烟热分离系统砖瓦隧道窑的数值模拟及烟气含氧量影响因素分析

为降低砖瓦隧道窑烟气含氧量,使烟气中的污染物稳定达标排放,设计了正交实验并应用数值模拟方法对影响砖瓦隧道窑烟气含氧量的因素进行了分析;在此基础上,调整了相关参数并进行了现场运行测试及数值模拟方法的实测验证。结果表明：现场测试结果与数值模拟结果具有良好的一致性;降低排烟风机入口压力、急冷风机风量和冷却风机风量有利于降低烟气含氧量;以标况排烟风量为评价指标,各因素对烟气含氧量的影响程度依次为：排烟风机入口压力>急冷风机风量>余热风机入口压力>冷却风机风量。在隧道窑稳定运行情况下,仅通过调整排烟风机运行状态进行烟气含氧量控制实验,结果表明,烟气含氧量由调控前的18.24%降低至16.57%~17.12%,标准状态下烟气量由24 000 m³·h⁻¹降至19 000~20 000 m³·h⁻¹。在该隧道窑排烟风机运行状态优化调整后,已稳定运行6个月,且烟气含氧量稳定控制在18%以下。本研究结果可为隧道窑烟气含氧量控制及烟热分离系统的调控提供参考。     

水泥分解炉掺烧干污泥对NOx排放的影响

针对水泥窑炉NOx排放问题,提出了在分解炉上采用掺烧干污泥对烟气进行脱硝的方法。通过在水泥分解炉进行实验,研究了掺烧干污泥对NOx的影响。实验表明,在保持CO浓度和含氧量在一定范围内相对不变的条件下,NOx浓度随着干污泥掺烧量增加而减少。在保持干污泥掺烧量、CO浓度在一定范围内相对不变的情况下,NOx排放浓度随着含氧量的增加而增加,表明在富氧环境下,NOx比较容易生成。在保持干污泥掺烧量、含氧量不变的情况下,NOx排放浓度随着CO浓度的增加而减少,说明在高温环境下,干污泥暴露在烟气中的碳不断与氧反应,加快了干污泥活性炭化的进程,并促使NOx不断被吸附。同时,NOx生成所需的氧被碳原子掠夺,从而使CO浓度增加,并抑制了NOx的生成。     

Bioclimate and city planning – open space planning

The planning and using of open spaces in urban areas very much depend on the shading of the surrounding building structures. This article presents a method for the investigation of the sunlight and the bioclimatic conditions in dependence on the surrounding buildings. It is illustrated for typical courtyards in Berlin, Germany, as one type of open spaces. The programme HelioDat determines the shading of any spot of an open space. It gives the possible duration of direct sunlight for the selected spot for each day of the year. The sunlight conditions in the courtyards differ from one another a lot in dependence on their size the tallness of the surrounding buildings. The calculation of the PMV on the basis of the results of the programme HelioDat determine the bioclimatic situation in the discussed courtyards. Although the results of HelioDat are only one input among the weather conditions and the personal characteristics of the test-person, the bioclimatic conditions correlate very much with the sunlight conditions. In a projected building structure, the sunlight conditions vary a lot between the present situation and the two architectural alternatives. Since the bioclimatic situation is correlated to the sunlight conditions, this example demonstrates the importance for the investigation of the sunlight conditions and the bioclimate already during the planning process of buildings.     

上部开孔锥形散射器对滤筒脉冲清灰效果的影响

通过搭建脉冲喷吹实验台,实验研究喷嘴以及喷嘴下安装上部开孔锥形散射器的两种脉冲喷吹方式下沿滤筒长度方向上的侧壁压力分布特性。结果表明：只有喷嘴时,沿滤筒轴向方向至上向下的侧壁压力逐渐增大,下部压力大于上、中部;而在安装上部开孔锥形散射器的情况下,滤筒侧壁压力分布为中部压力略小于上部与下部,但上、中、下部压力相对均匀。在满足清灰要求条件下,安装上部开孔锥形散射器明显提高滤筒脉冲清灰均匀性,减小脉冲气流对底部的冲击,改善滤筒下部滤料破损的问题。     

