甲烷催化燃烧NOx排放特性的数值模拟

采用详细表面反应机理与气相反应机理GRI 3.0对甲烷-空气混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行二维数值模拟,讨论了不同甲烷浓度对NO_x排放量的影响,并对不同孔径内的浓度场、温度场与流场进行了研究。模拟结果表明：甲烷浓度的提高增加了反应器的排烟温度和NO_x排放量;孔道内径通过影响气相反应速率和催化反应速率改变了孔道内的温度场和速度场,进而影响了NO_x的生成;孔径的减小使得反应器的单位面积放热量和NO_x排放量均降低。以上结果可为优化催化反应器设计、降低其NO_x排放量提供参考。     

秸秆打捆燃料锅炉的研制

为了解决秸秆打捆燃料不易烧透且现行的燃烧设备与秸秆打捆燃料不匹配的问题,针对秸秆打捆燃料的燃烧特性,通过改进炉膛结构研制出适合秸秆打捆燃料的往复炉排蒸汽锅炉,该锅炉为单锅筒纵置式,配以往复炉排和两级除尘装置.实验得出,锅炉燃烧效率达97.5%,锅炉热效率达80.49%,烟气中CO、NO_X、SO_2及烟尘含量分别为125、42、26 mg/m~3,林格曼黑度小于1.锅炉热效率较高,污染物排放浓度低,达到国家锅炉污染物排放标准,环保及社会效益显著.     

响应面法优化玉米芯气化性能的研究

以自行研制的户用型上吸式气化炉和玉米芯为研究对象,使用气相色谱TCD检测器检测,运用响应曲面法对玉米芯气化条件(气化剂的流量、燃料的颗粒粒径和燃料的堆积高度)进行综合模拟分析与实验验证.结果表明:当空气进气量为1.6m3/h、物料粒径为1.5cm、物料堆积高度为70cm时,玉米芯产气中CO的含量最高,能达到32.38%左右,与模型的预期值32.23%比较接近,这为以后生物质的气化提供较好参考标准.     

双层炉排生物质成型燃料锅炉设计及前景分析

双层炉排生物质成型燃料锅炉是根据生物质成型燃料的特性来设计制作的,经过详细的热工计算还有加工工艺研制出适用于生物质成型燃料燃烧专用锅炉,采用双层炉排结构,能消除烟尘,气体和固体不完全燃烧的损失较小,燃烧效率高,并且其排烟中的烟尘、二氧化硫、氮氧化物的含量还低,与国家锅炉污染物排放标准相符合.该文还要就技术经济分析和评价此锅炉的前景,以及浅谈其设计原理.     

S-CO2煤粉锅炉NOx超低排放设计与优化

为了实现超临界二氧化碳（S-CO₂）布雷顿循环燃煤发电的NO_x超低排放,首先对一台1 000 MW级S-CO₂煤粉锅炉进行了热力系统分析与燃烧数值试验,以获得尾部烟道温度分布以及炉膛出口烟气特性;在此基础上,构建了NO_x超低排放设计方案,采用数值模拟与正交试验相结合的方法研究了结构参数对脱硝性能的影响规律,并对SCR脱硝系统的内部结构进行优化.结果表明,S-CO₂煤粉锅炉炉膛出口温度比传统水蒸气锅炉高,需将该锅炉的空气预热器分为2级,将SCR脱硝反应器置于2级空气预热器之间,SCR脱硝反应器前端的空气预热器吸热量为215.83 MW.催化剂上游结构对催化层入口速度偏差影响最大.优化后的脱硝系统第1层催化剂入口相对标准偏差系数为10.19%.     

杏仁壳在流化床中的气化过程及产气特性的实验研究

在流化床气化炉内,以空气为气化剂,对美国杏仁壳在680℃、700℃、730℃和780℃的温度下进行了气化实验,生成的燃气成分为:CO含量在15.4%~l8.7%之间,H2含量一般高于10%,甲烷含量为1.7%~2.5%,CnHm的含量为0.6%左右。燃气热值多数在4 152.7 kJ/m3~4 839.5 kJ/m3。气化效率51%。实验表明,在气化温度为700℃的时候可以得到最大的燃气热值。     

