多波长合成孔径彩虹折射仪

随着大规模、大尺度试验环境需求的持续增加,测量仪器的应用范围不断扩大。彩虹折射测量技术是一种高效的云雾颗粒测量技术,受成像系统孔径的限制,其测量距离一般在50 cm以下。而合成孔径彩虹折射测量技术利用多个波长的激光照射单个液滴产生多个彩虹信号,并将多个彩虹信号合成为一个信号,经反演得到液滴参数,可以实现超远距离液滴参数测量,将测量距离增大至1.5 m左右。为满足从大型喷雾场外部测量内部液滴参数的需求,研发了多波长合成孔径彩虹折射仪。通过模拟,验证了多波长合成孔径彩虹折射仪能够实现远距离液滴测量;通过测量不同粒径的水滴和乙醇液滴,证明了多波长合成孔径彩虹折射仪运行的可行性和准确性。粒径和折射率测量误差分别在5μm和8×10^(-4)以内(水滴和乙醇液滴粒径范围为100~200μm)。多波长合成孔径彩虹折射仪可以突破孔径限制,拓展工业应用场景,实现液滴粒径、折射率等多参数同时在线测量。

棉花杆成型颗粒循环流化床流化及气化特性

通过成型棉花杆颗粒冷态流化试验与床料混合试验,得到了关于成型棉花杆颗粒的流化特性,包含临界流化速度、与各种不同粒径石英砂的混合分布情况。在此基础上,开展了700～800℃下的1MW循环流化床气化试验,研究了该种棉花杆成型颗粒的气化特性,试验结果表明该种生物质成型颗粒在循环流化床中运行稳定,产生的燃气热值在4500 kJ/m^3左右,属于低热值燃气,燃气产量约为1.70 m^3/kg,焦油产率低于1.5 g/m^3。

水煤浆复配分散剂研究进展

简述了水煤浆分散剂的分类及作用机理,详细分析和论述了国内外水煤浆复配分散剂的研究现状,并探讨了复配分散剂的发展动向。主要有阴离子型-阴离子型复配分散剂,其研究和应用较多,且价格便宜,但分散降粘效果一般;此外,阴离子-非离子分散剂可以起到显著的协同增效作用,在成浆过程中有较好的分散效果,但成本较高。因此,开发煤种适应性广、高效低成本复配分散剂是将来发展的方向。

磷酸对八宝景天热解过程中As、Pb迁移转化的影响

本文利用管式炉在不同温度下对八宝景天进行直接热解和磷酸预处理热解,研究了As、Pb的迁移特性和形态分布.结果表明:生物炭中As的回收率随温度升高波动,Pb的回收率随温度升高先增大后减小,As、Pb的回收率均在500℃时达到最大,分别为66.2%和73.08%.添加8%磷酸后As、Pb回收率在一定温度范围内增加,并在300℃时达到最大值,分别为83.75%和92.78%.热解温度由300℃升到600℃时,生物炭中As的稳定形态(F4+F5)由不足20%增加到70%左右,Pb的最稳定形态(F5)由3%增加到32%.添加8%磷酸热解后,生物炭中As的稳定性小幅增加,500和600℃时F5分别增加20%和5%;Pb的稳定性显著增加,(F4+F5)均达到90%以上.磷酸添加量对重金属形态分布无明显影响.实验结果表明采用磷酸预处理用于修复植物热解可提高生物炭中重金属As、Pb的回收率及稳定性,并可降低其生态风险指数.

对冲燃烧锅炉低氮燃烧器改造后煤种适应性试验研究

一台660 MW机组的对冲燃烧锅炉进行了低NO_X 燃烧器改造,将原DRB-4Z燃烧器改造为新型Aire Jet燃烧器,并将燃尽风与上层燃烧器的距离由3.5 m改为7 m。燃烧器改造后,进行了燃用蒙煤和澳煤试验,锅炉运行参数正常,SCR装置入口烟气中NO_X 和CO含量都显著降低。燃用不同煤种时的锅炉参数存在较明显的差异。蒙煤的结渣倾向性较强,前屏有一定的结渣,导致再热器减温水量增加、SCR烟温偏高,不过基本上在可控范围内。燃用蒙煤和澳煤时的烟气中NO_X 含量分别在240 mg/m^3以下和320 mg/m^3以下,燃用2组煤种的烟气中NO_X 含量差异最高达到30%左右。SCR装置入口烟气中CO含量总体达到了200μL/L以下的较低水平,但燃用澳煤的烟气中CO含量明显较高,且排烟温度和飞灰含碳量也明显较高。因此燃用蒙煤比燃用澳煤的锅炉效率高1%左右,发电煤耗低3 g/kWh左右,燃用蒙煤具有显著的经济性。