试油测试燃烧器噪声场的计算

在试油测试期间,燃烧器喷射和燃烧产生的噪声会对人员和坏境造成较大的危害,故有必要对燃烧过程中噪声预测展开研究,其结果对于评估平台燃烧噪声危害、优化作业设计及进一步采取降噪措施有重要意义。结合测试燃烧器实际情况提出相应声学计算模式。基于经典燃烧噪声理论及流体动力学噪声的Lighthill理论,通过相似准则的量纲分析方法推导出喷射及燃烧噪声计算公式,并通过声波叠加原理得到声源噪声。同时考虑指向性、扩散衰减、空气吸收、水喷淋消音等减噪因素建立测试燃烧器的噪声计算模型。结合测试燃烧器高压喷射的湍流及多相流特点开展CFD数值模拟计算,数值模拟计算噪声声压级结果与噪音模型计算结果吻合较好。通过该噪声模型计算结果与现场实测数据及某西方公司软件计算结果比较,表明该计算模型可以较好的应用于测试燃烧器噪声预测。     

基于WASP模型计算尾水回用河道污染负荷

城市景观河道水质恶化,主要是由于河道两岸污染物质排放进入水体,导致水体水质下降。为了计算下游各区段污染物质日负荷排放量,同时甑别重点排污区段,提出采用WASP水质分析模拟软件计算各段氨氮负荷排放量。模拟过程需先定义河道基本参数：河道长宽、水深,入河流量增加量、水体流速、氨氮循环拟合公式中硝化速率、反硝化速率系数等。模拟结果表明,不同氨氮浓度求得的入河负荷值是相对唯一的。1 g/d负荷的增加会导致模拟浓度改变0.01~0.06 mg/L。同心河下游生活区（一~三段）的氨氮排放负荷比上游工业区（四~六段）大,生活区氨氮排放负荷达到河道总排放负荷60%~70%。河道氨氮负荷削减模拟的结果表明：上游氨氮污染负荷量越大,下游削减负荷程度越高,从而使得下游氨氮浓度越低。     

料屉式颗粒床对高温含尘烟气的过滤特性

采用料屉式颗粒床过滤装置对工业生产过程中产生的高温烟气处理问题进行研究。装置包括粉尘输送装置和颗粒床过滤装置两部分,其中过滤装置采用分层料屉,可观察单层料屉粉尘捕集情况。考察了烟气温度、凝尘添加比例和滤料颗粒粒径等因素对颗粒床过滤特性的影响。结果表明：随烟气温度逐渐升高至凝尘熔点、滤料颗粒粒径的减小以及凝尘添加比例的增加,床层过滤效率及压降均会上升,颗粒床出口处粉尘浓度不断降低;其中凝尘添加比例对于过滤特性影响最显著。在实验范围内最佳过滤条件下,颗粒床过滤效率最高可达99.40%,出口处烟气质量浓度低至12.02 mg·m⁻³。通过考察首层料屉滤料表面粉尘粘结形貌,发现滤料层粘结面呈现“由中心向四周发散”的整体格局,颗粒表面有“锥形”粘结层出现。本研究结果可为提升料屉式颗粒床过滤除尘器的除尘功效提供参考。     

Fluorine in the soils of the White Sea Basin and bioindication of pollution

Assessment of the pollution level of soils and vegetation by fluorine and heavy metals and also of the state of the soil microflora in the impact zone of Kandalaksha aluminium factory is discussed. The significant pollution of natural media by fluorine in the basin of the White Sea is established. Concentration of the total fluorine in the organogenic horizon of the Al-Fe-humus podzol soil at a distance of 20 km in the northern direction from the source of emission exceeds the background level by a factor of 3. In the epicentre of emission the amount of total fluorine in the soil exceeds the background level by a factor of 7-8 (Tolerable Amount: 4-5-fold). It is noted that the soil becomes more alkaline under the influence of fluorine and the increased content of chromium along the soil profile exceeds PC by a factor of 3 in the vicinity of the factory. The differences in the dimensions of bacterial and fungi biomass along the gradient of pollution were not revealed in the impact zone. But the changes in the taxonomic structure of fungi and in the level of their domination along the gradient of pollution were estimated. Floristic composition of the soil algae is represented mainly by unicellular green algae with Chlamydomonas elliptica and Bracteacoccus minor predominating.     