75 t/h CFB锅炉烟道喷射活性炭脱除重金属元素试验研究

为了系统分析活性炭喷射脱除重金属元素装置(ACI)以及传统的烟气污染物控制设备(APCDs)对烟气中不同重金属元素的协同控制效果,在一台75 t/h循环流化床(CFB)锅炉上开展了烟气喷射活性炭脱除重金属元素(Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Se、Mo、Ba、Pb)试验研究.采用US EPA Method 29方法对ACI、布袋除尘装置(FF)、湿法烟气脱硫设备(WFGD)进出口4个烟气测点进行实时等速取样,获得了烟气中重金属元素在APCDs前后的浓度及其分布,分析了ACI以及APCDs的协同脱除效率.结果 表明:10种重金属元素易富集在固态产物中,以飞灰和底渣为主;ACI对烟气中气态重金属元素具有较好的捕集和脱除能力,对除Mn以外的气态重金属元素脱除效率均在90.38％ ～ 99.54％之间,ACI以及ACPDs对重金属元素的协同脱除效率可达99.99％;喷射活性炭吸附剂后,烟囱排放的各重金属元素浓度显著降低,Zn和Mn排放质量浓度分别降低至0.06、0.54 μg/m3,其余气态重金属元素排放质量浓度均低于0.02 μg/m3.     

高热值生物质燃气气化炉的数值模拟

研究了以干木质颗粒作为燃料,以空气—水蒸气作为气化剂的户用高热值燃气生物质气化炉,利用Fluent14.0模拟了水蒸气入口距离气化炉内炉栅位置高度h、空气入口流量V0与水蒸气入口流量Vs这三个参数对CO、H2和CH4的体积浓度和燃气热值影响,并采用实验验证数值模拟的结果.研究的结果表明:若水蒸气入口位置高度h=195 mm,水蒸气入口流量Vs=1.41 m3/h时,空气入口流量V0=0.86 m3/h,生物质燃气燃烧热值最大为Q=9.95 MJ/m3,相比单一空气气化剂作用下提高了98.21%.     

氧气对生物质气化气及焦油成分影响的实验研究

生物质气化再燃是生物质能利用的较好方式之一.生物质气化再燃技术中,气化气及焦油的不同组成对再燃效果有所影响.自行设计搭建热功率为10 kW的上吸式生物质气化炉,进行典型生物质燃料木屑的气化实验,通过改变气化剂空气的量,研究氧气对生物质气化气及焦油成分的影响.实验结果表明,氧气量增加,气化气中主要组分的体积含量均有所增加,而焦油中占据主要比重的酚类物质相对含量减少.此研究为生物质气化再燃技术的开发提供一定的理论指导.     

生物质微米燃料空气气化实验研究

研究了生物质微米燃料(BMF)在旋风气化炉中的空气气化特性.在没有外热源的工况下,整个气化过程所需的热能由部分微米燃料的不完全燃烧供应.研究空气当量比(ER)、微米燃料粒径对气化特性的影响.当ER=0.32时,H2的含量和气化效率最高,分别为6.32％和38.22％;当ER=0.28时,可燃气的含量最大,达到27.1％.随着BMF粒径减小,气化室温度、可燃气含量、H2的含量、碳转化率、气化效率和燃气热值都显著提高,分别可达953℃、29.7％、8.26％、60.07％、40.56％和4246kJ/m3.     

厌氧氨氧化反应器运行过程微生物群落演替分析

为探究厌氧氨氧化(ANAMMOX)过程中微生物群落结构的演化,采用高通量测序技术对ANAMMOX反应器中微生物群落结构进行分析.结果表明:反应器运行61d后氮去除负荷达到1.04kg·N·m^-3·d^-1,总氮去除率达75%以上.反应器中微生物多样性较为丰富,存在变形菌门、绿曲挠菌门、绿菌门、浮霉菌门等微生物.从启动到稳定过程中微生物群落结构趋于稳定.其中和脱氮相关的变形菌门和浮霉菌门合计占比达40%以上.ANAMMOX菌所在的浮霉菌门比例随运行时间延长而逐渐增加,是反应器脱氮效能提高的主要原因.反应器内占据优势地位的ANAMMOX菌主要为Candidatus Kuenenia属,占比14%左右,同时还有少量Candidatus Brocadia属.     

