超临界CO2再压缩/再热燃煤发电系统热力循环

煤在我国处于基础能源地位,发展变革性燃煤发电技术具有重要意义.与超临界水蒸气朗肯循环相比,超临界二氧化碳(S-CO_2)布雷顿循环具有效率高及系统紧凑等优点,是未来动力循环的发展方向,但S-CO_2燃煤发电面临循环构建、锅炉压降及烟气余热吸收等关键难题.为此,本文发展了热力学、CO_2流动传热及烟气余热能量分布综合模型,研究了S-CO_2再压缩/再热燃煤发电系统热力学特性,首次发现热效率曲线对于一次再热和二次再热出现交叉,进而提出了S-CO_2循环采用一次再热或二次再热的筛选准则.针对锅炉烟气余热吸收问题,本文通过揭示主蒸气温度和压力间的内在关系,提出了调节主蒸气压力方法,结果表明该方法可有效吸收烟气余热,但受材料耐压极限所制约,因而本文在S-CO_2再压缩/再热循环基础上,引入烟气冷却器,以解决烟气余热吸收问题,给出了烟气冷却器与热力系统间的最佳集成模式,所构建的燃煤发电系统热效率达50.82%,锅炉效率达94.43%.本文为发展S-CO_2燃煤发电系统奠定了理论和技术基础.     

余热资源的能级及其与ORC工质的匹配

鉴于温度作为余热资源品位评价具有一定的局限性,提出了基于热力学函数e的余热能级评价指标——可用能势e和可用势能级ω,对具有显热、潜热和压力属性的余热资源(如烟气、水蒸气)进行定量评价.同时,e也是系统工质做功能力的体现,以此作为定量指标,有利于实现余热资源与系统工质的匹配,为工业余热有效利用提供指导.基于e分析了ORC系统中热源与工质的匹配特性及有机工质在蒸发器内做功能力提升途径.结果表明:可用能势准则可定量反映余热资源所含的显热、潜热及压力势能水平,能够对余热资源的能源品位和利用潜力进行综合评价;与夹点温差法相比,可用势分析法更能反映资源与工质的匹配特性,可作为选择ORC工质的一种参考.     

编者按

<正>能源安全是我国经济社会健康发展和国防安全的基本保障.近年来,能源供需矛盾日益突出,供需缺口逐年增加.而我国在相当长时间内将还是主要依赖化石能源,因此,国家力推"节能优先"的能源发展战略.据测算,我国工业余热资源占我国总能耗约30%.实现余热有效利用对我国工业节能具有重要的意义.锅炉是能量传递与转化系统中最基本的设备.按照国家质量技术监督局发布的《烟气余热资源量计算方     

水泥生产过程中低温烟气用余热锅炉性能的全尺寸数值模拟

随着能源利用的日益紧张,工业余热的高效综合利用受到较多关注.作为一种典型余热回收利用装置,余热锅炉的应用日益广泛.鉴于余热锅炉容量大、结构复杂,相关的数值建模较困难.本文提出一种新的余热锅炉数值模拟方法,用于实现余热锅炉的全尺寸数值模拟.研究得到了余热锅炉用换热管束间的流场和温度场的分布特征,给出了余热锅炉的流动和传热特性.分析了烟气入口温度和流量对锅炉性能的影响,结果表明余热锅炉的综合性能随着入口烟气温度的升高而升高,随着烟气流量的增加而增加.     

我国污泥处理的现状及相关技术比较

城市污水处理所产生的污泥产量巨大而且成分复杂,如何避免二次污染并合理利用污泥中的有效成分,已经成为世界热点难题之一.文章介绍了我国城市污泥处理的现状,并对几种常规的污泥处理方法进行了比较,以便为污水处理厂进行污泥处理时提供依据.     

