氨氢融合零碳内燃机燃烧过程综述

随着中国“碳达峰”与“碳中和”目标的提出,内燃机低碳化、零碳化势在必行。氨作为零碳燃料和氢的高能量密度载体,是实现碳中和有潜力的替代燃料。研发氨氢燃烧技术,实现氨高效清洁融合燃料零碳大功率内燃机高效近零排放对全球气候治理具有重大意义。该文在分析氨作为未来绿色能源的潜力及其在内燃机中实际应用的基础上,从氨氢内燃机的燃烧模式、氨氢燃料的燃烧化学反应动力学、氨氢燃料供给方式等方面综述了氨氢内燃机的燃烧的最新进展,对比分析了火花点燃/均质压燃/射流引燃3种燃烧模式、氨气道喷射/液氨缸内直喷2种燃料供给方式、主动射流/被动射流2种点火方式,提出并论述了基于氨在线裂解制氢实现基于单一液氨燃料油箱的氨氢融合燃烧,是内燃机实现碳中和的极具潜力的技术路线,指出了氨氢内燃机喷雾、燃烧和氮基排放控制三方面需要解决的关键技术和科学问题。研究表明:氨氢融合内燃机采用微量氢气(小于3%)引燃氨混合气,可以获得稳定燃烧和高热效率,并拓展稀然极限。氨氢融合零碳大功率内燃机作为氨燃料高效可靠的应用载体,在重型车辆、工程机械、远洋船舶、发电等多个领域具备广泛的应用潜力与价值,氨氢内燃机的研发可推动基础燃烧理论的进步,也可以促进中国内燃机产业迈上新的台阶。

氨汽提塔汽提效率下降原因分析及改进措施

尿素装置氨汽提塔汽提管与分布管连接处密封效果差,引起汽提管端面和侧面冲刷腐蚀,尿素溶液直接从腐蚀间隙进入汽提管,未形成均匀的液膜,从而导致汽提效率下降。通过增加密封垫片的预紧力和改变密封垫片形式,提升了汽提效率,延长了设备使用周期,确保了装置安全、优质长周期运行。

南方平原区水肥调控下水稻节水减排效应研究

【目的】揭示南方平原区水肥调控下的水稻节水减排效应。【方法】基于田间试验,设置传统淹灌(W0)和间歇灌溉(W1)2种灌溉模式,不施氮(N0)、减量施氮(N1,135 kg/hm2)及常规施氮(N2,180 kg/hm2)3种施氮水平,分析不同水肥调控方案下的水稻节水、增产、控污和减排效应。【结果】灌溉模式影响水稻灌水量、渗漏量和排水量,W1模式相比W0模式下的水稻灌水量减少18.12%~28.37%,渗漏量减少13.68%~22.85%,平均节水28.77%。在N1、N2施氮水平下,W1处理相比W0处理的水稻平均增产分别达到16.57%与29.94%。与W0模式相比,W1模式下的TN排放负荷量平均减少25.67%。同一灌溉模式下,TN排放负荷量随着施氮量的增加而增加。施氮水平对氨挥发总量有显著影响,而灌溉模式和水肥交互作用对氨挥发总量的影响不显著。【结论】最优的水肥交互模式为W1N1处理,相对于当地传统模式可使水稻增产9.82%,节水27.54%,控污25.67%,减排11.90%。

氨气模式-电感耦合等离子体串联质谱法测定土壤中镉的质谱干扰消除研究

由于受到锆的氢氧化物和钼的氧化物的质谱干扰,电感耦合等离子体质谱法很难直接准确测定土壤中的镉含量。采用电感耦合等离子体串联质谱法,选用^(111)Cd+作为分析同位素,在原位质量模式(MS/MS)下向通用池中通入氨气,使得m/z=111处锆的氢氧化物和钼的氧化物与氨气发生反应形成新的氨簇离子团导致质荷比发生改变,从而降低这些多原子离子对^(111)Cd+质量重叠的干扰。当氨气流量在1.1 mL/min时,含有10 mg/L锆和1 mg/L钼的混合溶液在m/z=111处的干扰降低至1.4 ng/L,相比标准模式干扰降低99.97%。在优化实验条件后,方法检出限为0.002mg/kg,测试土壤标准物质的相对误差为–8.2%~3.3%,测试3个实际样品的相对标准偏差在2.9%~8.8%之间。该方法检出限低,精密度和准确度较好,抗干扰能力强,可实现土壤中痕量镉元素的测定。

