Improving the Synthesis Gas Quality in Catalytic Gasification of Rice Straw by an Integrated Hot-Gas Cleaning System

This research investigates an enhanced removal rate of tar and trace pollutants (e.g. hydrogen chloride and hydrogen sulfide, H₂S) in the gasification of rice straw, using an integrated in situ tar reduction and hot-gas cleaning technique. The gasification temperature was set at 900°C and equilibrium ratio (ER) was 0.30 in the gasifier. In the in situ tar reduction method, the catalyst, dolomite with an amended ratio of 0–15% was introduced to the gasifier. The integrated hot-gas cleaning system applied a multi-packed tower to remove the tar, sulfur and/or chlorine byproduct in syngas at 250°C. The packed materials composed of zeolite, calcined dolomite and activated carbon. The experimental results indicated that the tar concentration of syngas was approximately 20 g/kg. However, in catalytic gasification with 5% dolomite addition, the tar concentration reduced to 17 g/kg. The tar reduction efficiency was approximately 15% by an in situ dolomite addition. When applying the integrated hot-gas cleanup system, the tar was virtually eliminated. The total tar elimination rate was almost 100% and the cleaned syngas could be applied in other energy utilization equipment. On the other hand, the H₂S and HCl concentration were 101 ppmv and 991 ppmv, respectively. After the integrated syngas cleaning system, the H₂S and HCl were decreased to 7.9 ppmv and 410 ppmv with a removal efficiency of 92.1% and 58.6%, respectively. It can be concluded that combining the in situ method with the integrated syngas cleaning system can effectively reduce the amount of byproduct and enhance the syngas quality in the gasification of rice straw.     

大气环境约束下的中国煤炭消费总量控制研究

煤炭消费过程中排放的大气污染物已成为我国大气污染的重要来源。本文采用WRF-CAMx 空气质量模型定量分析了煤炭消费- 污染物排放- 空气质量之间的影响关系,基于情景分析方法,研究了2020 年、2030年空气质量改善需求对地区大气污染物排放总量与煤炭消费总量的约束作用。在此基础上,结合重点地区行业发展与能源供需等因素,提出各省煤炭消费总量控制目标与控煤对策建议。研究结果表明,要实现2020 年、2030 年空气质量改善阶段性目标,全国煤炭消费总量应分别控制在40.8 亿吨和37.7 亿吨左右,京津冀鲁豫等11 个重点省份2020 年煤炭消费量应控制在15.8 亿吨、2030 年控制在13.1 亿吨,全国煤炭清洁化利用水平需要在当前基础上大幅度提升。     

长江三角洲地区能源消费大气污染物排放特征

针对长江三角洲(以下简称“长三角”)16个主要地区,基于常规可获取的统计资料确定污染源活动水平,结合最新的污染源调查资料及相关研究成果确定污染物排放因子,以2008年为基准年,研究了能源消费大气污染物排放特征,建立了具有较高时空分辨率、且便于滚动更新的网格化动态排放清单.结果表明:长三角16个地区2008年能源消费过程中SO2、NOx、PM10、PM2.5、CO的排放量分别为3158.58, 3154.96,979.76,632.34,5258.08kt.其中上海、苏州、南京、杭州、无锡和宁波6城市污染物排放总量均占长三角地区排放总量的60%左右.SO2和NOx排放主要集中在工业和火电部门,颗粒物和CO排放则主要集中在工业部门,机动车对于CO也有较大的排放贡献率.火电部门污染排放具有较强的月变化特征;道路机动车排放受居民出行规律影响,具有明显的周变化和日变化特征.     

能量流评价——一种污水处理系统能耗评价的新方法研究

将污染物所含热值定义为污水的能量势,并根据能量势的变化与污水厂能耗的比值,定义了一种全新的污水厂能耗评价指标——能量流(Energy Flow,EF).能量流没有量纲,表示污水厂能耗作用于污染物处理效果上的能源利用效率.通过能量流和比能耗这2种方法对交互式反应器中试系统在改良A2O工艺下运行情况分别进行能耗评价发现:单位污染物比能耗与能量流呈很强的负相关性;处理水量是EF的主要影响因素之一,EF将随处理水量的增加而提高;能量流是一个从能量角度进行评价的的综合指标,其意义相当于一个由多个比能耗(各类去除物质)组成的评价指标体系.因此EF评价可以更清晰地反映污水厂能量利用效率,应替代比能耗作为污水厂运营的辅助参考依据.目前,能量流评价尚不完善,在其内涵中纳入反硝化过程以及除磷等相关生化反应将成为下一步的研究重点.     

近50a华北平原冬小麦-夏玉米耗水规律研究

为明确华北平原主导作物冬小麦-夏玉米耗水量的变化趋势,为水资源配置提供科学依据,论文搜集文献资料,结合中国科学院禹城综合试验站长期观测数据,采用Mann-Kendall检验法分析了华北平原近50 a冬小麦和夏玉米的耗水量变化趋势,阐明其耗水特性和作物水分利用效率变化,最后通过对蒸发能力和气象要素的变化趋势分析明确了冬小麦-夏玉米耗水量变化的主导原因。研究表明:①近50 a华北平原主导作物冬小麦-夏玉米耗水量呈下降趋势,冬小麦耗水量从501.2 mm降低到456.3 mm,夏玉米耗水量大体变化在300~400 mm,平均为350 mm左右;②冬小麦和夏玉米水分利用效率大幅度提高,冬小麦水分利用效率由3.31 kg/(hm²·mm)增至15.91 kg/(hm²·mm);夏玉米水分利用效率从3.72 kg/(hm²·mm)提高到23.36 kg/(hm²·mm);③拔节-乳熟期是冬小麦耗水强度和耗水量最大的一个时期,华北平原需要通过多次灌溉满足作物水分供需平衡,拔节-灌浆期是夏玉米耗水强度和耗水模系数都比较高的时期,适逢华北地区雨热同期,一般不需要进行补充灌溉;④大气相对湿度增加和日照时数减少是蒸发能力减弱的主因,进而导致作物耗水量呈现下降趋势。     

