降低煤气氧含量确保电捕焦油器正常运行的实施_百度文库
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降低煤气氧含量确保电捕焦油器正常运行的实施
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在聚丙烯生产过程中，闪蒸釜排放的含有大量丙烯的尾气以往放火炬焚烧，严重污染大气，浪费资源。该项目采用新型除尘器，抽真空节氮，压缩冷凝回收丙烯等先进技术建成尾气回收装置。当尾气中丙烯含量９０％以上、氧含量小于０．５％、氮含量小于１０％时，丙烯回收率大于９０％，耗电量３４８．７Ｗｈ／ｔ。该技术属国内领先，接近国际水平。可用于含不凝气１０％以下的丙烯尾气的回收。该技术对治理“三废”、保护环境、回收资源、节省氮气有重要意义，经济效益显著。
HS脱除酸性气体技术是集脱硫脱碳,硫回收为一体的气体净化方法 .溶剂是以碳酸丙烯酯为主体.加入少量的特殊添加剂,使碳酸丙烯酯脱碳工艺在不改变原 装置及工况下产生质的变化.大幅度脱除硫化物(包括有机硫),脱硫效率比碳丙 溶剂提高数十倍,在原料气中H2S含量≤200MG/M^3时 ,化气总硫可≤0.1PPM,常解CO2气中H2S≤7,MG/M^3.HS溶剂将吸收的硫化物迅 速转变为可溶于该溶剂中的单质硫,又可方便有效地从溶剂中分离出来.CO2净化度增加20左右.抑制原溶剂对碳钢的腐蚀.以煤原料生产合成氨 ,尿素及低碳醇生产中,至今尚无有效简的硫化物脱除方法特别是有机.虽设置多道脱硫,合成气中总硫仍难达到0.2PM.现已有10家工厂采用HS技术 经济效益显著.邹城氮肥厂(8万吨氨/年)使用该技术后创效益约300万元,若全国1/3厂家使用该技术,效益可达10000万元.
本文以一家生产实心砖和空心砖砖厂为例,叙述了将沼气作为燃料应用到窑炉及干燥室的工艺过程.
课题来源与背景：粘胶纤维生产过程排放废气，属于剧毒物质，严重地污染大气质量和危害人们的身心健康。因此，化纤行业环境治理的任务实施意义重大，且符合国家“节能减排”政策。
技术方案及性能指标：在我公司工业园区内新建设的年产5万吨特种纤维生产线上实施的废气处理工程。该项目是将国外处理含硫化物气体（主要成份H2S、CS2）的自控技术进行消化和吸收，对其生产工艺处理装备进行优化和改进，对关键技术进行攻关研究，全部采用国产化技术的生产线，可使污气的回收率达到国外技术水平，并且投资减半，处理能力提高一倍。CS2回收率：98-99% ，H2S的回收率大于99%；NAHS产量：2200吨/年，CS2回收量达到4000吨/年。
技术的创新与先进性：（1）自控系统设计及自控设备的国产化。将油压传动改为气动传动，进口油压阀全部改用国产气动蝶阀。（2）所用自控阀门密封性的研究攻关。将阀门密封面由原有三层密封改为六层密封，大大提高了阀门的密封性能和耐腐蚀性能。（3）采用多级逆流式H2S气体的吸收方式。（4）形成具有自主知识产权的废气回收技术。此技术在国内达到先进水平。　　技术的成熟性：（1）此项目可为我国粘胶行业在废气回收利用方面培养出大批的技术骨干，并形成可供行业推广的示范基地。（2）在废气回收利用的自控系统设计及自控设备等方面实现国产化的核心技术。（3）获得独特的多级逆流式H2S气体的吸收方式的核心技术。（4）形成具有自主知识产权的技术，申报一项国家专利。
此技术的适用于粘胶纤维生产的大气污染环境治理。
技术的安全性：将国外所有自控阀门均采用油压阀，体积大、要求油压力高（18-25KG），若油压系统发生故障具有一定的污染及危险性。对此我们将油压传动改为气压传动，可有效提高了安全性能。　　应用情况：投资风险低。此项目是引进芬兰技术，我们通过大量的调查、研究，更新了工艺路线，优化了设备配置，所有设备、自控系统国产化，使项目投资13000万元控制在6500万元人民币以内，大大降低了投资风险。
另外尾气所回收的CS2用于生产过程，降低了CS2的加入量，从而降低了生产成本；由H2S生产出的NAHS副产品还可销售，所以基本无成本风险。2009年应用情况经济效益显著，新增利税464万元。
此成果技术于2010年获得昌吉州科技进步一等奖。
化工、动力和环境等领域与学科的交叉已经成为当代能源科学发展的趋势。寻求资源、能源高效利用的有效途径与方法，逐步成为人类可持续发展的重要问题之一。本学位论文依托国家自然科学基金及973项目等科研任务，研究单一能源输入以及多能源互补的多联产系统中的若干问题。主要包含以天然气重整为案例分析化学能梯级利用在化学反应过程中的应用，以及基于此提出的新型多联产系统开拓研究两个层面。　　
