Experimental investigation of a 250-kW turbine organic Rankine cycle system for low-grade waste heat recovery

An organic Rankine cycle (ORC) is generally used for converting low-grade heat into electricity. In this study, an extensive literature survey was conducted to identify current research gaps on experimental ORC systems. Specifically, there is limited experimental data and limited details on thermal and expander efficiencies of ORC systems. In order to address these gaps, the objective of this study included developing a turbine ORC with a power output exceeding 50 kW and thermal efficiency exceeding 8% for a heat source temperature < 120°C. The experimental results indicated that the system achieved a net power output of 242.5 kW and a thermal efficiency of 8.3% (the highest value for a turbine ORC system for the heat source temperature below 120°C). Thus, the study addressed the gaps identified in the research area of ORCs.     

南方丘陵地区河谷城市用地时空演变与驱动分析——以上饶市城区为例

以揭示中国南方丘陵地区河谷城市的空间演变过程和特征为目的,以上饶市城区为例,在遥感与GIS技术的支持下,对1988~2013年间上饶市城区城市用地的时空演变过程、特征及驱动影响因素进行了研究。结果表明,1988~2013年的25 a间,上饶市城区城市用地呈现出快速增长的态势,城市形态的演变具有明显的时空特征:时间序列上,不论扩展幅度还是扩展速度,2001~2013年间的值均高于1988~2001年间的值,前后两个时段的扩展特征呈现出明显的差异性;空间格局上,上饶市城区以老城区的中心广场为中心向四周扩展,先后经历了放射性扩展、组团式分散扩展两个阶段,同时呈现出明显的方向分异性,西南和西为其主要扩展方向,而其东南方向的扩展速度最为缓慢。自然环境中的地貌对上饶市城区城市用地的扩展起到很大的限制作用,经济社会的发展、政策规划等因素成为城市用地扩张与时空演化的外在驱动因素。     

Decline of traditional rice farming constrains the recovery of the endangered Asian crested ibis (Nipponia nippon)

Traditional agriculture benefits a rich diversity of plants and animals. The winter-flooded rice fields in the Qinling Mountains, China, are the last refuge for the endangered Asian crested ibis (Nipponia nippon), and intensive efforts have been made to protect this anthropogenic habitat. Analyses of multi-temporal satellite data indicate that winter-flooded rice fields have been continuously reduced across the current range of crested ibis during the past two decades. The rate of loss of these fields in the core-protected areas has unexpectedly increased to a higher level than that in non-protected areas in the past decade. The best fit (R² = 0.87) numerical response model of the crested ibis population shows that a reduction of winter-flooded rice fields decreases population growth and predicts that the population growth will be constrained by the decline of traditional winter-flooded rice fields in the coming decades. Our findings suggest that the decline of traditional rice farming is likely to continue to pose a threat to the long-term survival and recovery of the crested ibis population in China.

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.1007/s13280-015-0649-5) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

热处理时间对餐厨垃圾高温干式厌氧发酵的影响

餐厨垃圾中有机物大部分以大分子的形式存在,对其进行热处理,破坏大分子有机物的存在形式,将会影响其干式厌氧发酵的过程。实验对餐厨垃圾进行了热处理(100℃),处理后将其在含固率(TS)20%、接种率25%的条件下进行高温55℃厌氧发酵。实验结果表明,热处理后,餐厨垃圾的理化性质发生显著变化,累计产气量、TS和VS的去除率均增大。当热处理时间为15 min时,餐厨垃圾的SCOD值最高,为59.49 g/L,比未处理时提高了3.3倍。同样该条件下,累计产气量也最高,为2 782.8 m L,与未处理相比累积产气量提高58.30%,第二产气高峰比未处理提前3天。各发酵瓶发酵前后TS、VS去除率的变化趋势与累计产气量的变化基本一致,累计产气量越大,TS、VS的去除率越大。     

利用卫星遥感评估广西壮族自治区SO_2减排成效

基于2005—2012年OMI卫星遥感PBL SO2柱浓度数据分析了广西壮族自治区SO2污染的时空格局和变化特征,并结合燃煤火电厂SO2排放模型估算与工业经济增长数据,在时间、空间尺度上分析了自治区内不同区域的SO2污染对火电厂烟气脱硫政策的响应以及所呈现出的减排成效。结果表明,广西因火电厂脱硫政策驱动的SO2污染改善具有显著的空间异质性,自治区内高污染区的SO2浓度在2011—2012年出现了显著下降,而低污染区的SO2浓度则在8年中持续增长;排放模型估算结果显示,烟气脱硫驱动的火电厂SO2减排贡献将在2008年后持续下降,而遥感观测结果显示,广西全区SO2半年浓度均值总体呈现波动上升趋势,2005—2012年浓度增加了8.6%、年均增长约0.9%;综合工业经济增长数据发现,近年来其他工业源的增量排放已给广西SO2减排带了新挑战,而这一变化仍未得到相关决策部门关注,存在明显缺陷的SO2统计排放量数据尚未得到修正。针对上述污染变化新特征,政府相关部门应引起足够重视,尽快更新完善污染源信息并启动针对其他污染源的限排措施,以确保环境持续改善。     