核心素养导向的“五线式”教学模式

发展核心素养是中学化学教学的根本任务,本文基于化学史的融入,在“四线式”教学模式的基础上以发展核心素养为导向创设了“五线式”教学模式,该模式的五条线分别为历史线、探究线、知识线、应用线及素养线。文章论述了“五线式”教学模式的设计理念、设计思路,并以“氨气”教学为例设计了具体的教学流程,以期为一线化学教师的教学提供一定参考。

氨煤混燃过程中单颗粒煤粉着火特性

开展绿氨与煤混燃有助于双碳目标下的火电降碳,在炉内掺烧技术逐步实现增大掺氨比过程中,煤粉颗粒着火特性是影响氨煤混燃机组宽负荷灵活运行的关键因素。针对氨与煤粉混合给料的掺烧技术路径,利用新型两级平焰燃烧器开展了氨煤混燃过程单颗粒煤粉着火特性研究。利用高速摄影和背光法,通过图像分析获得了不同工况(载气掺氨比、环境氧浓度)下准东煤粉颗粒着火模式和着火延迟时间。研究发现,非掺氨工况下颗粒着火过程由非均相着火模式主导,而掺氨可增大均相颗粒着火模式的煤粉颗粒比例。同时,增大掺氨比,煤粉在脱挥发分阶段破碎的比例增大。同时,通过构建含有氨总包燃烧反应的一维暂态煤粉着火模型,可较好复现氨对煤粉颗粒着火特性的影响:在中心还原气氛下影响较小;而中心氧体积分数为0.1、0.2时,掺氨显著降低单颗粒着火延迟时间,这主要是由于氨火焰提高了煤粉颗粒的加热速率。

不同施肥方式对土壤氨挥发和氧化亚氮排放的影响

采用密闭室间歇通气法和静态箱法对不同施肥方式(撒施后翻耕、条施后覆土、撒施后灌水)下的土壤氨挥发和氧化亚氮排放进行了研究.结果表明:不同施肥方式显著影响了土壤中的氨挥发和氧化亚氮排放.撒施后灌水处理明显促进了氨挥发,其最大氨挥发速率明显高于其它处理,氨挥发累计达2.465kgN.hm-2.不同施肥方式下氧化亚氮排放通量存在显著差异(P<0.05),且峰值出现时间也不同.施肥后第2天,撒施后灌水处理达到峰值,为193.66μg.m-2.h-1,而条施后覆土处理在施肥后第5天才出现峰值,为51.13μg.m-2.h-1,且其排放峰值在3种施肥方式中最低.撒施后灌水处理的氧化亚氮累积净排放量达121.55gN.hm-2,显著大于撒施后翻耕和条施后覆土处理.撒施后翻耕和条施后覆土处理能有效抑制氨挥发和氧化亚氮排放损失,是较为合理的施肥方式.

渗滤液回灌的氨氮和凯氏氮变化规律

在渗滤液原液回灌和经好氧预处理后回灌两种情况下,考察了垃圾渗滤液中氨氮与凯氏氮浓度的变化规律。结果表明:渗滤液原液回灌会严重抑制垃圾中含氮物质的水解过程,而渗滤液经好氧处理后回灌则可显著加速垃圾中含氮物质的水解过程。

电感耦合等离子体串联质谱氨气模式测定土壤中的银

本文建立了四酸溶样石墨消解-电感耦合等离子体串接质谱氨气反应模式测定土壤中银的方法.通过对氢气、氧气和氨气的3种模式下测定结果比较,选择了消除银干扰比较完全的氨气模式,同时测定银元素的107Ag和109Ag两个同位素以及土壤国家一级标准物质,结果证明方法准确可靠,方法检出限为0.003 mg·kg^(-1),精密度(RSD%)小于3%.本方法采用ICP-MS/MS技术,在线彻底去除多原子干扰,一个元素多同位素的测定具有数据双重验证效果.通过与分离富集处理样品以及在线干扰校正系数法测定银的方法相比,本方法节省了前处理时间同时具有更高的准确度.