从化学反应动力学结合化学热力学角度出发，建立了天然气重整过程所需要外界提供的时间能耗与反应进度之间的关系式；从吉布斯自由能前后变化角度出发，分析了重整过程吉布斯自由能的变化与反应进度之间的关系。计算与分析结果表明，当重整率比较高(＞0.6)时，单位天然气重整所需要的能耗和时间大幅增加，而吉布斯自由能将大幅降低，这将会导致单位天然气的平均重整代价骤然增加。这种现象普遍存在于其它很多基元反应非零次方的化学反应过程，可以将适度反应潜在节能拓延其应用范围到其它化工生产领域以及动力领域，通过耦合化工与动力两个生产过程，可以突破传统化工系统追求单一产品转化率所带来的单位产品高能耗的弊端，实现燃料化学能、物理能的综合梯级利用。　　
研究提出天然气部分重整的甲醇动力串联型多联产系统。该系统的特点为：依据化学能梯级利用原则，该系统采用了天然气部分重整，降低单位合成气的生产能耗；根据“组分对口、分级转化”系统集成原则，将合成气中适合甲醇生产成分用于化工生产进行资源化利用，剩余成分作为动力系统燃料进行能量化利用。对此系统进行火用平衡分析表明系统的关键过程为重整过程和甲醇合成过程，并通过图像火用(EUD)分析揭示过程内部能量释放、交换以及蕴含的节能潜力。与分产系统进行性能比较，采用该多联产方式生产同样的甲醇和电力时，可以实现节能5-10个百分点。针对可再生能源中生物质能所特有的碳氢结构特点，提出了以生物质气化为龙头的甲醇动力串联型多联产系统。该系统将化工生产过程与热力过程有机结合起来，通过先资源化利用后能量化利用逐级释放生物质能，从而实现了生物质化学能、物理能的梯级利用。与生物质基甲醇分产与动力分产火用效率仅有44％和41％相比，该多联产系统通过调节未反应气的循环量，在输出化动比0.6-1.8之内，能够获得7％-10％的节能率以及44％-49％的系统火用效率。　　
根据天然气资源和生物质能源二者不同碳氢比例成分特点，提出了天然气与生物质互补的甲醇动力串联型多联产系统(包含两种方案)。在该多联产系统中将天然气一水蒸气部分重整造气和生物质气化造气结合起来，通过纯物理混合的方式实现了甲醇合成气的最佳碳氢配比，并利用适度反应潜在的节能优势耦合了甲醇生产与电力生产过程。不但实现了天然气和生物质的碳氢组分互补，还实现了合成气化学能的梯级利用。对该多联产系统进行性能分析表明，在甲醇合成气一次性通过系统中，天然气与生物质的输入比在0.5-8范围内变化时，系统能够获得8-10％的节能率；在未反应气采取部分循环时，系统能获得9.5％上的节能率。
随着电子和信息行业的迅速发展，以及电子电气产品的生命周期日益缩短，随之而产生的废弃印刷线路板的数量也十分巨大。印刷线路板成分复杂，通常含有30％的有机树脂，30％的难熔氧化物以及大约40％的金属，其中铜的含量约占20％，具有较高的资源回收价值。同时印刷线路板中含有的重金属(铅、汞、铬、镉等)和含溴阻燃剂对环境具有潜在危害，处理不当将对人类和环境造成严重影响。　　
熔融盐气化技术利用熔融盐的高传导率和强氧化性，为有效的分解线路板中的树脂，破除有机含溴阻燃剂，防止有机污染物的排放提供了可能的技术途径。同时，熔融盐气化技术将印刷线路板中的金属和无机物滞留在熔融盐内，通过对熔融盐的进一步处理可以有效的回收金属。本文在广东省自然科学基金的资助下，开展印刷线路板熔融盐气化和金属回收实验研究，考察印刷线路板熔融盐气化过程的热分解特性和产物特性，溴迁移脱除规律以及金属分布回收规律。　　
首先采用TG-FTIR联用技术和PY-GC/MS技术对溴化环氧树脂印刷线路板的热分解过程进行了在线分析，研究结果表明：溴化环氧树脂印刷线路板热解过程首先发生溴化结构的裂解，主要产物包括CO、丙酮、溴甲烷、溴苯酚、2，6-二溴苯酚等，非溴化结构的裂解发生在较高的失重温度，生成苯酚，P-异丙基苯酚、P-异丙烯基苯酚、邻甲基苯酚、对甲基苯酚等酚类物质。　　
在小型熔融盐反应器中考察两种混合熔融盐对于印刷线路板热分解过程和产物特性的影响。研究结果表明熔融盐的存在可以大幅提高热解过程碳的气相转化率，减少液体产物产率。在未添加熔融盐的条件下，热解终温为900℃时，碳的气相转化率为3.5.94％，液体产物产率为28.29％。添加NK(71％NA2CO3-29％K2CO3)盐后，热解终温为700℃时，碳的气相转化率为40.76％，液体产物产率为22.34％。添加NN(8.3％NA2CO3—91.7％NAOH)盐后，碳的气相转化率达到59.36％，液体产物产率减少为6.88％。元素分析结果表明熔融盐的存在可以减少固体残渣中的含碳量，而液体产物的H/C比为1.12～1.20。　　
