超临界水氧化法测定TOC装置的建立和初步试验

利用超临界水氧化技术(Super Critical Water Oxidation,SCWO)能迅速彻底氧化各种有机污染物的特点,将其应用于废水总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)的检测.自行构建了一套利用超临界水氧化法连续检测废水TOC的试验装置.选取邻苯二甲酸氢钾作为典型有机污染物,首先在p=24.0 MPa,T=380～440℃,m=1.0～20.0条件下,验证了本方法的可行性与可重复性.通过试验初步研究了超临界水氧化温度与氧化系数m对TOC检测的影响机制,得出测试水样TOC转化率随反应温度和氧化系数m的增加先增加而后趋于平稳;并得出随着反应温度的升高、氧化系数的增大,TOC降解率也随之提高,当m≥6.0,T≥420℃时,TOC几乎完全降解.测试水样邻苯二甲酸氢钾溶液适宜检测条件为T=420℃,p=24 MPa,m=6.0,此时TOC降解率达到99％.同时,分别用岛津TOC分析仪(高温催化燃烧法)和SCWO-NDIR装置对葡萄糖和苯酚混合溶液的TOC进行了测定,两者的测定结果线性拟合关系较好,证明利用超临界水氧化法测定TOC可行.     

贫烟煤氧化热解反应的动力学分析

通过运用热分析的技术研究平顶山烟煤以及郑州嵩枫贫煤氧化热解反应的动力学特性.依据转化率将煤样的TG曲线划分为两个不同的温度区间进行动力学机理函数的探讨.通过对比分析整个TG曲线的氧化受热情况,将线性较好的机理函数带入DSC曲线进行分析验证,并求解出动力学参数以分析其氧化热解反应的特点.研究得出:这两种煤的氧化热解过程相似但同等条件下反应程度不同;在不同的反应阶段其化学反应级数不同并且相应过程中的TG曲线和DSC曲线反应级数一致;煤反应的活化能随着煤与氧反应过程的深入而增加,指前因子随着活化能的增加而增加且煤氧化反应过程是个分阶段的、多步反应以及相互联系促进的过程.     

高炉煤气含硫废水的空气催化氧化法实验研究

高炉煤气精脱硫过程中采用湿法脱除无机硫时会产生大量的含硫废水,若处理不当,不仅会污染环境、危害身体健康,而且严重限制高炉煤气精脱硫行业的可持续发展。针对此问题,进行了含硫废水的空气催化氧化法实验研究。对比4种催化剂在空气催化氧化法处理含硫废水过程中的氧化效率,研究了催化剂含量、气泡大小对氧化率的影响和氧化含硫废水过程中的硫化氢逸出率。结果表明,氧化锰和氧化铜的催化氧化效果较好,较优条件下氧化5 h,氧化率接近80%;通过增加催化剂含量和减小气泡直径都可以在一定程度上提高催化氧化效率;整个实验的硫化氢逸出率在1%～5%。     

基于活化能指标的硫铁矿石自燃倾向性研究

在硫铁矿石自燃及热分析动力学基础上,结合永鑫黄铁矿3种矿样,运用热重分析手段对矿石从常温到燃点之间的氧化过程进行研究,用不同动力学模型对热重数据进行相关性分析.结果表明,硫铁矿石氧化热解过程符合一级反应动力学机制.运用热分析动力学方法求出矿样在不同升温速率下的活化能,发现随着升温速率的增加,矿样的活化能逐渐增大,自燃倾向性减小;但随着含硫量的增加,矿样的活化能逐渐减小,自燃倾向性增大.     

镁法脱硫浆液SO_3~(2-)氧化及对脱硫效率的影响

在实验室小试装置上进行了湿法氧化镁脱硫试验,研究了影响脱硫浆液中SO2-3氧化的条件如浆液pH值、曝气强度、浆液温度以及SO2-4质量浓度对脱硫效率的影响。结果表明:湿法氧化镁脱硫效率可达95%以上;在保证脱硫效果的情况下,SO2-3的氧化效率随着反应的进行而逐渐降低;曝气强度是影响SO2-3氧化的主要因素,随着曝气强度的不同,氧化率从77.6%上升到93.5%,而浆液温度以及浆液pH值对SO2-3的氧化效率虽有影响但影响程度较轻;脱硫浆液中SO2-4质量浓度的增加对脱硫效率并无有害影响。     

超临界水中含油污泥与甲醛共氧化研究

在温度为390～450 ℃,压力为25 MPa,反应时间为1～10 min的条件下,在间歇式反应釜中采用超临界水共氧化方法处理含油污泥,考察共氧化添加物种类、时间、甲醛质量浓度和温度对氧化效果的影响.结果表明,添加甲醛对含油污泥的转化具有明显的促进作用,450 ℃反应10 min,含油污泥COD去除率达99.0%.甲醛质量浓度至少要与含油污泥初始COD处于同一数量级时,才具有显著的促进作用.氧化中间产物CO和醋酸产率随甲醛质量浓度提高而增加.反应温度低时甲醛的促进作用明显.随着反应温度的提高,CO产率增加,醋酸产率降低.     

