双金属复合管线应力分析中当量折算模型的建立与应用*

针对目前高腐蚀性气田的集输系统管线应力分析标准中,未给出双金属复合管线的强度校核方法,依据当量折算理论,将双金属复合管的几何与材料特性转化为等效单层管,通过有限元法验证双层管与等效管模型的计算精度。研究结果表明:利用当量折算理论,可以快速将双金属管外径、壁厚、弹性模量、热膨胀系数、密度等参数等效转化为单层管道相关参数。经实际应用检验,该方法在解决工程问题时具备一定的实用性与准确性;双金属复合管系统当量折算模型具备计算方便和精度高等优点,该模型可用于双金属复合管线结构设计和强度校核。研究结果可为双金属复合管线的强度校核提供1种参考方法。     

含氟废水安全保障技术研究

许多行业产生的废水中都含有大量氟离子,电子元件生产、电镀和金属冶炼等行业排放的废水中都含有高浓度氟化物。而目前缺乏经济性好且适用性强的除氟方法,针对氟化物去除难度大、达标困难这一典型问题,采用不同的制备方法,制备了羟基氧化铁和两种铈基吸附剂,研究了吸附等温模型、吸附动力学以及pH对吸附的影响。结果表明:3种吸附剂在吸附过程中化学吸附起主要作用,整个吸附过程符合准二级反应动力学模型。与另外两种吸附剂相比铈吸附剂B去除效果更好,且pH在2~10范围内,氟离子去除率稳定在80%以上。     

排放控制区政策下船舶辅机大气污染物排放特征研究

船舶运输业蓬勃发展的同时，也向大气中排放了大量有害气体.为此我国制定了分阶段实施的船舶排放控制区政策，以期通过限制燃油含硫量控制船舶大气污染问题.本研究于2016年和2018年在排放控制区政策实施前后，连续对A船和B船2艘万吨级航海船进行登船实测，使用"碳平衡法"计算了船舶尾气中各类污染物基于燃油消耗量的排放因子.结果表明，A船、B船由使用含硫量为2.20%和2.10%的燃油转为使用含硫量为0.470%和0.003%的燃油后，SO₂排放因子分别由44.00 g·kg^-1和42.00 g·kg^-1下降到9.40 g·kg^-1和0.80 g·kg^-1，PM_2.5排放因子分别由2.44 g·kg^-1和1.02 g·kg^-1下降到0.870 g·kg^-1和0.003 g·kg^-1，TVOC排放因子则分别由0.061 g·kg^-1和0.106 g·kg^-1升高到0.292 g·kg^-1和0.706 g·kg^-1.对比使用不同含硫量燃油时船舶PM_2.5的减排情况发现，现阶段以燃油含硫量≤ 0.5%为限值的排放控制区政策，以及即将推行的以燃油含硫量≤ 0.1%为限值的排放控制区政策都能有效地降低船舶颗粒物排放.在成分特征方面，转用含硫量更低的燃油后，A船、B船PM_2.5中硫酸盐在水溶性离子中的占比分别由58.6%和44.3%下降到18.1%和7.9%；PM_2.5中钒元素含量分别降低了82.5%和98.9%，镍元素含量分别降低了20.8%和98.5%；VOCs中烯烃占比分别提高了11.9%和19.3%，而芳香烃占比则分别下降了32.0%和4.5%.由于排放控制区政策实施以后，船舶排放的颗粒物中钒元素的含量大幅减少，钒元素将不再适合作为船舶大气污染示踪物.     

基于实测的船舶辅机大气污染物排放量估算

于2017年3月—2018年5月在广州市南沙港区选取不同吨位的5艘船舶进行登船实测,建立了基于燃油消耗的排放因子.结果表明,船舶辅机CO₂排放因子为(3085±439)~(3195±121) g·kg^-1,CO排放因子为(5.50±1.33)~(26.10±8.90) g·kg^-1,TVOC排放因子为(0.29±0.02)~(1.68±0.06) g·kg^-1,PM_2.5排放因子为(0.56±0.09)~(12.50±3.11) g·kg^-1,NO_x排放因子为(19.20±4.12)~(83.30±11.80) g·kg^-1,基于燃油消耗量,估算2017年广州港船舶停泊工况辅助发动机SO₂、CO、TVOC、PM_2.5和NO_x排放总量分别为736、(794±209)、(46.40±2.39)、(223.0±49.4)和(3237±698) t.船舶引擎功率对排放CO、TVOC和PM_2.5影响显著,引擎功率较低的船舶以上3种大气污染物排放因子更高.从吨位而言,≥10000总吨的船舶对SO₂、CO、TVOC和NO_x 4种大气污染物的排放分担率均超过50%,≤2999总吨的船舶则对PM_2.5的排放分担率最高.从船舶类型而言,分担率最高的是集装箱船,分别占SO₂、CO、TVOC、PM_2.5和NO_x排放总量的43.8%、30.8%、41.4%、16.3%和40.9%,此外,散货船、其他货船、顶推拖船和油船对排放量的分担率也较高,以上5种船舶占到了各类大气污染物排放总量的90%.     

双金属衬里复合管堆焊及对接焊有限元力学分析*

为研究双金属衬里复合管堆焊及对接焊焊接后焊接处应力变化，针对Φ89(8+2) mm尺寸衬里复合管，基于热-力耦合理论，建立瞬态热-固耦合管端堆焊与对接焊V型槽环焊缝轴对称力学模型。探讨衬里复合管堆焊及对接焊过程中整个焊肉及热影响区的应力变化并对应力区进行完整、详细分析。结果表明:衬里复合管焊接完成后焊区产生较高的残余应力，最高达463.47 MPa；热处理工艺消除了90%的残余应力，然而投入使用的复合管仍然存在3个高应力区:对接焊焊肉内、过渡区中靠近对接焊焊肉的基管上及2次堆焊起始点，其中应力最大的位置在2次堆焊的起始点，最高达46.63 MPa。建立的模型和计算结果可为实际工况下衬里复合管焊接部位的力学性质研究提供参考。     

广州港船舶停泊工况排放因子实测及排放量初步估算

为获取大型船舶停泊工况下排放因子,选取在广州港停泊的3艘总吨位40×10~3t的大型货柜船为研究对象,登船采集其辅机尾气样品进行分析,并利用"碳平衡法"计算得到基于燃油消耗量的污染物排放因子.实测3艘大型货柜船CO_2排放因子分别为3 096、3 031和3 028 g·kg~(-1);NO_x排放因子分别为61.8、19.9和27.0 g·kg~(-1);CO排放因子分别为8.0、4.0和5.3 g·kg~(-1);SO_2排放因子分别为31.4、41.9和56.7 g·kg~(-1);PM_(2.5)排放因子分别为2.4、1.1和1.5 g·kg~(-1);VOCs排放因子分别为0.13、0.09和0.17 g·kg~(-1).结合广州港进出港船舶类型、船舶抵港次数、船舶停泊时间等调查数据,初步估算2014年广州港船舶停泊工况NO_x、CO、SO_2、PM_(2.5)和NH3的排放量分别为1 231、226、1 229、47.6和0.04 t,其中总吨位为10×10~3~50×10~3t的船舶对NO_x、CO、SO_2、PM_(2.5)和NH3的分担率最大,其次是总吨位50×10~3t的船舶;VOCs的排放量为33.6 t,总吨位3×10~3t的船舶分担率最大.