在熔融盐气化炉中进行印刷线路板气化实验，实验结果表明印刷线路板在熔融盐气化炉内裂解主要气体产物为H2和CO，两者的体积占产气总体积的70％，随着空气当量比增加，气体产率和碳转化率随之增加，产气热值随之减少，气化效率先增加然后减少，在20％当量比达到最大值94％。液体产物的主要成分为苯酚、2-甲基苯酚、萘等，表明线路板在熔融盐气化炉内的反应过程中，苯环结构上的长链烷烃脂肪烃支链得到脱除，苯基C6H5-O的断裂得到加强，同时发生部分芳构化反应。　　
对溴化环氧树脂印刷线路板熔融盐气化和管式炉热解过程中的溴分布规律进行研究，结果表明气化过程中，熔融盐吸收的溴含量占物料含溴量的73.8％，而气体产物的含溴量仅占物料中含溴量的0.006％。而印刷线路板管式炉热解后，物料中的溴主要分布在液体产物中，热解温度为500℃时，液体产物中测得的溴占物料含溴的85.1％。　　
对印刷线路板熔融盐气化过程中金属在熔融盐内的滞留和分布情况进行考察。结果表明90％以上的CU、AL、CA、CD、CO、MG、SB、SN、ZN等金属滞留在熔融盐内部。滞留的金属大部分分布熔融盐底部，AL、CU、CO、SB、SN在熔融盐纵向底部的3、4层中的分布量达90％以上；MG、PB和SE在底部3、4层的分布量也在70％以上。利用金属和非金属成分在不同纵向高度上的分布区别，可以回收得到富集度较高的金属富集体。如纵向4层的总金属含量达到92.76％，且其中的铜含量达到78.06％，AL含量达到9.89％。　　
最后对印刷线路板的熔融盐气化反应过程建立反应动力学模型，并利用模型对印刷线路板熔融盐水蒸气和二氧化碳气化反应体系进行模拟计算，计算结果表明：当水蒸气/物料质量比为0.25时，气化效率达到最大值89.7％，H2体积含量达到51.6％，CO体积含量达到36.8％，气体热值为17630KJ·M-3。当二氧化碳/物料质量比为0.55时，气化效率达到93.2％，CO体积含量达到65.7％，H2体积含量达到26.8％，气体热值为16270KJ·M-3。
该课题研究了用燃烧-吸收法净化氧化铝厂的硫化氢废气.中国长城铝业公司(郑州)氧化铝厂生产过程中产生浓度较高的硫化氢废气,如直接排放会对周边环境及厂区工人造成恶劣的影响.该文针对该公司实际情况,综合考虑hs治理技术的可行性及经济性,在实验研究的基础上为该厂开发了投资少、运行费用极低的燃烧法.氧化铝厂的含hs废气,经过燃烧将其转化成so,其转化率接近100﹪,hs燃烧过程热量可自求平衡,hs经燃烧后的高温气体经换热器冷却,再用文丘里式喷射吸收器和脱硫空塔进行两级串联吸收,所用吸收液是该厂赤泥附液(废碱液),由于氧化铝生产处于一个碱性的大环境中,生产过程产生大量的废碱液,如赤泥洗涤过程中产生含碱量较高的显泥附液,为废碱液吸收净化酸性废气提供了一条可行的途径.
过程控制在解决堆肥反应问题中扮演着重要的角色.该论文试图从堆肥过程动力学模型、堆肥生产过程自动监控系统的设计、人工智能控制系统在堆肥生产过程中的应用三个方面展开,对城市生活垃圾堆肥生产过程控制技术理论与方法进行初步的研究和探讨.堆肥过程动力学模型的研究能对过程机理有较深了解,从而优化过程控制水平,提高生活垃圾堆肥速率.该文在前人对堆肥过程模型研究的基础上,结合实验,以反应过程中涉及的关键控制因子温度、含水率、氧气含量作为研究对象进行模型描述,为后续的最优控制预测和计算机模拟提供基础.通过对上海某区生活垃圾综合处理厂垃圾处理工艺流程的探讨和分析,尝试提出了一套堆肥生产过程自动监控系统,该系统能实现对堆肥中关键控制因子氧气、温度、含水率的实时监控,能有效地提高处理效率,缩减堆肥周期,提高堆肥产品的质量.与传统的过程控制理论不同,人工智能控制理论作为一种新兴的过程控制理论其优越性和解决问题的能力是其它所不能比拟的.尽管人工智能控制理论已成功的应用到一些工业过程领域中,但在堆肥生产过程中还从未应用过.该文仅限于对人工智能控制系统做了简要的介绍,针对其在堆肥生产中的应用提出了一些初步构想.对于城市生活垃圾堆肥生产过程控制技术理论与方法的系统研究在国内外都还是初步发展阶段,具有挑战性.该文所做的还只是尝试性的研究探讨工作,要想继续深入下去还有许多相关工作要做.