城市污水处理厂预热处理混合污泥的高温厌氧消化特性研究

针对165℃、30min预处理后的混合污泥,进行高温厌氧消化的连续试验.研究了在不同的水力停留时间(HRT)下的产气量、有机物的分解率等指标,探讨了"热处理 高温消化"实用化的可行性.结果表明,总固体(TS)为70g·L-1、预热处理后的混合污泥经高温厌氧消化,在HRT.为10、20、30d的条件下,产气率为2.82、1.70和1.19 L·L-1·d-1;降解单位COD的产气量为968、1053和1091 L·kg-1;COD分解率为47%～52%;有机物分解率与HRT的关系符合一级反应动力学关系.COD物质平衡计算结果表明,基质中50%的固态有机物被分解转化,生物气中的甲烷含量可达59.1%.本研究中的厌氧消化反应可归纳为C8.38H19.7O7.59N 3.86H2O→4.38CH4 2.99CO2 NH4 HCO3-.     

热解析-固相微萃取-气相色谱法测定空气样品中挥发性有机化合物

建立了热解析-固相微萃取-气相色谱法测定空气样品中挥发性有机化合物的分析方法,并对色谱分离条件、玻璃针筒保存样品的稳定性、固相微萃取萃取纤维、萃取时间、色谱进样时间等条件进行了优化,9种挥发性有机化合物的峰面积与其质量浓度在所测范围内有较好的线性关系,相对标准偏差＜8.8%,检出限为0.05～0.75 μg/100 mL,满足实际空气样品测定需要。     

污水污泥间壁热干燥实验研究

研究了污泥间壁热干燥的工艺过程,分析了其工艺参数、冷凝水水质和产生的污染气体,探讨了有机物水解机理.结果表明,污泥含水率与停留时间呈负指数函数相关.收集到的干燥冷凝水属高浓度有机废水,其总有机碳（TOC）、挥发性有机酸（VFA）和氨氮（NH₃-N）浓度均很高,pH值保持在9～9.5.干燥冷凝水中挥发性有机酸和氨氮来源于2部分：低温110 ～130℃时,主要发生蛋白质的水解,生成有机酸和氨氮;高温140～150℃时,主要发生脂肪类的水解,生成有机酸.干燥温度低于150 ℃时,污泥间壁热干燥过程无污染气体产生.     

基于EMD-HHT可定位长输天然气管道第三方破坏事件监测技术

为适应目前管道安全监测需要,满足对扰动信号分类监测的实际需求,提出1种基于希尔伯变换和经验模态分解(EMD-HHT)的信号特征提取技术,利用基于φ-OTDR分布式光纤传感系统采集振动信号,通过EMD+HHT区分算法对管道沿线振动事件进行分解并提取6个典型特征向量,各特征事件数据经过EMD后选取IMF3为最终提取特征向量的原始数据,BP神经元网络可有效识别机械破坏、敲击破坏、车辆经过、人工挖掘、动力干扰5种事件。研究结果表明：在长输管道信号识别中,BP神经网络对5类事件平均识别率高达98.6%,该技术分类识别5类事件扰动信号,能够达到较高准确性,并且误报率平均在1.3%,能较好满足现场安全实时监测需求。研究结果对长输油气管道附近第三方破坏扰动信号分类监测具有一定参考意义。     

热阻力概念的修正及计算方法

以隧道火灾为背景,对一维加热管流中的热阻力进行了研究。通过压力场数值模拟与理论分析,直接证实了热阻力的存在,并表明传统概念上的热阻力明显大于实际的能量损失。根据能量方程提出水平无粘管流的热阻力应等于气流经过加热区的全压力降,而非静压力降;等截面管流的热阻力大小应为传统热阻力值的1/2。这一修正使热阻力概念具有了严格的流体力学意义。在定义新的热阻力系数基础上,建立了2个热阻力系数表达式及低马赫数条件下热阻力的近似表达式。将该近似表达式与热损失方程进行对比,表明两者在低马赫数条件下具有一致性。研究成果进一步发展了热阻力理论体系,对隧道火灾及其它相关工程热物理问题的研究与应用都具有重要价值。