废物？宝物？污泥脱变的一场修行

正本篇报道围绕2017年上海市科学技术奖技术发明奖一等奖项目《污水厂污泥高效生物稳定化处理与资源化利用关键技术研发及其应用》展开,该奖项由同济大学环境科学与工程学院院长戴晓虎教授领衔的团队获得。废物?宝物?污泥就是这样让人爱恨纠葛的矛盾体。作为污水处理的产物,污泥含有致病微生物、有机污染物、重金属等,多数污泥面临着脱水+填埋或不知去向的命运。截至2017年12月底,全国城镇污水厂5 027座,年产生污泥5 000多万吨,但其无害化处理率仅20%～30%。随意的处置更加加重了环境的污染,污泥在人们的忽视中逐渐成为"城市之殇"。     

我国污泥处理的现状及相关技术比较

城市污水处理所产生的污泥产量巨大而且成分复杂,如何避免二次污染并合理利用污泥中的有效成分,已经成为世界热点难题之一。文章介绍了我国城市污泥处理的现状,并对几种常规的污泥处理方法进行了比较,以便为污水处理厂进行污泥处理时提供依据。     

基于传热传质分析的热局域化太阳能蒸汽发生系统优化研究进展

太阳能蒸汽发生系统能够利用太阳能局域加热水体产生蒸汽,在海水淡化和污水处理等领域具有较大的应用潜力.太阳能蒸汽发生系统主要包括光吸收系统和热局域化系统两大部分.由于能够实现低聚光下的高效太阳能光热蒸汽转化,且具有结构简单、成本低、蒸发效率高、易于推广应用等特点,太阳能蒸汽发生系统受到了广泛关注.近几年,越来越多的热局域化太阳能蒸汽发生系统被相继提出.然而由于能量损失和制备限制等原因,该类系统光-热-蒸汽转化效率还达不到100%.对于效率接近甚至大于100%系统的理论探索还比较匮乏,系统效率的提升仍有较大潜力.本文主要聚焦热局域化太阳能蒸汽发生系统,在总结前人工作的基础上,首先阐述了热局域化太阳能蒸汽发生系统的传热传质机理,然后从能量守恒的角度对转化效率的系统结构和外界环境依赖性进行了分析.相关机理的总结及能量分析的结果可以为系统结构优化、材料选取以及环境控制等提供参考.目前,太阳能蒸汽发生系统的大规模应用还存在较多问题,主要包括如何克服盐分在设备表面的沉积,以及蒸汽如何有效收集等.最后,对热局域化太阳能蒸汽发生系统未来的改进方向进行了展望.     

西太平洋热带气旋路径对北京PM10污染的预示作用

利用北京地区空气质量监测资料和NCEP再分析资料, 分析了北京地区PM10污染过程与天气形势和天气系统的关系. 特别是通过对海平面气压场和西太平洋热带气旋路径的分析, 发现西太平洋热带气旋路径对北京地区PM10污染的发生具有预示作用, 即当热带气旋北上并在朝鲜半岛或日本登陆的情况下, 北京地区一般受持续均压场等弱中尺度天气系统控制, 经常容易发生区域性的PM10空气污染过程. 这为开展北京空气污染预报预警和污染控制, 提供了一个有效的预报方法和手段.     

“治霾神器”大盘点

<正>远距离喷雾降尘车。2013年底,西安市出现了一种治污减霾的"神器"——远距离喷雾降尘车。和普通洒水车喷出的水流相比,这种水雾颗粒极为细小,达到了微米级,它的吸附力也增加了3倍,耗水量却降低了70%,遭遇雾霾天气、PM2.5空气质量严重超标时,可随意选择一个区域进行液雾降尘,达到清洁净化空气的效果。     

由SLR观测的日长和极移季节性和年际变化(1993~2006年)

利用1993~2006年期间激光测卫(SLR)对LAGEOS 1/2卫星的距离观测解算了日长(LOD)和极移(PM)时间序列. 与IERS发布的EOPC04进行比较, LOD的RMS误差为0.0067 ms, PM在X和Y方向上的RMS误差分别为0.18和0.20 mas. 分别利用小波变换和最小二乘法分析了LOD和PM序列. 小波分析表明, LOD和PM具有明显的季节性和年际变化, 无法区分周年变化和Chandler变化, 因为两者频率十分接近. 在最小二乘意义上解算了LOD和PM的趋势性变化和周期变化. LOD具有明显的年和半年变化, 同时探测了PM的年和Chandler变化, 但没有发现PM的半年变化. 1993~2006年期间的LOD趋势性变率为?0.18 ms/a, 这与地质年代意义上的每世纪1.7 ms的变率有差异. PM在X和Y方向上的趋势性变率分别为2.25和1.67 mas/a. 北极相对于地壳向36.5°E方向运动, 并非Greenland方向.     