A model for prediction of product distributions for the reactions of phenol derivatives with hydroxyl radicals

In this study, with the intention of estimating the photocatalytic or photodegradation rates and finding certain predictors to be used for the determination of the most probable reaction path and the primary intermediate, the reactions of (*)OH radicals with 11 phenol derivatives including benzene were modeled. For 43 possible reaction routes, calculations of the geometric parameters, the electronic and thermodynamic properties of the reactants, the product radicals and the transition state complexes were performed with the semiempirical PM3 and DFT/B3LYP/6-31G(*) methods. The solvation effects were computed using COSMO as the solvation model. Based on the results of quantum mechanical calculations, the rate constants, the branching ratios and the product distributions of all the possible reaction paths were calculated by means of the transition state theory. Three predictors were determined for the prediction of the most probable transition state and the reaction path. The differences in the reaction rates were explained in terms of the presence of hydrogen bonds in the transition state complexes and the entropy effects. Finally the results obtained were compared with the available experimental data in order to assess the reliability of the proposed model.     

SCR脱硝超低排放工程改造流场优化

采用CFD数值模拟方法对某电厂400 MW机组烟气脱硝装置流场进行了诊断,分析了导致效率低、烟道积灰以及空预器磨损等问题的具体原因,之后对此脱硝装置流场进行优化。优化结果表明：在省煤器出口水平扩张段烟道增设导流板,消除了该区域的大范围涡流,有利于减轻烟道积灰,并使喷氨区域烟气速度分布均匀;将喷氨混合装置改成喷氨格栅+圆盘混合器型式,强化了氨氮混合,使首层催化剂入口氨浓度分布均匀性得到显著改善,有利于提高脱硝效率、降低氨逃逸率;在空预器上游烟道增设导流装置,提高了空预器烟气速度分布均匀性,有利于解决空预器磨损问题。通过流场优化后,提高了此脱硝装置脱硝效率,减轻和消除了烟道积灰及空预器磨损。     

新型错位板对静电除尘器流场影响的数值模拟

为降低现有除尘器的改造成本,提高微细粉尘的收集效率,在现有除尘器的基础上,对阳极板排布方式进行调整,设计错位排布方式,最大化地利用原有除尘器的资源,以最小的改造成本,达到较满意的除尘效果。利用目前应用广泛的FLUENT仿真软件进行数值模拟,观察分析了其电势分布和气流分布。数值模拟结果表明：当主流风速小于0.5 m·s⁻¹时,离子风对流场的影响较大;当主流风速达到0.8 m·s⁻¹以上,主流风成为影响空间流场分布的主要因素,离子风的影响被削弱,但此时的离子风团仍会促进气流流入错位极板背部达到收集目的。错位板间隙设计可以削弱离子风对阳极板的冲刷作用,证明了错位板排布有利于改善离子风对粉尘收集的负面影响,有效提高对微细粉尘的收集效率。数值模拟的结果对静电除尘器的设计与改进有一定的参考意义。     

城市污泥过热蒸汽薄层干燥初始段凝结特性

为了解过热蒸汽干燥初始阶段的凝结特性,在自制的常压过热蒸汽干燥实验台上,进行了2、4、6与10 mm污泥薄层在过热蒸汽温度160、200、240和280℃下干燥初始段的凝结试验,建立了凝结段物料水分比随时间变化的拟合方程。实验结果表明,过热蒸汽薄层干燥初始阶段存在凝结过程,过热蒸汽凝结在物料表面使其质量不降反而增加,导致干燥时间延长;凝结水质量和干燥时间的增幅主要决定于过热蒸汽温度,过热蒸汽温度越高,增幅越小;污泥薄层厚度也会影响凝结水质量和干燥时间的增幅。采用二次方程模型拟合干燥初始段水分比随时间的变化,得到4个样品拟合的决定系数R2值为0.984~0.999,卡方χ2值为5.79×10-6~5.85×10-5,均方根误差RMSE为6.45×10-4~1.77×10-3。     