煤气化废水组分特征分析

介绍了煤气化废水的主要来源及危害,并针对固定床、流化床及气流床3种典型煤气化工艺所产生的废水水质组分特征进行了总结分析,指出了不同工艺废水中主要污染物(焦油、苯酚、氨氮等)的含量差别及原因,可为煤气化废水处理技术的研究提供参考。

秸秆与神府烟煤掺烧结渣特性中试研究

在一台50 kW中试下行炉中,利用自主开发的在线检测系统研究了神府烟煤分别与不同比例水稻秸秆、小麦秸秆掺烧的结渣特性.结果表明:水稻与小麦秸秆的掺烧均会促进结渣.随着水稻秸秆掺烧比例的增加,最终稳定的灰渣厚度先增大后减小,稳定相对热流密度先减小后增大.小麦秸秆对结渣倾向的恶化程度与其掺烧比例呈正相关.灰渣初始层对换热面的传热有显著影响.随着掺混比例的增加,灰渣初始层中K、S元素增加,灰的熔融相比例增加,加剧了结渣的产生.

Ti/SnO2-Sb-Ni阳极与空气阴极电化学氧化系统处理印染废水的研究

研究了采用Ti/SnO2-Sb-Ni阳极与空气阴极电化学氧化系统处理实际印染废水,分析了电极间距的影响。此体系能够有效处理印染废水,快速降低废水的化学需氧量(COD)并实现废水的完全脱色。在电流密度为10 mA/cm^2时经过30min的电解可实现废水的COD由121.2 mg/L降低至低于50 mg/L,COD的去除符合一阶动力学,其动力学常数K1为0.0321 min^-1,电流效率为46.52%,能耗为5.92 kWh/m^3。改变电极间距对印染废水COD的去除并没有显著的影响,但能耗水平与电极间距呈现线性相关,这表明可通过减少电极间距来优化设备,从而降低废水处理能耗。

气体入口流量低频脉冲对燃烧稳定性的影响

外部运行因素变化会导致不稳定燃烧现象的发生,严重时甚至引发燃烧室结构损毁。在甲烷与空气当量比为1条件下以非预混燃烧火焰为对象,利用动态压力传感器及光栅光谱仪测量压力与热释放率的变化,通过实验研究气体入口流量低频脉冲(1.000~5.000 Hz)对燃烧稳定性的影响。结果表明入口流量脉冲影响燃烧的稳定性,其中火焰形态、燃烧室压力(p)和热释放率(qi)等会发生同频周期脉动。脉冲频率在2.000~2.500 Hz时对削弱燃烧稳定性影响最大,表现为p和qi出现高的脉动幅值,而1.000 Hz脉冲频率对削弱燃烧稳定性影响最小;脉冲频率对削弱燃烧稳定性的影响随频率增加逐渐从线性向非线性变化。脉冲流量越大,p和qi的脉动幅值越大,燃烧越趋向不稳定燃烧。

基于特征波长积分吸收光谱法的H2S体积分数监测

通过厌氧消化产生清洁燃气是目前处理餐厨垃圾的主要手段之一。由于餐厨垃圾中含有硫元素,厌氧消化过程中会不可避免地产生H2S气体。H2S不仅会腐蚀管路还会污染环境,因此对其体积分数进行在线测量具有重要意义。传统的H2S体积分数测量方法如亚甲基蓝分光光度法、碘量法和电化学法等具有操作复杂、测量速度慢、易受其他气体干扰等缺点,无法用于指导脱硫系统工况及时调整。将紫外吸收光谱法和连续波长积分法相结合用于H2S体积分数的在线测量,选择210~230 nm波段作为特征波段,得到吸收光谱积分特征值与H2S体积分数之间的线性关系,其拟合度大于0.999。对实验室配制200×10^(-6)~1200×10^(-6)范围的H2S标气进行体积分数测量,测量值的最大误差为3.1%,结果表明,该技术能够应用于沼气中H2S体积分数的准确监测。最后将测量仪器应用于餐厨垃圾厌氧消化工程并进行现场测试,结果表明,该仪器能够较准确地监测厌氧消化过程中沼气中的H2S体积分数变化。

