环境因子对小球藻生长及其CO2固定的影响

通过测定不同SO2、NO以及不同烟尘浓度条件下,小球藻ZY-1的生长速率及其对CO2的固定速率,研究烟气中NO和SO2及烟尘等环境因子对小球藻ZY-1的生长及其CO2固定效果的影响.研究结果表明,烟气中的SO2是以增加培养液中的SO24-浓度及降低pH值的形式来影响ZY-1的生长及其对CO2的固定的.当SO2体积浓度大于50×10-6时,需要进行烟气脱硫或控制培养液pH值变化来消除其影响;烟气中NO的体积浓度不高于300×10-6时,不影响ZY-1的生长及其对CO2的固定,可作为氮源供ZY-1生长用;对经过一般除尘处理的烟气,在利用小球藻ZY-1固定CO2时可不考虑溶解性烟尘的影响.研究结果证明利用小球藻ZY-1固定烟气中的CO2是可行的.     

亚硫酸铵浓度对亚硫酸铵氧化速率的影响研究

亚硫酸铵氧化是铵法脱硫的一个重要步骤,针对工程上主要采用的空气氧化方法,开展了在空气氧化条件下亚硫酸铵浓度对亚硫酸铵氧化速率的影响规律研究。试验采用空气鼓泡氧化反应器,在控制空气流量和反应温度不变的条件下,研究了亚硫酸铵氧化速率随亚硫酸铵浓度的变化关系。结果表明:在中、高浓度范围(0.1 mol/L)内,氧化速率受浓度影响不大,可认为无变化,在此过程中空气曝气流量是氧化反应的主要控制因素;在较低浓度范围(0.01~0.1 mol/L)内,氧化速率与浓度为斜率较小的线性关系;而在极低浓度(0.01 mol/L)下,氧化速率与浓度为斜率较大的线性关系,即当浓度低于0.1 mol/L时,亚硫酸铵氧化反应速率明显受亚硫酸铵浓度的影响。     

不同碳源及光照对小球藻生长和产油脂的影响

考察了3种碳源(葡萄糖、NaHCO3和乙酸钠)在不同初始质量浓度和光照条件下对小球藻(Chlorella vulgaris)生长和产油脂的影响。采用OD680和生物量来评价小球藻的生长情况;以溶剂浸提法提取生物油脂,并以油脂质量分数和油脂产量来描述产油脂特性。结果表明,经过9 d的培养,3种碳源中葡萄糖是最佳有机碳源。由其培养的小球藻生长速率最快,由NaHCO3培养的小球藻的生长效果不如葡萄糖,而乙酸钠不利于小球藻的生长。随着光照的增强,小球藻光合效率提高,生物量逐渐提高,5 000 lx最利于小球藻的生长,而1 600 lx最利于小球藻油脂的积累。研究表明,光照5 000 lx下,初始质量浓度为15 g/L的葡萄糖作为碳源是小球藻适宜的生长和产油条件,获得了3.17 g/L的最大生物量和1.025 g/L的最大油脂产量。     

二氧化氯溶液脱除1,2,4-三氯苯的试验研究

通过模拟实际烟气,在液相鼓泡反应器中对1,2,4-三氯苯进行脱除试验研究.采用亚氯酸盐法制备了氧化剂ClO2,自行设计并安装了液相鼓泡反应装置.结果表明,ClO2溶液初始pH值、反应温度、1,2,4-三氯苯初始浓度等对1,2,4-三氯苯的脱除效率影响较大.在适宜条件下,1,2,4-三氯苯的脱除效率达到90%以上;反应的主要中间产物为丁二酸.     

空气相对湿度对煤自燃特性的影响研究

为研究空气相对湿度对煤自燃特性的影响,运用自制空气湿度控制装置和程序升温试验台,通入湿度不同的空气,对砚石台矿煤样进行程序升温,测定不同温度下所产生气体的浓度,分析耗氧速率、CO和CO2产生率、放热强度以及自燃极限参数的变化规律。试验结果表明:低温氧化前期,煤体的耗氧速率、放热强度和CO产生率与空气相对湿度成正比。随着反应的进行,85%或32%的湿度均会对耗氧速率、放热强度和CO产生率产生一定的抑制作用;CO2产生率随空气相对湿度的增大先升高后降低,最小浮煤厚度和下限氧浓度随空气相对湿度的增大先减小后增大,上限漏风强度先增大后减小。增大空气相对湿度对煤低温氧化前期有促进作用,其自燃环境条件更易被满足,自燃危险性升高。     