随着环保要求的迫切和化石能源的日益短缺，氢能作为清洁高效的可再生能源受到人们的普遍重视。目前通过基因工程和代谢调控手段改造产氢生物，是生物制氢领域的研究热点。本文以高效产氢细菌产气肠杆菌enterobacteraerogenesatcc13408为主要研究对象，对其产氢代谢途径中的相关基因进行了以下研究：
克隆阴沟肠杆菌e.cloacaeiit-bt08的铁氢酶hyda基因，并在大肠杆菌e.colibl21、产气肠杆菌e.aerogenesatcc13408和阴沟肠杆菌e.cloacaecicc10017中实现异源表达，重组后细菌的产氢量均有不同程度的提高：使原本不产氢的e.colibl21氢气产量达到0.5molh2/mol葡萄糖，使产气肠杆菌的氢气产量从原菌的1.19molh2/mol葡萄糖提高到2.31molh2/mol葡萄糖，使阴沟肠杆菌的氢气产量从原菌的1.286h2/mol葡萄糖提高到2.545molh2/mol葡萄糖。
fhla基因是产气肠杆菌甲酸，氢裂解酶系统fhl的转录激活蛋白，本文通过设计简并性引物和genomicwalking技术，成功克隆了fhla基因，完整的orf全长2073bp，编码690个氨基酸。fhla成功地在产气肠杆菌中实现过量表达，重组后的细菌的产氢能力由原菌的1.23molh2/mol葡萄糖提高到了1.48molh2/mol葡萄糖，提高了20.36％。
产气肠杆菌氢酶属于典型的[nife]氢酶，由多亚基共同组成。本文扩增出e.aerogenesatcc13408的hyc操纵子全长，共有9个亚基的orf，其中hyce、hycg分别编码氢酶的大、小亚基，hyce和hycg基因的过量表达使产气肠杆菌的底物产氢潜力由1.14molh2/mol葡萄糖提高到了2.05molh2/mol葡萄糖和2.08molh2/mol葡萄糖，分别提高了80.1％和82.65％。
蓝藻synechocystissp.pcc6803的hoxefuyh基因全长6493bp，由e、f、u、y、h共5个亚基组成一个nad-还原型氢酶操纵子。本文克隆了蓝藻synechocystissp.pcc6803的hoxefuyh氢酶基因，并在产气肠杆菌中表达，结果表明：蓝藻hoxefuyh蛋白的异源表达提高了细菌的产氢能力，最大产氢速率和累积产氢量均比原菌有较大幅度提高，其中，表达f和u亚基的重组菌株e.aerogenes/hoxfu的产氢量最高，从未重组前的1.14molh2/mol葡萄糖提高达到2.29molh2/mol葡萄糖，最大产氢速率达到113.4ml·l-1·h-1，表达u、y和h亚基的重组菌株e.aerogenes/hoxuyh的产氢量最少，从未重组前的1.14molh2/mol葡萄糖提高到1.82molh2/mol葡萄糖，最大产氢速率为41.6ml·l-1·h-1。但是目前蓝藻氢酶重组后的作用机制还不清楚，有待于进一步的研究。
未来氢能大规模利用的关键问题之一是规模廉价制氢技术的开发。我国的石油和天然气资源相对匮乏，煤炭储量较为丰富。因此，在未来相当长的一段时间内，煤气化仍将是大规模制取氢气的主要途径。目前常规煤气化过程得到的是H2、CO和CO2为主的混合气，需要通过净化、变换和分离工艺才能得到洁净的氢气，工艺复杂。
本论文旨在利用超临界水(SCW，SUPERCRITICAL WATER)的物理和化学特性，以褐煤为反应原料经SCW气化制取氢气，同时考察SCW与煤反应的固相产物的性质，探讨其制取多孔炭材料的可行性。利用连续SCW反应装置，初步考察了小龙潭褐煤的反应特性，为过程放大积累经验和提供基础数据，主要取得以下结果：
1.CA(OH)2对褐煤制氢过程的影响加入CA(OH)2可以有效固定气相产物中的CO2，同时促进碳气化率和H2产率升高。在600℃、25MPA的条件下，当CA/C摩尔比为0.45时，气相产物中的CO2趋于完全固定，H2产率比CA/C比为0时提高2.5倍；随温度和压力升高，碳气化率和H2产率逐渐增加；CA(OH)2对煤气化过程也具有催化作用，在高温、高压下此作用更加显著。