初始pH值对废水反硝化脱氮的影响

为探讨pH值对硝态氮反硝化体系的影响,设定初始pH范围为4-10,对反硝化过程中NO3-N、NO2-N、TN、TOC和△TOC/△TN的变化规律、反硝化动力学以及抑制机理进行研究. 结果发现：最适宜的反硝化pH值为8,过酸过碱都不利于反硝化过程的进行. 在pH=8时,反应时间最短,硝态氮的去除率为99.4%,TN的降解率为95.5%. 亚硝态氮积累量在pH〈7时小于1 mg/L;pH〉7时,随pH的增大而增大,最大积累率为22%. 硝态氮比反硝化速率在pH=8时最大,为2.52 mg NOx-N/（g MLVSS·h）;亚硝态氮比反硝化速率在pH=7时最大,为1.66 mg NOx-N/（g MLVSS·h）. 因此,反硝化最佳的pH值为7～8.     

氮负荷对烟气脱硫脱硝废水反硝化过程的影响

依据烟气脱硫脱硝废水的主要特征配制模拟废水,研究不同硝态氮负荷对该废水反硝化过程中C和N的变化规律及脱氮效果的影响．间歇式批次实验结果表明：氮负荷为50～400 mg/L时,经过12 h后硝态氮去除率达到95％以上,反应过程中有10％～20％硝态氮转化为亚硝态氮．随着氮负荷的增加,T OC的消耗量也在增加,但降解率逐渐减小,去除每毫克硝态氮所需TOC依次为5．40、4．03、3．15、2．96、2．88、2．32和1．9 mg ． TN的去除包括硝态氮、亚硝态氮和部分有机氮的去除,亚硝态氮完全去除时TN也基本去除．反应结束时,不同氮负荷下所需的△TOC/△TN为1．9～4．0．氮负荷从50 mg/L增加至400 mg/L ,容积反硝化速率由2．73 mg NO－3‐N /（L· h）增加至21．90 mg NO3－‐N /（L · h）．△TOC/△TN与容积反硝化速率、氮负荷之间都呈良好的线性关系．     

厚煤层气化模拟试验研究

对厚煤层进行了分层气化模拟试验,试验证明:以富氧水蒸汽为气化剂,适时调节氧汽比及辅助气化工艺,可以获得合格的合成氨原料气,其中H2与CO含量之和在60%左右,O2含量小于 0．5%。     

油页岩与半焦混合气化发电系统模拟分析

基于Aspen Plus平台,对气体热载体工艺中不能利用的小颗粒油页岩与半焦混合气化发电过程进行模拟;并对模拟结果进行能量平衡和平衡计算,考察了空气当量比、汽固比和气化剂对气化性能和系统效率的影响。结果表明,使用空气作为气化剂时,设置空气当量比为0.302,汽固比为0.006 7,可以达到最佳的气化效果,所生成的合成气低位热值为6.12 MJ/Nm~3,冷气化效率为66.13%,此时系统的一次能源利用效率达到39.02%,效率也达到42.64%;另外,当使用氧气作为气化剂时,虽然冷气化效率有所提高,但系统总率会有一定程度降低。     

不同活化方法对开心果壳活性炭的孔结构影响

以开心果壳为原料制备活性炭,通过在-196 ℃下测定活性炭的氮气吸附等温线,探讨ZnCl₂法、KCl法以及ZnCl₂-KCl-H₂O联合活化法对活性炭孔结构的影响.研究表明:ZnCl₂法制备的开心果果壳活性炭以微孔为主,采用40%ZnCl₂溶液浸渍,在500 ℃下活化1.5 h后得到的活性炭的比表面积为630 m²·g^-1;单独KCl活化法不能起到较好的活化效果;对于ZnCl₂活化法和KCl活化法,增加水蒸气活化都能增强活化效果,尤其对KCl活化的增强效果最为明显,使其比表面积增大近9倍,但其孔结构仍是微孔为主;ZnCl₂-KCl-H₂O联合活化法能有效增加活性炭的中孔,采用40%ZnCl₂和6%KCl溶液浸渍,在900 ℃下活化1.5 h后得到的活性炭的中孔添加量为0.10 cm³·g^-1,比表面为740 m²·g^-1,中孔孔径集中在4 nm.     