一种新型悬浮填料的性能试验研究

本文对生物接触氧化法中的悬浮填料一密度、材质和形状对曝气强度、充氧能力及挂膜能力的影响进行了试验研究.研究中分别采用清水状态的曝气和充氧能力试验以及挂膜的方法.结果表明,悬浮填料的密度在0.95～0.99 g/cma之间比较适合.曝气池内加入填料后,可以提高普通穿孔管的充氧能力,且在一定的投配率范围内,随着填料的增加,氧的传递速率和利用率增加.挂膜试验表明聚丙烯比聚乙烯挂膜快且均匀,膜量大,而且圆柱形填料比空心球填料的挂膜量大.     

木屑低温耗氧特性实验研究

木屑阴燃经历常温、低温氧化蓄热、加速升温直至燃烧等三个阶段.低温氧化阶段时间最长,也是木屑发生阴燃的必要条件.木屑低温氧化需消耗氧气,而木屑低温耗氧量及耗氧浓度可直观反应其阴燃特性.为了研究木屑低温耗氧特性,建立了木屑低温氧化耗氧浓度测试装置,研究了不同种类及粒径木屑试样低温耗氧特性.结果表明:随着温度升高,通入木屑罐体后氧气浓度逐渐降低,木屑耗氧量逐渐增加;利峰木屑耗氧量存在阶梯跃升的趋势,而联华木屑该趋势不明显;联华木屑随粒径减小耗氧浓度显著增加,而利峰木屑随粒径减小耗氧浓度反而降低,但降低程度不明显.研究结果为现场灭火提供科学指导.     

储罐硫腐蚀产物标志性气体的监测

含硫油品储罐内的腐蚀产物与油品中的活性硫反应生成硫化物,而此类硫腐蚀产物氧化自燃是导致储油罐发生火灾、爆炸事故的重要原因.通过试验考察了氧气体积比对硫腐蚀产物氧化自燃过程的影响,探索了铁锈模拟物在氧化过程中SO2气体的释放规律.结果表明:氧气浓度越高,硫腐蚀产物的自燃危险性越大;随着O2浓度增加,氧化反应中SO2的浓度越大,SO2气体析出速度越快,当氧化反应的温度为40℃时,SO2气体浓度达到最大.     

气溶胶在全混通风小室中浓度衰减的试验研究

研究了通风小室内不同粒径气溶胶颗粒(0.3 ～ 0.5 μm、0.5～1μm、1～2μm以及2～5 μm)的沉积率在6种典型室内换气次数(6.51h-1、7.81 h-1、9.11 h-1、10.42 h-1、11.72 h-1以及13.02 h-1)下的变化情况.采用安装Laskin喷嘴的QRJ-1型气溶胶发生器产生气溶胶颗粒,使用BCJ - 1D型激光尘埃粒子计数器测量室内一点的气溶胶颗粒浓度变化.结果表明,在上述6种换气次数下,气溶胶浓度的衰减均与时间近似呈对数关系.相同换气次数下,气溶胶颗粒的沉积率随着粒径的增加而增加;对于同一粒径颗粒,气溶胶的沉积率随着换气次数的增加而增加.换气次数在9.11 h-1以下时,增加换气次数对颗粒沉积率的影响显著;换气次数在9.11 h-1以上时,增加换气次数对颗粒沉积率的影响较小.在较小的换气次数下,颗粒沉积率的增加快于换气次数的增加;而在较大的换气次数下,增加换气次效时,颗粒沉积率的增加速度与换气次数基本一致,而颗粒被排风带走的比例较稳定.     