蒸汽发生器排污系统阳床改为氨化运行的可行性研究

对岭澳核电站蒸汽发生器排污系统(简称APG系统)除盐序列由氢型运行更改为氨化运行进行了分析、计算和论证。结果表明,氨化方式运行可延长除盐装置树脂床工作寿期,降低树脂采购费用和废树脂处理费用,减少更换树脂和废树脂处理工作强度,尽管除盐床水处理效果有所降低,但仍在规范要求的范围内。同时,建议更改现行的阳树脂氢型方式,并更换相应的测量仪表类型。

一种双模式氨气传感器的设计与实现

针对传统氨气传感器使用有线供电及信号传输的局限性,设计了一种双模式氨气传感器。介绍了传感器的工作原理,设计了以MSP430AFE253微处理器为核心的硬件电路,有线供电部分基于AD5420芯片设计,可实现4~20mA信号输出;无线部分基于ZM5161-P1型无线模块设计,采用Zigbee通信协议进行无线数据传输,电路在软硬件上进行了低功耗设计;传感器可实现工作模式自动切换,对传感器进行了无线通讯距离测试及标准气测试,试验结果表明该传感器可实现工作模式自动切换并具备测量精度高、传输距离远等特点。

施肥培肥措施对春玉米农田土壤氨挥发的影响

采用通气法进行不同秸秆还田方式、施肥时期和方法对春玉米农田土壤氨挥发影响的研究。结果表明，秸秆还田同秋季耕翻深施肥结合，可以大幅度减少春玉米农田土壤氨挥发损失。试验测定期间，春施肥各处理的田间土壤氨挥发总量较大且处理间有明显差异，特别是秸秆直接还田春施肥处理（S3）氨挥发量最高，达30．36kg／hm^2，较不施肥处理多挥发26．91kg／hm^2，田间氨挥发损失占到施N肥总量的17．94％；秋施肥各处理的田间土壤氨挥发总量介于5．57～6．92kg／hm^2间，田间氨挥发损失仅占施N肥总量的0．28％～1．18％，各处理间差异甚微，氨挥发损失总量极低。春施肥同秋施肥处理间比较，田间土壤氨挥发总量也存在明显差异，以秸秆覆盖间（S2、A2）差异最小，为2．65kg／hm^2，以秸秆直接还田间（S3、A3）差异最大，为25．58kg／hm^2，氨挥发损失增加了1．77％～17．06％。

砖红壤中氨挥发特征研究初报

应用室内土柱模拟,以砖红壤为供试土壤,研究了肥料投入量、氮肥品种、种植模式与氨挥发特征的变化关系。结果表明,尿素在砖红壤中氨挥发过程可分为快速挥发和慢速挥发2个阶段;不同尿素投入量下,氨累计挥发量并不总是随尿素施用量的增加而增加,在本试验条件下,当尿素用量超过375Nkg·hm-2后,其累计挥发量并无明显增加。不同种植模式下,休闲处理氨挥发速率均相对高于对应的种植玉米处理;从休闲处理各氮肥品种氨挥发最大速率来看,碳铵>复混肥a>尿素>复混肥b;从各氮肥品种氨累计挥发量来看,复混肥a>碳铵>尿素>复混肥b;各种氮肥品种的氨累计挥发量随时间的变化关系均可用动力学方程Yt=a+blnt来表示。

松花江哈尔滨段动态水环境容量的研究

以松花江哈尔滨段为研究对象,采用二维段尾水环境容量模型,以COD和氨氮为特征因子,对水体的环境容量进行了研究,构建了动态水环境容量模型.研究结果表明,随着水文条件的变化,水环境容量的大小也会随之变化,就松花江哈尔滨段而言,COD和氨氮的变化规律相似,水环境容量最小值出现在六月份,最大值出现在七月份.总体而言,松花江哈尔滨段的水环境容量明显大于氨氮的水环境容量,但氨氮的水环境容量变化幅度要略大于COD.