CO_2分析在含化学添加剂的细水雾灭火研究中的应用探讨

通过实验和计算证明CO2浓度分析是评价含添加剂细水雾灭火有效性的简单而有效方法。采用燃烧分析仪测定细水雾灭火实验过程中的CO2浓度,比较含不同添加剂细水雾和纯水细水雾在同一实验控制条件下的CO2浓度变化规律,利用CO2浓度变化规律判断含添加剂细水雾灭火的效率。根据上述规律,可从两方面比较细水雾的灭火效率:一是CO2的最高浓度。CO2达到的最大浓度小,则燃烧过程中的热释速率小或灭火时间短,说明细水雾抑制燃烧的效果较好。二是施加细水雾后CO2浓度变化率。CO2浓度变化率小,燃烧过程中的热释速率就小,说明细水雾抑制燃烧的效果较好。     

褐煤燃烧阶段碳氧化物生成规律研究

为研究褐煤燃烧阶段碳氧化物生成规律,以平庄瑞安褐煤为例,用自制程序升温系统完成褐煤燃烧实验,得到煤样燃烧阶段不同温度下煤样下游混合气体中的CO,CO2及O2体积分数,计算耗氧速率,CO与CO2生成速率以及格雷哈姆系数的3种形式R1,R2和R3的值。研究结果表明:温度为250~399℃时,耗氧量、CO2体积分数、耗氧速率、CO2生成速率和R1值均随着温度的升高而增大;CO体积分数、CO生成速率和R2值在250~348℃时随温度的升高而增大,到348℃时开始下降;R3值与温度之间呈指数关系递减;整个燃烧阶段,R1值和R3值变化显著,R2值变化不大,说明格雷哈姆系数可作为预测褐煤燃烧状态的指标。     

不同粒径易自燃煤常温氧化实验研究*

为探究易自燃煤在常温条件下的氧化特性,自行设计煤常温封闭氧化实验装置,采用实验研究与回归分析2种方法,分析易自燃煤发生氧化反应的气体变化过程,探究3种粒径煤样在20 ℃有限空间内的耗氧与产气特征。结果表明:易自燃煤样在16 d常温封闭氧化过程中,容器内O2体积浓度呈指数衰减、CO和CO2体积浓度呈指数增长的变化规律;在0.06~0.83 mm范围内,粒径越大,易自燃煤耗氧速率越大,CO和CO2产生速率则先增大后减小;介于中间的粒径为0.13~0.25 mm易自燃煤氧化反应最强烈,更容易发生氧化。研究结果对揭示生产环境温度下煤粒粒径对煤自燃的影响有一定的意义。     

膜吸收器吸收CO2的影响因素研究

采用聚丙烯中空纤维膜吸收器,用水、NaOH和K2CO3 水溶液作为吸收剂进行高浓度CO2 吸收试验,考察了气体流率、吸收剂流率、质量分数以及流动方式对吸收率、传质系数和传质速率的影响.结果表明,随着气体流率增大,CO2的吸收率递减,总传质系数和总传质速率增加.在一定的气体流率下,吸收液流率增大,CO2的吸收率、总传质系数和总传质速率增大;吸收液浓度提高,吸收率增大,总传质系数和总传质速率提高.在气体流率较低时,质量分数为5%和8%的NaOH水溶液为吸收剂时的吸收率、总传质系数和总传质速率比较接近.随着气体流率增大,NaOH质量分数为8%时的吸收率、总传质系数和总传质速率增加的值大大超过NaOH质量分数为5%时增加的值.以水为吸收剂时,气体与吸收剂的流动方式为逆流时的吸收率、总传质系数和总传质速率高于并流时的值.     

火源位置对房间-走廊式结构下烟气危害性影响的实验研究

利用小尺寸典型建筑结构实验台选取了两种不同大小的油盘和三个典型的火源位置进行实验,同步获取浓度、温度、质量数据,对准稳态时段内的数据进行分析;以整个火源房间为控制体,以有害组分CO的积分平均浓度及生成率为研究对象,研究了不同火源位置影响下开口的气体质量流率与中性面高度之间的关系,以及火源热释放速率或中性面的高度对CO的浓度及生成率的影响.结果表明,无论火源处于近门角落还是远角,CO积分平均浓度及生成率的数据表明其烟气层的危险性均明显高于火源处于中心时的值.     