4种预处理对污水厂污泥生物产氢的影响

污水处理厂产生的污泥是一种含有许多有机物的生物质, 这些有机物主要是碳水化合物和蛋白质. 试验采用4种预处理(酸预处理、碱预处理、热预处理和超声预处理)来提高污泥的生物产氢. 结果表明, 由于能够破坏污泥的絮体结构, 有的甚至能够破坏污泥中微生物的细胞, 这4种预处理均能够增加污泥的溶解性化学需氧量(SCOD)、降低污泥的总固形物(DS)和挥发性固形物(VS). 批量厌氧发酵试验表明, 预处理污泥的生物产氢效率明显提高, 但不同预处理污泥的氢产率不同, 氢产率最大的是碱预处理污泥(起始 pH 值为 11.5), 其氢产率为 11.68 mL(H₂)/g (VS), 其次为热预处理污泥, 其氢产率为8.62 mL(H₂)/g(VS). 试验结果还表明, 预处理污泥的的氢产率与污泥的SCOD相关. 酸预处理污泥和碱预处理污泥的氢产率还与其起始pH值有关. 碱预处理污泥和热预处理污泥能够完全抑制产甲烷菌的活性, 而另两种预处理则不能. 产氢重要副产物-挥发性有机酸(VFA)的产生量, 碱预处理污泥最多, 其次为热预处理污泥. 由于预处理能够从污泥中筛选出产氢微生物, 因此在污泥厌氧过程中无需接种物.     

中国大地形东侧霾空间分布“避风港”效应及其“气候调节”影响下的年代际变异

研究发现中国区域霾日空间分布的大地形影响与季节特征显著,在西风带背景下高原大地形东侧背风坡可构成"避风港"效应,其可能是中国东部区域霾日高频区域性分布重要的影响因素之一;中国区域冬季为霾日高频时段,春、夏、秋季大部分区域为霾日数低频区,但近10年大气污染物排放持续加剧,中国东部霾高发时段由冬季延伸至春、秋、夏季,其呈现出大气环境恶化的"强信号"特征.虽然中国区域霾日数年际变化趋势主要依赖于污染源排放程度,值得注意的是虽然20世纪80,90年代中国区域CO2排放强度加大,但中国东部霾日频数年际变化却表现出波动型相对"平稳"缓升特征,此阶段中国东部对流层中下层出现了大气温度距平垂直结构"上冷下暖"的"不稳定"状态,其有利于中国东部大气扩散或对流;而近10年阶段中国东部出现霾天气与大气污染排放同步加剧异常变化,2001~2012年期间中国东部对流层中下层则呈"上暖下冷"类似"逆温盖",即大气温度距平垂直结构出现年代际"逆转"趋势,此大气温度垂直结构年代际特征可能加剧了大气污染排放的环境影响效应,引发了中国东部大范围霾天气变异现象.     

液体燃料回燃现象的理论分析

液体燃料的整个回燃过程包括预燃烧阶段、第二次供油阶段和产生回燃阶段. 针对这一过程, 定量地建立了热烟气层的温度随时间变化的动力学模型. 模型考虑了液体燃料挥发成气体带来的热损失率、热烟气层的质量增加以及由此带来的焓损失率. 本文把模型的模拟结果与实验结果进行了很好的比较并对模型的模拟结果进行了分析, 同时指出通风受限条件下的燃烧效率和实际燃烧的反应速率是很值得研究的问题.     