通风方式对牛粪堆肥氨气排放与氮素转化的影响

为揭示通风方式对好氧堆肥过程中氮素转化及损失的影响,设置连续通风T1(通风速率0.2 L/(min·kg))和间歇通风T2(平均通风速率0.2 L/(min·kg),通风10 min,间歇10 min)2个处理,以牛粪和玉米秸秆为原料在反应器中进行好氧堆肥试验。结果表明,堆肥结束后T1和T2处理总氮(TN)损失分别占初始TN 23.25%和21.12%,TN的损失以NH3挥发为主,分别占TN损失的74.76%和61.84%,而以N2O排放损失的氮仅占TN损失的1.12%和1.37%。NH3挥发主要集中在堆肥初期,主要是因为较高的温度和pH值所致,至堆肥结束时T2处理NH3累积排放量比T1处理少24.37%。不同通风方式对堆肥过程中NH4^+-N和NO3^--N的含量变化也产生显著影响,到堆肥结束时,T2处理相比T1处理,其NH4^+-N含量低11%,而NO3^--N含量高6.7%,T2处理酸解总有机氮含量比T1处理高12.4%,说明间歇通风有利于硝化作用和氨同化作用的进行。结构方程模型(SEM)显示,T2处理不同有机氮对NH4^+-N含量的总影响从大到小顺序为:酰胺态氮(1.006)、氨基糖态氮(0.485)、酸解未知态氮(0.034)、氨基酸态氮(-0.852),说明NH4^+-N来源于酰胺态氮、氨基糖态氮和酸解未知态氮,同时NH4^+-N可以通过氨同化作用生成氨基酸态氮,间歇通风能促进NH4^+-N向氨基酸态氮的转化。间歇通风方式通过抑制有机氮向NH4^+-N的转化,降低堆肥过程中由NH3排放造成的氮素损失。

液氨泄漏事故模式比较研究

泄漏、扩散、点火这3个因素,在液氨泄漏源附近一定的时空范围内,按不同时序可以演变成BLEVE、喷射火、闪火、蒸气云爆炸和大气中扩散等5种事故后果模式。该文针对液氨的独特理化性质,对液氨泄漏及其在大气中扩散物理过程进行了分析,并通过算例对比研究了5种液氨事故模式的危害范围和程度,为预防液氨泄漏事故发生和液氨泄漏事故预警提供参考。

环己醇和环己酮生产现状概述

综述了国内外工业上生产环己醇和环己酮的技术现状和最新进展,指出了现有工艺存在的问题,对比了几种技术的优缺点,对其应用前景和市场前景进行了分析和展望。

多燃烧模式下掺氨发动机试验研究

氨(NH_(3))作为一种无碳、低成本、来源广的氢载体燃料,在未来碳中和内燃机研发中将起到重要作用。该文在快速压缩机、高压缩比汽油机和柴油机平台,系统对比研究了氨气掺混对火焰传播、均质压燃、均质引燃3种燃烧模式的影响。结果表明:氨气压燃着火过程在燃烧室中呈现顺序自燃特征,点燃模式下氨的火焰传播速度仅为0.66 m/s。氨是良好的爆震抑制剂。在汽油机中,掺混少量氨气即可起到爆震抑制和燃烧相位优化的作用,指示热效率提高1.2%,但氨气掺混比例过高时,燃烧持续期增加,热效率反而降低;掺混氨气后NO_(x)排放增加,但在试验工况下,其与掺混比例无明显相关性。在柴油机中,掺混氨气使得燃烧放热滞后,燃烧持续期增大;随着NH_(3)掺混比增加,有效热效率和NO_(x)排放降低,CO排放增加。

SCR排气流量模型应用研究

针对重型柴油机选择性催化还原(SCR)控制系统,基于质量和能量守恒,推导出SCR策略中的排气流量数学表达公式,并应用开发软件D2P MotoHawk建立排气流量模型,通过发动机稳态工况和瞬态工况试验对比排气流量模型计算结果、脉谱控制插值结果与实际排气流量结果。结果表明,稳态过程中排气流量模型计算值与发动机台架测量值最大误差为5%,而脉谱控制模式脉谱插值的排气流量与发动机台架排气流量计测量值最大误差为10%;1 000r/min瞬态加载过程中排气流量计算模型的精度更高,与实际排气流量相比误差在8%以内,而脉谱插值的误差高达18%,WHTC排放循环在满足排放法规的前提下,应用模型控制氨泄漏大幅度降低(50%),平均值仅为8×10-6,尿素喷射总量也降低了2%。

利用正渗透膜技术处理蒸氨废水的研究

氨碱法制备纯碱的过程中产生大量的蒸氨废水,传统晾晒浓缩方法对环境污染影响较大。通过调节不同的系统运行方式、p H值、温度,试验得出优选参数的叠加运行,研究正渗透技术浓缩蒸氨废水的可行性,监测正渗透膜系统在不同的工作参数下的浓缩效果。结果表明:原液温度为30~35℃条件下,采用原液不断循环的运行方式,浓缩效率较高,30 min内膜通量达到2.5 L/m^(2),蒸氨废水原液浓缩率达到62%。温度与pH值的叠加并不能产生更高的通量,因此为节省运行成本,在实际运行中可不对原液p H值进行调整。运行方式研究及试验数据可为今后蒸氨废水正渗透浓缩处理工艺的实际应用提供参考意见。