避灾硐室气刀型空气幕数值模拟研究

结合避灾硐室阻隔有害气体的需要,对气刀型空气幕进行模拟研究,从气刀的工作原理、风速分布、阻隔效果的角度出发,分别建立物理模型及划分网格,得到了气刀工作时其周围压力的分布变化规律,不同送风方式下气刀风速分布规律以及单侧送风条件下CO,浓度分布规律,证明了气刀具备增大了气流的输出,阻隔有害气体的作用。由风速统计规律得出,气刀在单侧送风15m／s或者双侧送风10m／s条件下,气刀的有效覆盖率大于85％,又根据数值模拟得出,在有效覆盖率大于85％的条件下,CO2阻隔效果明显,有害气体无法通过气刀形成的空气幕。     

多元混合气爆炸极限的非线性预测研究

根据混合气的爆炸极限与混合气各成分的体积浓度之间具有非线性关系的特点,笔者提出采用神经网络非线性方法来计算含有H2,CH4和CO的多元混合气体的爆炸极限。在模型中,H2,CH4和CO的体积浓度作为输入,爆炸上限和下限作为输出。计算结果表明,该非线性模型预测混合气爆炸下限和上限的最大相对误差为3.90%,3.57%,而模型预测值与计算值的相关系数分别为0.971,0.981;非线性模型的预测结果要好于偏最小二乘回归的预测结果。当H2,CO,CH4在混合气中的体积浓度给定时,非线性模型能够准确预测混合气的爆炸极限。     

受限空间内惰性气体对CH4爆炸抑制特性研究

N2和CO2是常用的惰性抑爆气体,为研究两种气体的抑爆特性,采用20L球形爆炸试验装置,分析了不同浓度配比条件下N2/CH4/空气以及CO2/CH4/空气混合气体的爆炸压力,同时采集爆炸后的气体样品,对比分析爆炸后残留气体的主要成分。结果显示:随CH4浓度从5%增加至12.5%时,完全抑制CH4爆炸需要的惰性气体最小量先增大后降低,CH4浓度在6.5%~7.5%之间时,抑爆需要的惰性气体的量最大;在同一CH4浓度条件下,抑爆需要N2的量大于CO2,并且CH4浓度在5%~6.5%时,抑爆需要两种惰性气体的量值差别最大;当CH4浓度一定时,随着加入惰性气体量的增大,爆炸最大超压逐渐降低,惰性气体浓度和爆炸超压之间基本呈线性关系;在同样条件下,相对于N2,CO2为抑爆气体时,爆炸后腔体内残留的CH4浓度较高。研究成果为惰性气体抑爆技术提供技术支撑,同时为揭示惰性气体抑爆机理有一定作用。     

CO2-超细水雾对瓦斯/煤尘爆炸抑制特性研究

为了解CO2-超细水雾对瓦斯/煤尘爆炸抑制特性，用自行搭建的实验系统，从超压、火焰传播速度和火焰结构3个方面研究了CO2-超细水雾形成的气液两相介质对9.5%瓦斯/煤尘复合体系爆炸的抑爆效果、影响因素与原因。研究结果表明:随着CO2体积分数和超细水雾质量浓度的增加，爆炸火焰最大传播速度、爆炸超压峰值均出现明显下降，火焰到达泄爆口时间显著延迟；尤其当CO2体积分数达到14%与超细水雾的共同抑爆效果凸显，瓦斯/煤尘复合体系爆炸超压的“震荡平台”消失，同时火焰结构呈现“整体孔隙化”。所得结论为煤矿井下高效防爆抑爆技术进行了完善和增强。     

Distributed generation by energy from waste technology: A life cycle perspective

Municipal Solid Waste in general and its organic fraction in particular is a potential renewable and non-seasonal resource. In this work, a life cycle assessment has been performed to evaluate the environmental impacts of two future scenarios using biogas produced from the organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) to supply energy to a group of dwellings, respectively comprising distributed generation using solid oxide fuel cell (SOFC) micro-CHP systems and condensing boilers. The London Borough of Greenwich is taken as the reference case study. The system is designed to assess how much energy demand can be met and what is the best way to use the digestible waste for distributed energy purposes.The system is compared with two alternative scenarios fuelled by natural gas: a reference scenario, where the electricity is supplied by the grid and the heat is supplied from condensing boilers, and a fuel cell micro-CHP system. The results show that, although OFMSW alone can only supply between 1% and 4% of the total energy demand of the Borough, a saving of ∼130 tonnes of CO₂ eq per year per dwelling equipped with micro-CHP is still achievable compared with the reference scenario. This is primarily due to the surplus electricity produced by the fuel cell when the micro-CHP unit is operated to meet the heat demand. Use of biogas to produce heat only is therefore a less desirable option compared with combined heat and power production. Further investigation is required to identify locally available feedstock other than OFMSW in order to increase the proportion of energy demand that can be met in this way.     