综采工作面旋转风幕隔尘实验研究

为了研究综采工作面旋转风幕隔尘机理及其隔尘效率,对旋转风幕隔尘下的综采工作面粉尘浓度分布及其隔尘效率开展了模型实验研究。研究结果表明,(1)在相同工况下,旋转风幕对全尘和呼吸性粉尘的隔尘效率高于普通空气幕,且对呼吸性粉尘的隔尘优势更为明显;(2)出口风速对隔尘效果的影响较大,存在一个最佳的出口风速,在该风速下旋转风幕对全尘和呼吸性粉尘均保持较高的隔尘效率;(3)当出口风速低于最佳风速时,旋转风幕对全尘和呼吸性粉尘的隔尘效率均随着风速的增加而显著提高;当出口风速高于最佳风速时,随着出口风速的增加全尘隔尘效率不断下降,且呼吸性粉尘隔尘效率提升不明显;(4)旋转风幕对于不同粒径的粉尘的隔尘效率存在差异,随着粉尘粒径的增加,旋转风幕的隔尘效率不断下降。     

蛋白类污染物在PVDF/GO杂化膜表面的吸附特性

为从微观层面探讨蛋白质在膜表面的污染特性,采用改性Hummers法制备出具有“二维结构”的氧化石墨烯(GO),制得不同GO添加量的改性膜,通过自制的镀膜芯片,结合耗散型石英晶体微天平(QCM-D)等研究了牛血清蛋白(BSA)对改性膜污染的动态过程。结果表明:GO表面含有大量的亲水性官能团,其添加量不同,改性膜的接触角呈现不同程度的降低,且改性膜的亲水性越高,BSA在膜面的吸附速率和饱和吸附量相对越低。吸附过程中污染物在改性膜面的吸附累积经历了2个阶段,吸附初始阶段BSA在膜面快速累积,污染层的黏弹性较小;吸附过程中GO改性膜表面的亲水性官能团促使水分子不断地渗透到污染层中,改变吸附层的构象,导致其黏弹性显著增大,使改性膜的抗污染性能得到有效提高。     

Field comparison of disjunct and conventional eddy covariance techniques for trace gas flux measurements

A field intercomparison experiment of the disjunct eddy covariance (DEC) and the conventional eddy covariance (EC) techniques was conducted over a grass field. The half-hourly water vapor fluxes measured by the DEC were within the estimated uncertainty from the fluxes measured by the EC. On the average there was a slight overestimation (<10%) of the fluxes measured by the DEC during the day and underestimation during the night as compared to the fluxes measured by the EC. As this bias does not appear in the simulated DEC measurements it is likely to be due to instrumental problems. The insensitivity of the quality of the fluxes measured by the DEC method to the deficiencies in the gas analysis shows the robustness of this new approach for measuring the surface-atmosphere exchange of trace gases.     

褶型筒式空气过滤器过滤压降的数值模拟

基于计算流体力学（CFD）,采用FLUENT中的多孔介质模型对褶型空气过滤器进行数值模拟研究,通过模拟计算和实验研究得到了空气过滤器的一些阻力性能。结果表明,褶型空气过滤器在过滤气体中的杂质时,过滤器的阻力随着进口风量的增大而增大;而增加过滤器的褶数会增大过滤器的过滤面积,过滤器的过滤面积增大之后过滤器的过滤速度会相应减小,由此可以减小过滤器的阻力。但是增加过滤器的褶数之后会相应的改变过滤器滤芯的褶间距,褶间距的大小会对气流的流动产生影响。气流的流动会影响过滤器的阻力。这些研究可以为过滤器滤芯的设计及应用提供一定的依据。     

旋流诱导介质振荡再生增强含油污水微通道分离

受微通道分离介质再生后截滤残留污染物影响,常规微通道分离效率持续衰减,成为抑制微通道分离广泛高效应用的关键瓶颈。通过开发旋流振荡再生单元,研究了旋流振荡再生强度和振荡再生结构对微通道分离装置过滤介质再生效率的影响,由此集成研发沸腾床分离器,考察了装置对实际含油污水的分离效率,并分析了微通道振荡再生对沸腾床分离的强化原理以及装置的分离经济性。结果表明,当再生强度为5.0 L·(s·m²)⁻¹时、再生15 min后采用轴向振荡再生结构,沸腾床分离器达到最佳再生工况。在最佳再生工况下开展10 m³·h⁻¹实际含油污水连续处理实验,针对油质量浓度为30~200 mg·L⁻¹、悬浮物质量浓度为25~200 mg·L⁻¹的来水,装置出水平均油分和悬浮物质量浓度分别降至11.4 mg·L⁻¹和23.5 mg·L⁻¹,并可在来水最高油质量浓度和悬浮物质量浓度接近50 000 mg·L⁻¹的冲击工况下,确保出水平均油分和悬浮物质量浓度降至15.9 mg·L⁻¹和29.8 mg·L⁻¹。利用沸腾床分离器再生结构中旋流诱导的过滤介质表界面污染物振荡运动,分离过程中截滤残留的油分和悬浮物等污染物被及时脱附,实现颗粒介质表界面彻底更新,确保装置长周期稳定运行。以200 m³·h⁻¹规模实际含油污水处理为例,沸腾床分离工艺相对涡凹气浮和溶气气浮的组合工艺,可完全取消化学絮凝药剂消耗且不产生化学浮渣,且具有显著的经济环保效益。     