2.KOH对褐煤制氢过程的影响SCW反应环境下，在水煤浆中添加4.1WT%的KOH作催化剂，可以使碳气化率提高8.5%，H2产率由135.4 ML/(G DAF COAL)提高到239.1ML/(G DAF COAL)； 随温度升高，H2产率逐渐增大，650℃时达到287.8 ML/(G DAF COAL)，是500℃时的5.4倍；操作参数的变化对KOH的催化性能有一定影响，高温、高压下，KOH对煤气化过程的催化作用更为明显。
3.氧化剂双氧水对制氢过程的影响考察了H2O2对小龙潭褐煤在SCW中反应制氢的影响，以H2O2作为氧化剂在一定的范围内可提高褐煤制氢系统的碳气化率和氢气产率，减少焦油产生量，在一定程度上可以内部供热。部分氧化环境中，随O/C增大，碳气化率是
一直增加的，但这不代表氢气产率一定会增加，可能受反应器形状设计及原料的反应活性的影响。关键词：褐煤；超临界水；氢气；热解；气化；CA(OH)2； KOH
随着电子废弃物的飞速增长以及所带来的环境问题日益凸显，电子废弃物的资源化以及安全处理已经越来越受到各国的重视。因此，开展有关电子废弃物处理研究，明确电子废弃物处理过程中产物的类型，对实现电子废弃物的资源化以及污染控制，具有十分重要的意义。
针对我国南方局部地区电子废弃物处理场地严重环境污染问题，本论文通过资料收集和现场调研，分析比较传统的电子废弃物处理工艺，明确民间废电路板等处理典型工艺和关键产污环节，在此基础上以废电路板、废电线为实验材料，确立实验室模拟民间处理工艺实验方案。
运用热重分析仪．傅立叶变换红外分析仪联用系统(tg-ftir)分析废电路板、废电线热失重特性以及其热处理产物官能团结构特征，结果表明，废电路板热解过程剧烈失重阶段处于300℃～400℃，在该温度段约失重20％；而废电路板焚烧过程在250℃～520℃存在2个剧烈失重峰，共约失重40％。废电脑电线热处理过程存在2个剧烈失重阶段，第一失重阶段处于250～340℃，该温度段失重约45％：第二失重阶段处于420～520℃，该温度段失重约10％。电子废弃物热处理过程中，首先发生阻燃剂受热分解，生成卤代物以及其他有机化合物，随着温度的升高，有机聚合物发生c—c、c—h、c—o断裂生成烷基苯酚、芳香族化合物。
利用管式炉实验系统，分别模拟了废电路板、废电线的焚烧和热解过程，并运用气相色谱-质谱联用系统(gc-ms)、运用高效液相色谱(hplc)对该过程产物成分进行了分析。结果表明，废电路板热解液体产物主要为苯酚、对异丙基苯酚及其含其他官能团芳香族化合物，热解气体主要为丙烯等小分子烷烃以及二氧化碳、溴甲烷等，固体残渣主要是玻璃纤维。废电路板焚烧过程中，其液体产物主要是苯酚、溴苯酚、对异丙基苯酚等，气体产物主要是二氧化碳、丙烷以及丁烷等，而这些有机物的存在，分析认为可能是样品燃烧不充分引起的，温度没有达到化合物的燃点，其受热时候产物仍然是以热解的形式析出。废电线热解液体产物主要为苯酚、联苯、萘等含有一个或多个苯环的芳香族化合物以及有机氯化物；热解气体产物除二氧化碳和小分子烃类物质外，还含有氯甲烷、二氯甲烷等有机氯化物，同时还伴有大量hcl的产生。
在化石能源逐渐耗竭中，能源问题的重要性越来越突出，而清洁燃料—氢能逐渐成为人们研究的热点，尤其是以富含碳水化合物的废弃物质为基质进行的生物产氢，由于在产生清洁能源的同时实现废弃物的治理和减排而受到广泛关注。
本文针对餐厨垃圾厌氧消化产氢的特点，主要研究了添加添加剂以后，厌氧消化体系条件的优化，包括添加剂的最佳添加比例、反应温度、氨氮浓度、含盐量等；考察了不同接种污泥条件下，微生物种群演替过程；测定了水解酶活性，探讨了复合碱剂促进产氢过程的机理。主要研究成果如下：
(1)添加表面活性剂与酶的混合物能够抑制产甲烷菌等耗氢菌的生长，提高体系氢气的产量。添加剂的最佳加入量为接种污泥投加量的4％，试验获得的最大氢气浓度为50％，最大氢气产量为114.5mlh2/gvs。
(2)提高温度能够明显加快氢气产生的速度并缩短停滞时间，从而能够减少反应器的体积；对三种温度下氢气累积体积浓度采用gompertz方程进行数学模拟结果表明：反应温度为50℃的体系，几乎没有氢气产生；35℃条件下，反应停滞时间仅为4.3h，比25℃时缩短9.7h，而且35℃可获得7.09ml/h·gvs的产氢速率。此外，产生相同的氢气，35℃条件比25℃下需要的时间缩短了大约70h，因此实际应用中，应该选择35℃作为反应的温度。同时，要控制体系初始含水率90％左右。