氯化镁矿化利用低浓度烟气CO_2联产碳酸镁

CO2矿化利用是一种新的CO2减排方式,主要原理是利用天然矿物或工业废料与CO2反应,将CO2矿化为碳酸钙或碳酸镁等固体碳酸盐,同时联产高附加值的化工产品.本文提出采用低能耗的电解工艺利用氯化镁溶液矿化利用低浓度烟气CO2的新方法,该方法将氯化镁转化为活性较高的氢氧化镁,与不同浓度的CO2反应从而矿化CO2.该方法可以直接矿化浓度仅为20%的低浓度CO2,这使得直接矿化利用工业烟气CO2成为可能,避免了较高能耗的CO2捕捉提纯过程.另外,该方法可在较低的能耗下减排大量CO2,同时获取高附加值的碱式碳酸镁或三水合碳酸镁.由于氯化镁自然储量非常丰富,氯化镁矿化利用CO2具有大规模减排的潜力.     

织构化表面轮廓与温度对液滴状态控制的研究

目前,织构化表面与液体流动行为间相互关系已成为摩擦减阻、微反应器等交叉研究领域热点,如何预测并主动控制液滴运动行为是设计与构建低摩擦表面与高效微反应器的首要问题.采用光刻法制备了织构化表面,并以动态接触角法表征了热织构化表面上单相态液滴的界面润湿性与表面温度之间关系,探索了织构化表面轮廓与温度对液滴润湿状态的控制方式....     

浅析高空坠落物侵权责任

"重庆郝某烟灰缸砸伤案"引起了各界人士对高空坠落物侵权行为的探讨,其概念如何界定,构成要件有哪些,由它导致的损失由谁承担?这一侵权行为所引起的一系列问题在法学界都存在很大争议.笔者将从几个方面对这一问题进行探析,希望能为现实生活中发生的此类难题提供破解方法.     

膜蒸馏技术在能量转换过程中的应用: 基础与展望

膜蒸馏技术是传统蒸馏工艺与膜分离技术相结合的一种新型高效分离技术. 根据膜蒸馏的机理和能量转换过程的特点, 通过焓-浓度图等方法, 对膜蒸馏技术应用于典型能量转换过程的热工学和制冷技术中的原理及可行性进行了分析, 主要包括利用膜蒸馏技术对溶液的浓缩分离特性, 提出了基于真空膜蒸馏技术的盐类溶液的真空膜蒸馏解吸/再生过程, 可应用在溴化锂吸收式制冷系统和蓄能系统中, 也可应用在温/湿度独立控制空调系统中溶液除湿剂的再生循环系统中, 目的是使系统能充分利用低品位的废热、余热以及可再生能源如太阳能、地热能等廉价能源, 提高热源的可利用温差; 利用膜蒸馏技术中因传质而携带的潜热传递作用和膜间导热作用, 提出了基于直接接触式膜蒸馏的新型膜式热交换器, 可应用于溴化锂吸收式制冷系统的溶液热交换器和可进行热量与纯净水双重回收的特种换热器中. 对于膜蒸馏技术能量转换过程的工程应用问题, 指出了今后的主要研究重点和内容.     

基于低品位热源的两相热压缩机初步实验

两相热压缩机利用热源驱动,通过活塞的往复运动,使两相工质在热腔和冷腔中来回穿梭,伴随气液相变形成压力波动.它采用低沸点工质,具有驱动温差小、压比大等突出优点,可以利用低品位热源,如废热、太阳能等.自行设计研制了基于低品位热源的两相热压缩机,初步研究了以正己烷为工质的热压缩机系统性能.该压缩机在0.1,0.2和0.3Hz频率下运行时,压比均保持在5以上,且加热功率小于120W.这对有效地利用低品位热源实现热功转化有着重要意义.     

工业余热高效综合利用的重大共性基础问题研究

正能源是人类生存和发展的重要物质基础,也是当前和今后相当长一个时期制约经济和社会发展的突出瓶颈.节能减排是我国的一项基本国策,是我国实现可持续发展的重大战略保障所面临的极为迫切的任务.我国工业能耗占总能耗的70%以上,其中至少50%转化为载体不同、温度不同的工业余热,大部分可回收利用;而目前我国工业余热资源回收率仅约为30%,能源利用效率偏低.因此,根