浅析鼓风机房在污水处理中的节能潜质

在城市污水处理厂能耗结构中,鼓风机房权重约50%,并且由于技术和管理水平的限制,鼓风机房存在严重的电能浪费问题。以采用A2/O工艺的污水处理厂工程为例,通过鼓风机房单位水量电耗与生物系统单位水量需氧量的比较,对2009年12个月鼓风机房的节能潜质进行分析。结果表明,鼓风机房单位水量电耗和好氧池需氧量随月份的变化趋势不一致,其年均节能潜力为62%;仅通过鼓风机房的节能,污水处理厂的年均节能潜力就能达到27.2%,污水处理单耗就能由0.219kW·h/m3降到0.159kW·h/m3,可节约运行费用110.8858万元/a。     

温拌沥青混合料环境与经济效益分析

为了研究温拌沥青混合料相比热拌沥青混合料产生的环境与经济效益,不仅对它们在拌和与摊铺过程中产生的有害气体排放量的检测数据进行了对比分析,还引用计算CO2排放量的回归方程对沥青混合料在不同生产温度时的CO2排放量进行了计算分析。结果表明:在沥青路面工程中应用温拌沥青混合料具有明显的环境与经济效益。在对我国2009年用于公路建设的沥青消耗量带来的燃料消耗与废气排放量进行计算分析后,认为推广应用温拌沥青混合料对国家公路的绿色建设以及经济的可持续发展都有着重要意义。     

载铁ACF/Ni阴极电化学体系除藻效能与机制

采用化学浸渍法将Fe@Fe₂O₃纳米线负载在活性炭纤维/泡沫镍上组成Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni复合阴极,以钛基铂（Pt/Ti）为阳极,考察载铁量、初始pH值和不同电化学体系对除藻效果的影响,探究无供氧条件下Pt/Ti-Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni电化学体系除藻的效能;基于·OH间接检测、铁离子浓度、H₂O₂浓度及pH值的分析和·O₂^-的检测研究Pt/Ti-Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni中性电化学体系反应机制.结果表明,当制备阴极阶段投加0.03g FeCl₃×6H₂O,初始藻浓度为0.7×10⁹~0.8×10⁹个/L,电流密度为75mA/cm²,初始pH6.2时,电解60min,该体系除藻率可达到92.3%.在Pt/Ti-Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni电化学体系中,Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni阴极可通过电化学反应产生大量·OH和·O₂^-,使藻细胞破裂死亡;该体系除藻的主要机理是非均相电Fenton反应.     

原位电阻热脱附土壤升温机制及影响因素

探究了原位电阻热脱附技术加热土壤升温机制及影响因素.利用原位电阻热脱附小试设备,研究了电流、加热方式、补水及负压对土壤升温和能耗的影响.结果表明,土壤升温主要通过两种机制:一是电能转化成热能,通电对土壤直接加热使土壤温度升高,该升温机制主要存在于两电极之间的土壤;二是热传导,电极之间土壤温度最高,热量逐渐由高温土壤传导至低温土壤,使电极连线周边土壤温度逐渐升高.加热电流大小,影响土壤升温速度,电流越大,土壤升温越快,单位能耗越低;间歇加热方式与连续加热方式相比,土壤升温速度慢,达到相同温度所需时间长,但单位能耗低,仅是连续加热方式能耗的45.2%;加热过程中需不断向电极附近补充水分,以维持较高电流的持续加热;抽提负压大,土壤热损失多,单位能耗高,抽提负压对抽提管附近土壤温度影响最明显.在实际工程中,宜根据时间、成本和效果等选择合适的工艺条件,以期提高原位电阻热脱附修复污染土壤的效率,降低能耗,缩短工期.     

兰州市两场典型降水事件稳定同位素特征及其水汽来源

为了加深对短时间尺度下降水同位素变化规律的认识,利用兰州市2019年夏季典型的长历时弱降水(6月26～27日)和短时强降水(7月28日)事件短时间尺度(10 min和30 min)的连续样品,结合HYSPLIT模型对降水氢氧稳定同位素的变化特征及其机制进行分析.结果表明,降水初始阶段,二次蒸发效应使事件内连续降水的大气水线(SMWL)斜率偏小.连续样点大都分布在GMWL和LMWL上方,且SMWL的截距都大于局地年平均过量氘(8.13),说明降水一定程度上经历了水汽再循环. 6月26～27日连续2 d的降水事件,第1 d的δ~(18)O呈"L"型变化,第2 d呈波动变化,δ~(18)O不遵循降雨量效应. 7月28日,δ~(18)O呈平稳下降趋势,变化范围超过9‰. 6月26日, 500 m高度层水汽输送路径整体较短, 27日以局地水汽蒸发为主. 7月28日降水的水汽来源变化不明显,气团较单一,同位素值无明显波动.因此,对于短时间尺度下的单次降水事件,水汽来源的异同也是降水期间同位素变化的原因之一.