北京市空气质量及其与能源消费结构的动态关联

运用模糊集理论中的Euclidean权距离评价2002—2011年北京市空气质量。根据最大隶属度原则确定空气质量等级值,结合灰色系统理论中的关联动态矩阵分析法,研究北京市主要大气污染物与9种能源消费因子的动态关系。结果表明,2002、2004—2007年北京市空气质量处于Ⅲ级,2003、2008—2011年处于Ⅱ级,空气质量由劣到优的年份排序为2002、2011、2010、2006、2007、2009、2008、2005、2004、2003年,2003、2008年空气质量得到改善,2009年以来有所恶化;燃料油、焦炭和煤炭是造成北京市大气污染的前3位能源,天然气是最清洁的能源;同种能源与不同污染物的关联程度相似;同种能源与污染物在不同时间段的关联序基本不变,不同能源因子分别表现出"缓慢上升"、"逐渐升高"、"水平S"型和"倒U"型4种态势;燃料油与大气污染物"同增同减",大气污染物与燃料油正相关;天然气与大气污染物"此涨彼消",天然气与大气污染物负相关。     

重复碰撞载荷下加筋板结构的动态响应研究

目的 探究船体加筋板结构在受到重复碰撞载荷作用下塑性变形的累计趋势,分析加筋板主要参数对损伤演化过程的影响,揭示高速、重复冲击下船体加筋结构的变化机理。方法 以一纵三肋加筋板为研究对象,建立基于能量法的刚塑性加筋板动态变形计算方法,以及基于Johnson-Cook本构关系的数值模拟方法,开展不同板架厚度、冲击能量以及冲击尺寸等参数对加筋板变形演化影响的研究。结果 对比分析了理论模型和数值方法,获得了不同参数下的加筋板的结构损伤演化规律。结论 理论解和数值解较为吻合。冲击能量增加后,加筋板的塑性变形量、塑性变形累积速度也随之增加。载荷集中程度越大,对于碰撞边界的破坏效应越大。     

“京津冀”地区煤炭相关产业链的体现能核算与政策分析

目前,我国面临的大气污染问题愈发严重,尤其在"京津冀"地区更为突出。而煤炭相关产业链的能源消耗结构及其污染物排放是导致此问题的重要原因之一。本研究基于2012年"京津冀"地区各省、市的能源平衡表,通过区域间能源调配模型,绘制了煤流和能流桑基图,厘清了"京津冀"地区2012年煤炭相关产业链的物质与能量走向,并运用了投入产出法系统核算了"京津冀"地区煤炭相关产业链的体现能与24种污染物排放量。研究结果表明:(1)"京津冀"地区的原煤主要依赖调运,属于净煤炭进口地区。(2)原煤的直接使用在"京津冀"地区的煤炭相关产业链中占有非常大比重。将体现能角度分析的结果与能量角度分析的结果对比,可以发现煤化工产业在煤炭相关产业链中的潜在能量消耗仍然具有较大的贡献。(3)焦炭是终端消费能量的主要来源,也是体现能的主要贡献源。(4)在煤炭转化能源利用效率上,"京津冀"地区2012年煤炭相关产业链洗选煤、煤制品加工、炼焦三个环节的效率分别为87.77%、92.46%、90.97%,稍低于中国2012年96.16%的利用效率。(5)原煤、焦炭的直接消费和炼焦过程对"京津冀"地区2012年煤炭相关产业链七种主要污染物的贡献率最大。为了有效减少"京津冀"地区煤炭相关产业链的污染物排放,需要对原煤、焦炭的直接消费和炼焦过程采取相应的减排政策和措施。本研究可以为"京津冀"地区煤炭相关产业链提高能源利用效率、减少体现能和污染物排放、采取改进措施提供一定的理论支持和政策建议。     

煤吸附CO2、O2和N2的能力与竞争性差异

应用Materials Studio软件,采用巨正则系综蒙特卡洛方法,依据电厂烟气注入采空区防火与封存实际,对煤吸附CO2、O2和N2的能力与竞争性差异进行分析。由计算结果可知,相比于吸附O2、N2,煤吸附单组分CO2除了范德华能起主要作用,还有很强的静电作用能。由相互作用能和等量吸附热计算结果可知,煤容易吸附CO2,而不容易吸附O2和N2。298.15 K时,CO2对N2和O2吸附选择性及O2对N2的吸附选择性分别为42.396、32.357和1.310,揭示了竞争能力大小为CO2 > O2 > N2。分压分别为CO2 16.5 kPa+N2 79 kPa+O2 4.5 kPa内系统竞争吸附时,受吸附能力、竞争性和分压影响,CO2被大量吸附,而O2吸附抑制。     