(3)以微生物生长动力学为基础，推断出氢气含量的变化与产氢菌的变化之间存在dy/dt=kdx/dt的比例关系，其系数k为产氢菌的产氢活性的表征。并通过试验进行模拟得出表示产氢细菌的比增殖速率及衰减常数的系数μmax=0.0467，kdc=0.0258及产氢菌产氢过程迟缓期、指数期、稳定期、衰亡期的k分别为0.314、0.314、0.000、-0.782。并且，也可根据dy/dt来判断产氢菌生长的各个阶段及体系中微生物菌群的优势程度。
(4)在常温下，餐厨垃圾的酸化是一个快速的过程，如果以ph为指标，那么经过一天ph就降低到4.5左右：含水率在2～3天的时候降到最低，然后升高，相应地，vfa的浓度也在第三天达到最高值8g/l，然后逐渐下降。根据酸化餐厨垃圾的产氢结果可得出，初始ph值是影响餐厨垃圾厌氧消化产氢的重要因素，将初始ph调节到9.0可显著提高氢气的产量。
(5)当na+浓度为5.03～14.41g/l时，体系的比氢气产率大大提高，其中，当na+浓度为9.83和14.41g/l时候，最大的比氢气产率为154.8mlh2/gvs，但当na+浓度超过20g/l时，氢气的产率则迅速下降，因此，在试验中调节ph的过程中，要实时监测na+浓度。
在一定浓度范围内(3.58g/l～7.89g/l)，氨氮对产氢有促进作用，当氨氮浓度为6.24g/l时，得到最大的氢气产率126.8mlh2/gvs，当氨氮浓度大于7.89g/l时，对产氢有抑制作用；当氨氮浓度为5.93g/l时，反应的延迟时间达到了13.64h，因此综合考虑氢气产量和效率，应该控制体系的氨氮浓度低于6g/l。
(6)不同微生物来源下餐厨垃圾厌氧消化产氢过程是不同的，其中，好氧污泥是最好的产氢微生物来源，而颗粒污泥由于在厌氧条件下驯化，其中的甲烷菌活性很高，产氢菌数量很少，矿化垃圾与餐厨垃圾混合后的产氢效果不佳，矿化污泥在与污泥以及餐厨垃圾共同混合的体系，氢气的产量大大提高。pcr—dgge结果分析表明，在生物制氢反应过程中，矿化污泥体系和矿化垃圾体系中微生物群落经历了明显的演替过程，而污泥体系中产氢菌属几乎没有变化，一直存在，是一些生态幅比较广泛的种属。
(7)加入添加剂的体系，水解酶的相对活力有了很大提高，促进了餐厨垃圾厌氧消化中的水解过程，同时，抑制了耗氢菌(主要为产甲烷菌)的生存，还为产氢过程提供了ph缓冲作用，提高了氢气的产量。
天然气水合物作为未来新的替补能源已越来越受到人们的重视。目前，国内外对天然气水合物开采方法的研究主要是降压法，而对热激励法的研究非常少，且建立的模型中一般未考虑过渡区和逆反应引起的相变影响。所以，进一步发展考虑相变过程的水合物开发理论模型，深入研究水合物降压开采和热激励开采过程中的渗流特性，对水合物开发的机理认识和工程应用都有指导意义。
本文的主要研究工作和主要结论可归结为以下三个方面：
1.为了获得水合物开发过程中更符合实际情况的渗流规律，我们基于水合物分解动力学理论，将整个地层分为近井地带的完全分解区、过渡区和远井地带的未分解区，建立了三区两相渗流新模型。该模型中考虑了水合物储层中热对流和热传导影响、水合物分解过程中的吸热影响、以及水合物分解后由于温度降低再合成水合物的相变过程和相变影响。
2.在降压法开采过程中，地层温度和压力分布曲线被明显地分为三段，温度和压力值呈下降趋势，气体的产量和渗流速度也随时间逐渐减小。从能量传递的方式来看，过渡区中主要是岩石骨架的热传导作用，而在完全分解区，水合物已被全部分解，热量传递的主要方式是热对流。
3.在热激励法开采过程中，由于逆反应作用的影响，天然气产量出现明显的周期性变化趋势，而且随着时间增长，每个变化周期内的天然气产量峰值逐渐减小，变化周期加长。地层压力在过渡区发生跳跃，而地层的温度场由于水合物的分解吸热呈单调的递减趋势。
此外，参数敏感性分析表明，地层渗透率、孔隙度、岩石导热系数、边界加热温度等是影响天然气水合物分解过程中的渗流特性、以及地层温度场和压力场分布规律的主要因素。