V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂与活性炭混合降解气相二噁英

基于二噁英稳定发生装置,研究在低温条件下(160℃)V2O5-WO3/Ti O2催化剂与2种活性炭(煤基活性炭及椰基活性炭)的物理混合物对气相二噁英(毒性当量质量浓度为9.80 ng·m-3)催化降解作用.结果表明,在加入活性炭后,二噁英的脱除效率及降解效率都有一定提高(20%左右).与椰基混合物相比,虽然煤基混合物对二噁英的脱除效果较弱,但其降解效果更好.调整混合物的比例会造成二噁英脱除效率及降解效率的改变,总的来说,在提高催化剂的比例后,二噁英脱除效率略有下降,但降解效率会有较为明显的提升.当反应气氛中的氧体积分数为0%时,将严重影响催化剂活性,导致绝大部分二噁英被吸附在混合物中而无法被催化氧化,随着氧体积分数的提高,二噁英的降解效率将大幅提高.为了提高二噁英的降解效率,向反应系统引入200 mg·m-3的臭氧,实验结果表明在一定条件下臭氧可以提高二噁英的催化氧化效果,但同时会与混合物中的活性炭发生反应,影响混合物的使用寿命.引入臭氧后,当煤基混合物配比为1∶1,反应温度为200℃时,二噁英的脱除及降解效率达到最高,分别达到98.0%和94.8%,尾气中的二噁英的毒性当量质量浓度仅为0.51 ng·m-3.

舟山市臭氧污染分布特征及来源解析

臭氧及其前体物在环境空气中传输和反应过程复杂,本研究利用舟山市国控点2014年的监测数据对臭氧污染时空分布开展了统计分析,并利用CMAQ (community multiscale air quality)模型模拟了舟山市2014年臭氧污染形成,选用ISAM(integrated source apportionment method)源追踪算法计算来源贡献率.结果表明,舟山市春秋季节的臭氧浓度相对较高,浓度高值出现在午后13:00～15:00.普陀站的臭氧平均浓度最高而位于中心城区的临城站最低.臭氧总体浓度不高,但易出现单日浓度高值,其中5月臭氧超标率最高.舟山市本地臭氧形成主要受VOCs浓度控制,而源解析结果表明舟山市全年外来源占总贡献的69. 46%.本地源中,工业燃烧源、工艺过程源、道路移动源、非道路移动源的贡献率相差不大,且表现出显著的港口城市特征,船舶源、石化源、储运源分别占总贡献的4. 45%和1. 01%和1. 80%.控制臭氧污染应采取周边区域联防联控的措施,以VOCs排放源为主,不同来源协同调控的措施.

基于脉冲数字全息的甩油盘雾化特性

设计搭建离心式甩油盘雾化场测量系统,提出多孔板式抽吸罩防止油雾外溢,仿真计算甩油盘雾化实验器流场,采用脉冲数字全息技术测量了不同转速下甩油盘雾化场雾滴的空间分布,粒径分布及雾化锥角,结果表明:多孔板式抽吸罩抽吸气流径向流速均匀,在甩油盘附近形成的流场速度比雾滴运动速度低一个数量级,对雾化场影响较小;实验甩油盘雾化场雾滴的峰值粒径为20μm,占比20%~30%,随着转速的升高,雾化粒径索特尔平均直径(SMD)减小,且雾化场沿轴向集中,雾化锥角减小。在同一转速下随着距离喷嘴出口高度的增加,雾化粒径SMD增大,且随着转速的升高,增大的幅度减小。

Fe_2O_3添加对钛基SCR催化剂表面硫酸氢铵分解行为的影响规律

采用共沉淀法合成了TiO_2及TiO_2-Fe_2O_3载体,并对硫酸氢铵与上述载体之间的相互作用及硫酸氢铵的具体分解行为进行了研究.结果表明,催化剂载体表面含硫官能团主要以双齿硫酸盐的形式存在,含氮官能团以铵根离子的形式存在.当硫酸氢铵沉积于催化剂载体表面时,由于硫酸根离子具有较强的电负性,Ti原子及Fe原子处于电子缺失状态.对于TiO_2载体,硫酸根离子主要与Ti原子相连;而对于TiO_2-Fe_2O_3载体,Ti原子及Fe原子均为硫酸根离子主要的附着位点.采用热分析方法及原位红外对硫酸氢铵在TiO_2及TiO_2-Fe_2O_3载体表面的分解行为进行了研究,发现铁氧化物的添加显著促进了硫酸氢铵在低温区间内的分解行为;与铵根离子相比,硫酸根离子具有更高的热稳定性.催化剂稳定性测试结果表明,铁氧化物的添加显著提高了低温抗硫抗水性能,为实现低温SCR技术的工业应用提供了理论基础.