曝气量及亚硝酸盐浓度对SBBR单级自养脱氮系统性能的影响

为了提高单级自养脱氮工艺的脱氮性能及稳定性,采用SBBR反应器,通过连续试验及间歇试验研究了曝气量对单级自养脱氮系统脱氮效率及脱氮负荷的影响,分析了反应器内不同曝气条件下氨氮降解特征、亚硝酸盐质量浓度与氨氮降解速率的关系,并探讨了污泥的亚硝酸盐氧化活性与SBBR反应器稳定性的关系。连续试验结果表明,曝气量从48 L/h提高到88 L/h,总氮平均去除率由72.46%增长至93.00%,总氮平均去除负荷由0.29 kg N/(m3·d)提高至0.57kg N/(m3·d)。间歇试验结果表明:氨氮降解速率随曝气量增加而提高,出水氨氮及总氮质量浓度随曝气量增加而降低;同时曝气期DO质量浓度随曝气量增加而有所升高;在整个SBBR周期内未出现亚硝酸盐积累的现象,亚硝酸氮质量浓度一直较低(低于2.00mg/L),向反应器中添加亚硝酸盐可以促进氨氮的降解;随曝气量增加,由于污泥的亚硝酸盐氧化活性较低,硝化作用产生的硝酸盐并未大幅增长,系统表现出了较好的稳定性;氨氮未完全降解时,反应器内DO质量浓度曲线缓慢下降或基本保持不变,当氨氮完全被去除时,系统不再耗氧,DO质量浓度迅速升高,曲线出现拐点,DO拐点对单级自养脱氮控制有重要参考价值。     

排桩几何参数对其隔振半径的影响试验研究

通过室外试验的方法、从二维角度入手并将排桩参数与瑞利波波长建立联系研究了几何参数变化时隔振半径的变化。结果表明:单排桩可取得整体性的隔振特点,并且隔振效果最佳的区域在桩后较近的距离;桩长增加可使其隔振效果提升且隔振半径随桩长与波长比值的增加而增加,当桩长与波长比值小于0.320时,隔振半径为0;随比值增加到0.820左右,隔振半径增加到约0.680 m。桩间距的增加可使其隔振效果变差,隔振半径随桩间距与波长比值增加而降低,当比值达到0.300~0.430时,隔振半径长度降为0。振源距离增加可使得排桩隔振效果增强,而隔振半径随振源距与波长比值增加而增加,当比值在0.165~0.305的范围内时,隔振半径为0;随比值增加到0.808左右,隔振半径的长度增加到约0.512 m。     

重庆丘陵山区石灰性黄壤呼吸特征及影响因素

采用静态暗箱一二氧化碳红外分析仪法研究了重庆丘陵山区石灰性黄壤土壤呼吸特征及影响因素.结果表明,土壤呼吸速率呈现季节性动态变化特征,冬季较低,夏季较高,与地温的季节动态变化基本一致;土壤呼吸与地温之间呈指数关系,其中与5 cm地温的相关性最好;不同土层、不同处理的Q10值不同,变化范围为1.67～2.69.不同田间管理措施对土壤呼吸速率有明显影响,表现为施肥土壤＞未施肥处理,种植作物土壤＞裸地;化肥使种植作物土壤的年平均呼吸速率增加70.8%,化肥、粪肥共同作用增加129%;与裸地相比,单种作物不施肥不能显著增加土壤CO2排放.裸地春、秋、冬季的土壤呼吸速率与土壤水分呈直线关系,决定系数R2=0.414,P＜0.01.在夏季,种植作物未施肥和施化肥处理两者也呈直线关系,R2分别为0.5361和0.4261(P＜0.05),其他季节两者未表现出明显的规律性.     

Droplets behaviors of flashing jet in accidental release of superheated liquid

Structural failure of an industrial superheated liquid tank or pipe usually results in the flashing jet consisting of a mixture of massive droplets and vapor due to the violent phase transition. In this work, experiments on small-scale releases were carried out with a 20 L storage tank to investigate the droplets behaviors of flashing jets after accidental releases of superheated liquid. Distribution of droplets axial, radial and vertical velocities, as well as droplets diameter along the centreline of flashing jet, were acquired employing a Phase Doppler Anemometry (PDA). The influence of storage pressure, superheat, and nozzle diameter was also studied. Results show that the distribution of actual droplets with different velocities and diameters follows the normal distribution. Droplets mean three-dimensional velocities on the central axis of flashing jet decrease exponentially with the increase of axial distance. The droplets mean diameter first decreases exponentially and finally keeps sable at about 10 μm. Among three-dimensional velocities, the axial velocity is the highest and the vertical velocity is the lowest. Droplets mean three-dimensional velocities increase with the increase of storage pressure, superheat, and nozzle diameter. The droplets mean diameter decreases with the increase of superheat and nozzle diameter but increases with the increase of storage pressure.     