@@关键词：天然气水合物；降压法；热激励法；逆反应；过渡区；周期变化
氢的转化利用情况对于化石燃料多联产系统的能量集成特性影响十分重要.通过关联氢与多联产系统目的化学品的转化速率以及过程的变,本文提出了一种新的用于氢工艺过程能量分析和集成的图式分析方法——流量-变图FED.该方法可以直观、简明地描述复杂系统中氢或含氢化学品量改变所引起的热力学代价。本文介绍了FED的特点,提出了使用FED的启示性准则,并将该方法应用于天然气基乙炔多联产集成系统,新系统的内部损失比传统分产工艺减少了16.2％,H2消耗量减少了15.7％。
填埋法是我国处理垃圾的主要方法，填埋过程中所产生的填埋气（LANDFILL GAS）一方面会对环境造成种种污染和破坏，另一方面又是可以加以回收利用的清洁能源。因此，研究垃圾厌氧填埋过程的产气规律，对我国垃圾填埋气污染控制与回收利用工程实践具有重要意义。　　
本文采取实验室模拟和破坏实验相结合的方式，研究了厌氧填埋过程中垃圾气相、液相和固相中各关键指标的变化规律。其中液相重点监测分析垃圾酸化阶段的产物乳酸和挥发性有机脂肪酸（VFA）各组分，固相重点监测分析垃圾厌氧降解过程中含水率和挥发性有机质的变化，并且与气相中气体产生速率、产生量和气体成分变化联系起来，得出了以下主要结论。　　
通过对各填埋柱气体产生量、产生速率和气体组成成分的监测和分析表明：在渗滤液原液回灌条件下的垃圾厌氧填埋产气过程中，产气速率将出现两个高峰，第一个高峰是基于O2耗尽和水解酸化的产CO2高峰，第二个高峰是产CH4高峰，产气过程存在一定的停滞期。　　
通过对填埋柱产生渗滤液的各项指标，尤其是酸化阶段产物浓度的监测和分析表明：对于有渗滤液原液回灌的垃圾厌氧填埋来讲，垃圾的厌氧降解过程是水解酸化与甲烷化过程相互不平衡的结果；以厨余垃圾为主的垃圾填埋产生渗滤液中初期乳酸浓度呈线性增长并占主要优势，并且此阶段高浓度的乳酸对VFA的产生有一定抑制作用；VFA中各有机酸的降解速率遵从以下规律：丁酸>乙酸>丙酸，其中丙酸降解速率最慢，是整个厌氧过程中的限速步骤；而作为产甲烷过程中的重要前体物质，乙酸的浓度与产甲烷速率直接相关，并且产甲烷高峰的出现与乙酸浓度的降低存在一定滞后性。　　
通过破坏实验对填埋柱固相含水率和有机质的监测和分析表明：渗滤液回灌能使填埋层内的含水率维持在55％-65％之间，更有利于垃圾的降解产气过程；垃圾中有机质的降解主要发生于垃圾填埋前期，而随着垃圾填埋时间的推移，其挥发性有机质下降的速度将越来越慢；对垃圾填埋过程中有机碳的变化进行了物料平衡分析，确定了酸化阶段和甲烷化阶段气相转化系数的求解方法。
柴油机进气道结构和形状是影响柴油机混合气形成和燃烧的重要因素，对发动机的动力性、经济性和排放性能有着重要的影响。本文应用cfd数值模拟方法和气道稳流试验台对某柴油机的螺旋进气道进行研究，具体内容如下：　　 首先，通过布尔运算，实现了进气道的三维实体造型；应用fire软件开展了气道稳流试验条件下气道—气门—气缸内流场的cfd模拟和试验，进行了气道内部的详细流场分析，验证了cfd模拟计算评价气道性能的可行性。　　 其次，对该螺旋进气道的主要结构参数进行设计和改进，针对不同结构参数的螺旋进气道模型，模拟气道稳流试验条件下气道及缸内的三维流场；计算出不同气门升程下的流量系数和角动量流率，并给出了气道—气门—气缸内空气流动的迹线图及速度分布图。研究了螺旋进气道不同结构参数对气道性能的影响规律，结果表明螺旋进气道螺旋段是对气道性能影响最敏感的区域，为气道的结构设计改进提供了重要的理论依据。　　 最后，研究了缸盖生产过程中螺旋进气道各种制造偏差对气道性能的影响，得出了不同制造偏差，如气道倾斜、偏心及位置旋转等是如何影响进气道性能以及影响程度大小，以便在缸盖制造过程中设法控制工艺流程，减少这些误差，提高缸盖生产质量。
风冷柴油机的气缸盖热负荷往往比较高,采用排气道隔热技术可降低气缸盖的热负荷.为了尽快将这项技术从实验室走出来,转化为现实生产力,该文主要进行排气道隔热技术工程化应用的研究.另外,还通过工作过程的计算,对发动机隔热前后的性能进行了模拟.