CO2注气压力对CH4驱替特性影响实验研究*

为研究CO2驱替CH4过程中注气压力对气体解吸特性的影响,采用自主搭建的驱替实验平台,在0.6,0.8,1.0 MPa不同注气压力下进行驱替实验,研究CO2驱替CH4过程中煤层温度、气体浓度、置换效率和渗透率等变化规律。实验结果表明:提高CO2注气压力可提高CO2置换驱替煤层CH4的效果。随着注气压力增大,CH4累计解吸量增大,CO2突破时间越短,CO2封存量越大,置换效率升高,驱替比下降。注气压力为0.6,0.8,1.0 MPa时,CH4累计解吸量分别为90.2,94.1,97.8 L;CO2封存量分别为19.73,19.92,20.21 mL/g;置换效率由76.9%上升到80.2%再到82.9%,驱替比由3.28下降到3.17再到3.09。注气驱替CH4过程中煤层温度升高,可分为低速升温、高速升温和趋于平缓阶段。煤层温度最高变化量分别为9.4,11.5,12.7 ℃。同一注气压力下,煤层渗透率变化可分为缓慢增长、急剧下降和趋于稳定阶段。     

Mechanical characteristics evaluation of biogas micro turbine power systems

As the increase of energy demand, the emission of CO2 is also likely to increase by at least the same amount because energy supply will be based on fossil fuels, which is more apparent in a number of developing countries. With the total global energy environment and rapid increase of domestic and foreign demand, renewable energy is the inevitable energy source for the future. In this context, the micro gas turbines (MGTs) by using bio-energy is being considered as a promising solution. In order to develop the real plant system of those technologies such as 60 kW-class micro gas turbine by using swine biogas, we finished the optimal design and construction for a biomass fueled MGT system. This paper consists of 1) MGT system design for swine bio gas 2) material evaluation for bio gas piping 3) computational fluid dynamics analysis for bio gas sulfur removal tower and sulfur absorption filter 4) the fundamental modeling using manufacturer's technical specifications and performance simulation by PEPSE-GT 5) field test and application of bio gas micro gas turbine. Finally, I established to set up the top-notched distributed power system design and optimal application.     

R290制冷剂惰化燃爆特性实验研究

为了研究R290制冷剂惰化燃爆特性,采用带搅拌功能和氧浓度在线测定的20L球试验装置,对R290制冷剂进行了极限氧浓度测定。实验测定了丙烷在CO2和N2惰化气氛中的爆炸极限及极限空气浓度LAC,确定丙烷的极限氧浓度LOC;采用三元图爆炸区、丙烷-O2二维图爆炸区和ASTM标准分布图分析了混合气体爆炸区边界的燃爆特征,给出了极限氧浓度的确定方法和边界爆炸压力分布规律。实验结果表明:常温常压下R290的爆炸极限为2.1%～9.6%,CO2惰化气氛中的极限氧浓度为13.3%,对应的丙烷浓度为3.3%;N2惰化气氛中的极限氧浓度为10.8%,对应的丙烷浓度为2.7%。通过对比分析不同CO2和N2浓度下的爆炸区分布特征,表明CO2对丙烷的惰化效果要优于N2,以氮气和二氧化氮体积分数比为1∶2测试惰化气氛保护能力,惰化效果介于同浓度单种惰性气体之间。     

受限空间中CO与水蒸汽阻尼瓦斯爆炸的反应动力学模拟研究

为了探求一氧化碳与水蒸汽参与瓦斯爆炸的化学反应动力学过程的阻尼效应,建立了受限空间中瓦斯爆炸反应的数学模型。数值计算结果表明,结果表明在瓦斯爆炸过程中,瓦斯-空气混合气体含有10%的一氧化碳,虽然会延迟瓦斯爆炸时间,抑制瓦斯爆炸,但是H、O自由基浓度、瓦斯爆炸温度和压力比不加入一氧化碳时升高,同时对CO2、NO的生成起促进作用;当混合气体中含有10%的水蒸汽时,H、O自由基浓度降低,瓦斯爆炸温度和压力也随之降低,致灾性气体CO2、NO的生成得到抑制。虽然一氧化碳对瓦斯爆炸有一定的阻尼效应,但是由于一氧化碳对部分致灾性气体的生成有促进作用,因此,在阻尼瓦斯爆炸方面,水蒸汽的效果要好于一氧化碳。     

复合惰气在采空区遗煤中竞争吸附的分子动力学模拟研究*

为明确作用于采空区的复合惰气的竞争吸附,进行不同温度、压力及组分下烟煤对N2、O2、CO2多元气体竞争吸附分子的模拟研究。研究结果表明:当注入压力达到3 MPa后,竞争吸附效果不再明显,为高压注入提供一定的理论基础;随着CO2分压的增大,O2吸附量降低速度逐渐平缓,初步确定最佳注入配比范围为2∶1至3∶1,为进一步结合实际工程中成本等因素确定最佳注入配比提供参考;等量吸附热受吸附条件的影响较小,仅与吸附质本身有关;随着CO2分压的增大,范德华能升高56.9%,分子内能升高78.7%,静电能升高67.2%,CO2对整个系统内的吸附作用强度及吸附量有着较大的影响;随着CO2分压增大,N2竞争吸附能力逐渐弱于O2,竞争吸附能力大小顺序为CO2>O2>N2。