基于室内PM2.5控制和节能的通风策略探讨

细颗粒物（PM2.5）随空调新风进入室内,和室内产生的PM2.5粒子一起作用,导致人体暴露在室内细颗粒物环境中。为保证室内空气品质,最大限度节约空调系统运行能耗,建立了室内PM2.5浓度与CO2体积分数双组分模型,提出了适用于某会议室不同室内外PM2.5源、不同人数以及不同天气状况下的最佳通风策略,利用Simulink对炎热天气室内有无PM2.5散发源、温和天气室内有无PM2.5散发源4种工况下的不同通风方式进行仿真对比。模拟结果表明：炎热天气存在最小新风量,该值由室内人数决定,过滤送风对控制室内PM2.5浓度效果最好;温和天气存在最大新风量,且该值与过滤器效率成正比;在所研究的情况下,温和天气节能潜力比炎热天气大。     

燃煤飞灰负载钾基CO2吸收剂再生反应特性的动力学分析

采用热重分析的方法对吸收剂的再生反应进行研究,说明了燃煤飞灰负载钾基CO2吸收剂的制备方法,探讨了在不同升温速率下燃煤飞灰负载钾基CO2吸收剂和纯KHCO3的再生反应特性。结果表明: 燃煤飞灰负载吸收剂的峰值失重速率为0.13~0.73 mg?min-1,在升温速率为20 ℃?min-1时,反应温度区间最小,为94.34 ℃;采用多种分析方法对吸收剂的受热分解反应进行动力学分析,纯KHCO3的反应活化能为85.7~92.0 kJ·mol-1;燃煤飞灰负载钾基CO2吸收剂的反应活化能为66.2~69.4 kJ·mol-1,随着转化率上升,2种样品的活化能均先减小后增大。燃煤飞灰负载钾基吸收剂再生反应的活化能小于纯KHCO3的活化能,说明将KHCO3负载于燃煤飞灰上有利于再生反应的进行。     

不干胶废弃物热解与燃烧动力学特性

采用热重分析方法对不干胶废弃物(PSAs)进行了热解和燃烧失重分析,并采用Doyle法拟合计算了PSAs热解和燃烧动力学参数。结果表明:当温度低于200℃或高于600℃,PSAs的热解和燃烧失重过程具有性;300~600℃时,PSAs热解过程具有3个失重峰,而其燃烧过程具有2个失重峰。动力学分析结果表明:PSAs的热解是由多阶段复杂的热裂解反应组成,其热解过程可用4个一级反应来描述,随着升温速率的提高热解阶段第1峰区表观活化能降低;而第2、3峰区以及半焦深度裂解阶段的第4峰区活化能逐渐升高;PSAs燃烧过程可用3个一级反应来描述,随着升温速率的提高,PSAs燃烧过程的表观活化能均逐渐降低,并且燃烧表观活化能均低于热解表观活化能。     

垂直流人工湿地启动期基质酶的时空变化

为了解垂直流人工湿地系统中基质酶在去污效果中的作用及其随基质深度和运行时间的变化规律,设置3个垂直流人工湿地系统:种植皇竹草的A系统,种植象草的B系统,以及不种植物的C系统。分别监测3个系统不同基质深度与不同运行时间条件下脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、转化酶和纤维素酶的变化规律,以及这几种酶与TN、TP、COD、NH4+-N 和NO3--N污染物之间的相关性。实验结果表明,上述5种酶都表现出随着基质深度增加而减少的趋势,且上层0~30 cm处的基质酶活性极显著高于中层和底层的酶活性,此外,种植能源植物的A、B系统基质酶活性都高于不种植物C系统,说明湿地中污染物的去除主要集中在上层基质,种植能源植物能够有效促进微生物的活性,增加胞外酶的分泌,提高人工湿地对污染物的去除效果,可为优化人工湿地除污效果以及湿地植物的选择提供理论依据。     

污泥厌氧消化的热预处理研究进展

热预处理能够提高后续厌氧消化效率,改善污泥脱水性能。对国内外污泥热预处理的研究进行了归纳,包括热与碱、超声波和氧化法的联合预处理,重点介绍了热预处理对污泥溶解作用、厌氧消化、脱水性和流变性的影响,分析了热处理与厌氧消化整体的能量平衡。最后提出了热预处理研究中存在的问题,并展望了今后的发展趋势。     

城市污泥的低温热干燥

污泥是城市产生的重要废弃物之一,因较高的含水率而体积庞大,因此对其进行脱水和干燥是实现减量化的重要手段。低于100℃的低温热干燥方法因干燥温度较低,具有节能、减少臭气排放等优点,可有效利用工业余热、废热、太阳能,以及热效率很高的热泵干燥工艺。采用薄膜态污泥进行低温干燥,通过实验分析了在温度为50℃和70℃、表面风速为0.3~1.2 m·s-1条件下污泥质量与含水率的变化。结果表明,较低的干燥温度一定程度上延长了干燥时间,但采用薄膜形态可以缓解干燥速度减慢的问题,且可有效解决“硬壳”现象而实现等速干燥,对提高能源利用效率具有较大好处。给出了气流温度、流速、泥层厚度对干燥速度的影响,干燥消化污泥所需时间要快于同条件下的未消化污泥。还给出了2种低温干燥工艺流程,为工业应用提供借鉴。