间尺度优化策略对风光制氢系统进行功率分配；其次考虑碱性及质子交换膜电解槽各机组的制氢效率及动态响应特性差异，对单台碱性-质子交换膜混合电解槽集群阵列进行分配及优化调度。结果表明：基于双层优化策略，并网型风光制储氢系统的新能源上网电量与发电量比例无限接近设定值40%，经过双层策略优化的综合弃电率为1.89%，极大地降低了系统的弃风弃光率，充分应用碱性及质子交换膜电解槽的运行特性，达到对波动性可再生能源的充分利用，提高了制氢系统运行的稳定性及安全性。

针对传统固-气复合储氢反应器中存在的流量调控困难与压力匹配不协调等问题，提出一种融合文丘里引射效应的新型反应器结构，构建多物理场耦合的数值模型，研究喷嘴结构参数及关键运行条件对放氢性能的影响，并与单一储氢方式进行对比分析。研究结果表明：喷嘴几何参数对引射性能具有显著的非线性影响，其中长度为9~13 mm、直径约为0.4 mm的喷嘴在稳定性与引射效率之间实现了较优权衡；高压氢入口压力的升高可提高瞬时流量输出，但会降低引射比；出口背压的升高虽有助于提升引射比，但抑制了气体射流能力与动态响应速度；提高固态储氢单元的热管理温度可加快初期释氢速率，但对中后期影响有限。在固、气复合比为1：1的条件下，该复合储氢方案较20 MPa气态储氢方案体积减少约34.4%，压缩能耗降低约41.7%；相较于单一固态储氢方案，热管理能耗减少约50.0%，展现出显著的能效协同优势。上述研究为固-气复合储氢反应器的结构优化与运行策略制定提供了理论基础与工程指导。

氨-煤混燃发电模式能够显著降低机组的碳排放水平，但当掺氨量过高、混氨/纯氨燃烧器布置不当以及氨煤混燃效果不佳时，逃逸的氨气在低温下会同SO₂/SO₃发生反应，增加低温受热面发生腐蚀和积灰堵塞的风险。因此，开展了250 ℃和150 ℃下NH₃-SO₂-O_2-CO₂-H₂O（g）-N₂氧化性气氛中20号钢和ND钢试样的168 h连续腐蚀实验，主要探究温度、NH₃体积分数和飞灰涂覆对金属试样腐蚀速率的影响，并对腐蚀后金属试样和灰样进行了微观形貌和矿化物相分析。结果表明：氨气体积分数从0.002 5%增至0.005 0%，ND钢试样的平均腐蚀速率下降了58%；涂灰20号钢则是在NH₃体积分数为0.005%的气氛下腐蚀速率明显加快，其平均腐蚀速率达到0.003 6 mg/（cm²∙h）；升高温度显著加快了腐蚀速率，涂灰ND钢在250 ℃下的平均腐蚀速率最快，达到0.011 2 mg/（cm²∙h）；250 ℃，ND钢涂灰灰样中检测出新生成的CaSO₃，其可能促进了灰颗粒之间的黏连；在150 ℃下涂灰20号钢腐蚀后灰样出现了严重的板结团聚现象，其主要是由于新生成的NH₄HSO₄和（NH₄）₂SO₃促进了灰颗粒间的团聚效应；未来燃煤机组大比例掺烧氨气后，尤其是燃用中、高硫煤时，需要特别关注飞灰特性变化和低温受热面发生积灰腐蚀风险。

研究建立了一种基于氯化银分光光度法测定尿素中氯化物质量浓度的新方法。该方法具有操作简单、快速等特点，一组尿素样品中的氯化物检测可在20 min内完成。检测范围在0.07~2.00 mg/L，检出限为0.02 mg/L，针对氯离子质量浓度约0.05 mg/L的10%尿素溶液进行18次重复检测。结果显示，相对标准偏差为8.30%，对10%尿素溶液的氯离子检测回收率在86%~110%。该方法准确度、灵敏度均满足火电厂对尿素水解制氨系统用尿素质量的要求，可作为尿素中氯化物含量的测定方法。