2维层状Ti2CTx电极材料的制备和电化学性能研究

以Ti₂AlC为前驱体,以盐酸与氟化锂的溶液为刻蚀剂,在40 ℃磁力搅拌条件下,刻蚀48 h制得Ti₂CT_x材料.分别采用N₂吸附/脱附、X-射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜、能量色散X-射线光谱仪和透射电镜等方法对试样的比表面积、孔分布、晶相结构、形貌特征等物理性质进行了表征; 用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了Ti₂CT_x材料在2 mol·L^-1 KOH溶液中的电化学特性.实验结果表明:Ti₂CT_x是2维层状材料,在电流密度为1 A·g^-1时,该材料的比容量为119 F·g^-1,经10 000次充放电循环后,比容量保留率为98%,且保持较高的库伦效率.     

夏热冬冷地区绿化屋顶节能与生态效益研究

【目的】研究夏热冬冷地区绿化屋顶的节能效益,分析包括固碳释氧、空气净化、水源涵养和节能减排4个方面的生态效益。【方法】以无锡地区有无绿化的屋顶为研究对象,对比绿化屋顶的保温隔热及节电效果,并进行屋顶绿化生态效益的量化分析。【结果】在冬季,绿化屋顶内、外表面平均温度比非绿化屋顶分别高2.5 ℃和5.5 ℃,通过屋顶的热流相对减少36.4%,绿化房间空调日平均节电量为0.90(kW·h); 在夏季,绿化屋顶内、外表面平均温度比非绿化屋顶分别低3.1 ℃、5.6 ℃,通过屋顶的热流相对减少48.6%,日平均空调节电量为4.23(kW·h)。计算可得,绿化屋顶每年可节约空调用电量15.39(kW·h)/m²; 佛甲草屋顶绿化可创造的固碳释氧效益为1.887元/(m²·a),净化空气效益为2.45×10^-2元/(m²·a),涵养水源效益为0.957元/(m²·a),节能效益可达到12.875元/(m²·a),减排效益达9.613元/(m²·a),综合生态效益是25.357元/(m²·a),动态投资回收期为7 a。【结论】屋顶绿化在冬季可提高屋顶内外表面温度,在夏季降低屋顶内外表面温度,减少通过屋面的热流,达到保温隔热和降低空调能耗的节能效果。屋顶绿化的生态效益显著,投资回收期短,应予以政策鼓励和支持。     

C/N对好氧反硝化菌强化的SBR脱氮效率的影响

使用2株具有良好的好氧反硝化能力的假单胞菌对序批式反应器(SBR)进行生物强化,连续运行61 d,探讨进水C/N变化对微生物强化SBR内微生物菌群和其脱氮效率的影响.随着C/N降低,反硝化效率明显降低,但是经强化的SBR的反硝化效率始终优于对照组,向活性污泥中接种好氧反硝化细菌后,NO^-₃-N 去除率最高提升14.1%,使用纯菌构建人工菌群可将NO^-₃-N去除率提高22.6%.使用好氧反硝化菌进行强化可以提升反硝化细菌所占比例,促使其迅速成为优势功能菌群,缩短系统的启动周期,大幅提高系统的反硝化效率,并且提高菌群结构和系统运行的稳定性.该技术在处理C/N>10∶1的含硝酸盐的污水时更具优势.     

以超高分子材料为载体研发新型固体缓释抑菌剂

利用超高分子材料载体制备一种固体缓释抑菌剂,对其进行表征,检验其缓释及抑菌效果.将挥发性中西药复配抑菌液吸附于特定的超高分子材料载体,对超高分子材料的力学性能进行考察,观察其微观结构,并对固体缓释抑菌剂的缓释效果和抑菌效果进行评价.结果表明:超高分子材料的拉伸断裂应力为28.79 MPa,抗冲击强度为78.85 kJ·m^-2,超高分子材料的孔隙率为69.17%,抑菌液吸附量为0.58 g·cm^<sup>-3,抑菌液吸附率为141.38%;固体缓释抑菌剂的有效释放时长为10 d,对多种致病菌的平均杀灭率均高于99%;超高分子材料具有高强度的力学性能和较高的抑菌液吸附率;固体缓释抑菌剂释放速率稳定,在空气中分布均匀,缓释效果和抑菌效果良好.