弯管与盲通管冲蚀磨损对比分析研究

为了研究石油管道流向急剧改变处的冲蚀磨损问题,采用DPM模型,通过改变入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径,对90°弯管与盲通管的流场分布及冲蚀情况进行数值模拟。结果表明:弯管与盲通管最大冲蚀速率随入口流速的增大呈指数增长,随颗粒质量流速的增大呈线性增长;在50~100 μm粒径范围内,最大冲蚀速率随粒径的增加逐渐减小,在100~300 μm粒径范围内,随粒径的增加而增大;在入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径相同的条件下,弯管最大冲蚀速率明显高于盲通管最大冲蚀速率,盲通管的耐蚀性更强;由于流体在盲通管产生涡旋现象,增加了颗粒能量的耗散,从而减小了进入下游管线颗粒的速率,使得颗粒更易积存于盲通段形成堆积层,减小了下游管段冲蚀速率。     

液压支架安装运输车旋转机构动态特性分析

为进一步提高液压支架安装运输车旋转机构偏载工况下旋转调向的安全性,建立了旋转机构的数学模型,分析了齿轮接触力、旋转板与液压支架间摩擦阻力、主轴质心随旋转角的变化情况。以此为依据,改进了安装运输车旋转支撑结构,并进行了试验分析。结果表明:三种工况下,齿轮接触力始终波动,仅X向偏载时启动性能较好,Y向偏载对齿轮接触力影响较大,X、Y均偏载时齿轮运动不平衡,易出现啮合冲击;随着偏心距的增加,摩擦阻力激增明显,均值变大,液压支架和旋转板之间的相对滑动趋势越明显,X、Y向均偏载时会出现最大摩擦阻力超过最大允许的静摩擦力,旋转板和液压支架会发生瞬间滑动;随着偏心距的增大,主轴转速振动频率和幅度增大,偏载对主轴转动的稳定性具有很大影响;主轴质心在X、Y平面内的位移和Z向攒动均随着偏心距的增大而增大,且质心位置也随着偏载量的增加而变得越分散。     

超临界CO2气爆致裂规律实验研究

针对我国低渗透性煤层增透困难的现状,研发了可控超临界二氧化碳气爆发生装 置,对不同强度的模拟煤体进行了不同温压条件下的超临界CO2气爆实验,结合孔内窥 镜观测和外观测量手段,对爆后宏观裂隙数目和长度等爆破响应信息进行统计分析。结 果表明:气爆裂纹起裂所需的最小爆破压力与介质的抗拉强度呈指数式增长的关系,主 要是固体材料在动力载荷作用下强度增大引起的;超临界二氧化碳气爆后产生宏观裂隙 的数目和累计长度与爆破压力满足Logistic函数关系,是裂隙面积超线性增加所消耗能 量也超线性增加的结果;超临界CO2对温压条件敏感,爆破有降温作用,是良好的物理 爆破原料,使用超临界二氧化碳作为爆破原料的爆破效果优于空气爆破效果。     

障碍物在分岔附近对瓦斯爆炸压力影响的实验研究*

为研究置障条件下不同分岔角度管道中瓦斯爆炸压力变化规律,采用长15 m、截面为160 mm×100 mm的矩形和直径160 mm的半圆形组成的拱形模拟巷道,通过改变分岔角附近障碍物的形状与阻塞比,研究瓦斯爆炸在30~45°与30~60°双分岔管道分岔角附近的压力变化规律。结果表明:瓦斯爆炸在30~45°和30~60°双分岔管道中,分岔角后2支管压力均有所增大,且45°和60°支管中压力变化较30°支管更加明显;障碍物位于30°分岔角后,当阻塞比为0.4时,障碍物形状对2~4测点爆炸压力的影响均表现为矩形最大,拱形次之,圆形最小;管道中矩形障碍物对2,3测点爆炸压力的影响随阻塞比增加而增大,对测点4爆炸压力的影响则随阻塞比的增加而减小;设置矩形障碍物时,30~45°双分岔管道中2,3测点的压力增幅大于30~60°双分岔管道,且压力增幅随阻塞比增加而增大,而测点4的表现则相反,30~60°双分岔管道大于30~45°双分岔管道,且压力增幅随阻塞比增加而减小。     

环境因子对底泥污染物化学钝化修复的影响研究

通过模拟试验研究了环境因子扰动、p H值以及溶解氧水平对底泥钝化剂钝化效果的影响规律。结果表明,不同扰动状态下,PAC对COD,TP,TN的抑制效果均随着扰动程度的加强而增大;不同p H值条件下,PAC对COD,TP,TN均有一定的抑制效果,抑制效果随酸性的增强而降低,也随碱性的增强而降低,在p H值为6~8时抑制效果相当,且弱碱性条件下效果最好;不同溶解氧水平下,PAC对TP的释放抑制效果明显,对COD和TN有一定的抑制作用。     

对显热比变化规律的理论分析

对矿井风流热交换计算常用的参数之一即显热比的变化规律进行了理论分析。定量分析了显热比与通风时间 (巷道壁面温度 )、巷道壁面的湿度系数、风流的相对湿度等参数之间的关系。通风开始后 ,壁面温度随着暴露时间的增长而降低 ,显热比也随通风时间增长而降低。显热比随巷道壁面湿度系数的增加而下降 ;随着风流相对湿度的增加 ,显热比增加