废弃物焚烧飞灰中持久性自由基与二噁英及金属的关联探究

环境持久性自由基稳定性强,在二噁英生成反应中发现其存在.为了研究实际废弃物焚烧飞灰中持久性自由基的特性,对6个不同焚烧厂布袋飞灰分别进行了持久性自由基、二噁英以及金属检测,结果表明天津医疗废物焚烧飞灰、江西南昌生活垃圾焚烧飞灰和浙江兰溪生活垃圾焚烧产生的碳黑、炉渣都含有持久性自由基.其中天津样品信号最强,检测到羟基自由基、以碳原子为中心的自由基及半醌类自由基3种信号.对比各个样品的二噁英毒性当量(以I-TEQ计)发现,江西南昌飞灰样品的最高,高达7.229 4 ng·g^(-1),而自由基信号最强的天津样品的二噁英毒性当量却仅有0.092 8 ng·g^(-1),自由基信号强弱与二噁英含量并未表现出明显的数值关系.同时样品中持久性自由基自旋浓度随着金属质量分数比重的升高也呈现升高趋势,以Al、Fe、Zn变化情况最为明显,可见自由基信号强弱与金属存在一定的关联性.此外,Zn在天津样品中含量最高(0.813 7%),是其他样品的数倍,同时该样品含有较高浓度的以氧为中心的自由基,可以推测金属Zn对持久性自由基的形成影响较大,且易形成半衰期长的自由基类型.

基于TDLAS技术测量高温环境中CO_2的温度和浓度

基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术,研究了高温环境中CO2温度和浓度的测量方法。选取位于4996cm-1附近的CO2吸收谱线作为高温环境中对CO2温度和浓度进行测量的目标谱线对。对气体吸收池内不同温度(873~1273K)、不同CO2体积分数(4%~10%)的CO2/N2混合气体的温度以及CO2的浓度进行了在线测量。结果表明:测量温度与设定温度的平均偏差为2.07%,峰值偏差为3.49%;测量得到的CO2浓度与配比浓度的平均偏差为2.25%,峰值偏差为4.75%。该测量方法精确可靠,为高温环境中CO2的测量提供了一种新的技术手段。

基于中红外激光吸收光谱的低浓度一氧化氮测量

基于中红外可调谐二极管激光吸收光谱技术研究了实现高信噪比低浓度一氧化氮(NO)的测量方法;选取谱线强度较高的1926cm-1附近的中红外NO吸收谱线,利用带间级联激光器(ICL),使用波长调制法在常温下对NO进行测量;通过改变ICL的调制参数,分析了调制电流在3~25mA范围内变化时,体积分数为0.46×10-4~1.31×10-4的NO气体的测量结果及信噪比。结果表明:当设定调制电流为11mA时,信噪比最佳;对体积分数为0.5×10-5~2.0×10-5的NO进行测量时,测量结果具有较高的信噪比。

基于固定波长法吸收光谱技术的CO2温度测量

可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)是一种测量气体浓度和温度的非侵入式测量方法,通常需要在整个谱线上进行扫描,扫描过程中可能存在其他谱线干扰,且测量速度较慢。为克服此问题,可以采用固定波长吸收光谱测量方法。为了研究固定波长法吸收光谱技术测温的效果,采用中心波长位于2.0μm附近的分布反馈式激光器,开展CO2气体温度测量实验。通过查询数据库模拟待测光谱的线型函数峰值,仿真待测工况下吸收峰值比值与温度的关系,并利用管式炉进行测量。结果显示,该方法的测量温度与设定温度具有高度的一致性,在673~1273K,测温平均误差为1.22%,证明了固定波长法直接吸收光谱技术应用于温度测量的可行性与准确性。

多孔径穿孔板控制液雾燃烧不稳定的研究

研究了一种带可调背腔的多孔径穿孔板声阻尼器的吸声特性,并通过声学模型预测了穿孔板的吸声特性。实验研究了偏流穿孔板对液雾燃烧器的燃烧室、气室内波动的动态压力及热释放率的控制效果。多孔径穿孔板存在两种孔径:小孔半径均为1.0 mm,大孔半径分别为1.5、2.0、2.5、3.0 mm。发现孔径差异过大的穿孔板消声性能不佳。但是大小孔径相近的穿孔板对腔室内的热声振荡有明显衰减效果。安装穿孔板后,燃烧室脉动压力下降59%~84%,放热波动下降47%~87%,同时火焰形态变得稳定。