初始含水率对人粪污好氧堆肥腐熟及微生物群落结构变化的影响

为探究人粪污好氧堆肥最佳工艺参数,探究初始含水率对人粪污好氧堆肥腐熟及微生物群落结构变化的影响。以人粪污为原料,玉米秸秆为调理剂,设置初始含水率55% (MC55) 、60% (MC60) 和65% (MC65) 3个处理组,在60 L的密闭发酵罐中堆肥30 d。结果表明,在不同初始含水率条件下,堆肥产品均可达到腐熟标准,堆肥产物没有作物毒性 (GI>80%) 。MC60和MC65处理堆肥产物均已达到无害化卫生标准,MC55处理堆肥产物未达到无害化卫生标准,其粪大肠菌群数依然高于10² MPN·g⁻¹。3组处理中,细菌丰度均高于真菌,MC65有助于提高堆肥过程中细菌丰富度与多样性,但MC60可提高真菌多样性。3组处理间主要细菌门和真菌门组成一致,MC65处理增加了腐熟期拟杆菌门和担子菌门的相对丰度。升温期和高温期3个处理优势细菌属具有明显差异;腐熟期MC60和MC65处理细菌属组成具有相似性,MC55和MC65处理真菌属随时间的变化具有相似性。MC65处理增加了高温期Bacillus和Meyerozyma的相对丰度,增加了腐熟期uncultured_bictureium和Coprinopsis的相对丰度。MC对真菌演替的影响大于细菌,随着堆肥的进行,MC对微生物群落结构的影响逐渐减小。MC65处理高温期持续时间最长,堆肥产物粪大肠菌群数最低,增加了腐熟期木质素降解菌的相对丰度,是人粪污好氧堆肥最佳初始含水率。本研究结果可为优化人粪污好氧堆肥工艺参数提供参考。     

侧入式搅拌槽中多相流流场特性的数值模拟

运用计算流体力学(CFD)技术对不同安装偏角的侧入式搅拌反应器中单相及多相流场进行了数值模拟。模拟结果表明,典型安装偏角下,搅拌槽内流场是由内部围绕搅拌槽中心的高速环形上升流和外部沿搅拌槽壁面的低速下降流组成的大循环流。水平偏角既增加了整个搅拌槽流场的平均速度,有利于固体颗粒在整个搅拌槽内的悬浮性能,又增大了槽底高速流体区域的面积,因而改善了槽底固相沉积状况。竖直偏角增大了槽底高速流体区域的面积,并对槽底施加一定的冲刷作用,从而进一步降低了槽底固相沉积的可能性。无安装偏角时槽底固含率最多的地方主要积聚在搅拌器下方区域。搅拌器在水平偏角θ=10°,竖直偏角φ=5°时槽底大部分区域的固含率分布较均匀,仅在槽底搅拌器右侧的壁面区域存在小面积的固含率较高区域,在该安装偏角下整个搅拌槽的固液悬浮性能及防止底部固相沉积性能达到最佳。     

基于NIR混合废塑料识别仪分选效率的模型

通过对近红外光谱（NIRS）识别分选混合废塑料的过程建立数学模型,将经过预处理的废塑料在传送带上的分布分为密集区和稀疏区两大类。以降低分选时间,提高分选效率为研究目的,对影响分选效率的因素进行分析,如分选机所能承受物料密集度上限值θ以及传送带的传输速度V等因素。比较不同θ和V的组合对总分选时间T的影响,通过数值计算并验证,求得最优组合解。研究结果表明：θ的大小影响密集区和稀疏区的面积在总面积中占有量的变化;分选总时间T在θ和V共同变化过程中存在极小值。