本论文旨在构造一种能全面反映问题的物理化学仿真模型和数值计算方法，阐述稻秸秆、木屑等生物质在流化床气化炉内的反应过程。本论文着重从热力学、动力学方面对生物质在流化床气化炉内的反应过程进行模型模拟，将流化床气化炉根据其几何结构模拟为高仿真度的轴对称反应区域，使用相互耦合的多组分偏微分输运方程来表达流化床气化炉内复杂的化学反应，用场模拟的方法在navier-stokes方程组的基础上构造控制反应过程的方程组，用有限体积法离散化方程组后用simple/simplec方法求解，并进而分析了生物质输入速度、水蒸气输入速度、空气输入速度、生物质颗粒粒径等参数对产气组分的影响，并对炉内一些值得研究的现象如颗粒轨迹等做了讨论。
本论文以模型模拟为主，着眼于在实际工作中的适用性，力图从流化床气化炉结构优化、反应参数调节等方面对实验工作给予指导，以实现生物质的定向转化，最大化地高效利用生物质能源。出于实用性的考虑，本论文着重研究在空气和水蒸气的作用下，松树锯末在圆柱型流化床气化炉内的动力学表现，以及空气、水蒸气和生物质产气的流动和传播过程。
在热力学方面，本论文创新性地提出“四区域”反应模型假设，使用c语言和delphi语言，自主开发出fbgb程序。该程序采用窗口式界面，也可直接调用改写内核程序做大规模运算。通过输入若干参数值，如生物质元素组分、空气和水蒸气的输入速率以及炉内反应温度等，该程序模拟后，可以得到15个需要获得的值，如产气各组分的量、产气和焦油的热值等。本论文通过使用originpro7.5软件对模拟计算结果的分析，得到各参数对产气组分影响的变化规律，给出达到定向气化目标的相对优值条件。
在动力学方面，本论文在使用大型cfd商业软件fluent及其自带的gambit、prepdf子软件的基础上，加入模拟生物质喷射入流化床气化炉反应过程的非预混模型。本论文对动量方程做了适当的变换，以突出浮力作用；对湍流模型在浮力作用下进行修正，采用κ-ε-g模型；使用六通量辐射模型模拟产气及热能辐射过程；关键的，在模拟湍流燃烧的过程中，借用混合分数的概念，建立混合分数平均值、方差值与各项通量之间的对应列表，从而通过求解混合分数平均值、方差值的输运方程来求得反应炉内各节点的温度、产气浓度等值。模型结果的分析起到了优化反应过程、指导试验方向的作用。同时，本论文对生物质颗粒的运动轨迹做了分析，进一步完善了热力学模型建设过程中所做的“四区域”假设，对4个反应区域的定量划分具有重要意义。
随着化石能源的日益紧缺和环境污染的日趋严重，生物质能的资源化利用引起了全世界的广泛关注。农业废弃物作为我国主要的生物质能资源，其洁净高效转化技术的研究和开发对于建立可持续发展的能源系统，促进社会经济的发展和生态环境的改善具有重大意义。基于国内外在生物质热解和气化方面的研究进展及不足，本文以中国4种典型农业废弃物玉米秆、稻草、棉秆和谷壳为研究对象，深入研究了热解和气化过程中气体产物的释放规律、形成机理及焦颗粒结构的演变行为，对于深刻揭示生物质热解和气化机理具有重要的意义。　　
首先采用TG/DTG技术研究了农业生物质的热解特性，获得了生物质在挥发分析出阶段的特征参数，定量描述了升温速率对生物质热解特性的影响，建立了生物质热解的反应动力学模型。结果表明，农业生物质的热解表现出相似的规律，热分解主要集中200-500?℃。随着升温速率的增大，挥发分析出阶段的起始和终止温度、峰值温度均向高温侧轻微移动，并且主热解反应温度区间也在增大。最大热解速率随着升温速率的增大呈线性增大趋势。三组分模型可以很好地模拟木质纤维类生物质在不同升温速率下的热解行为。半纤维素、纤维素和木质素的热解活化能分别在98～114KJ/MOL、132～186KJ/MOL和21～26KJ/MOL内变化。　　
采用热解反应器与GASBOARD-3100气体分析仪/GASMET DX–4000红外气体分析仪联用技术开展了生物质固定床热解的实验研究，探讨了主要气相组分的释放特性和形成机理以及热解产物分布的影响因素。结果表明农业生物质热解的主要气体产物有CO2、CO、CH4、C2H6、C2H4和一些有机物（如甲醇、甲醛、甲酸、丙酮和酚类化合物等）。CO2和CO的释放主要是羰基、羧基和醚基等断裂和重整所致。CH4主要通过甲氧基、亚甲基和芳香环等断裂而产生。甲醇的形成主要源自于芳香甲氧基和烷基侧链γ位上的脂肪-CH2OH等基团的断裂和重整。甲醛的形成与含有-CH2OH或羧酸基的烷基侧链上C-C键的断裂有关。热解温度和升温速率对热解产物分布及气体释放特性有明显影响。随着温度的升高，热解气中CO2含量显著减小，CO含量明显增大，CH4与CO含量的变化趋势比较相似，C2H6的含量一直在减小，而C2H4含量的变化不太明显。低升温速率有利于CH4和CO2的形成，而高升温速率有利于CO和C2H4的形成。　　
利用元素分析、FTIR、IN-SITU DRIFTS、ESEM、真密度法、氮气等温吸附/脱附法等方法研究了农业生物质热解过程中焦颗粒结构的演化规律，并采用分形维数定量描述了焦颗粒内部孔隙表面形态的复杂程度。结果表明，热解温度对生物质焦的化学组成及结构特性有明显影响。高温下生物质焦中热不稳定的羟基、脂肪C-H键、烯属C=C键和羰基等基团已基本消失，而醚结构的含量也很少，生物质焦变得更具芳香性和碳质化。高温下生物质焦颗粒发生软化变形、熔融和碳结构有序化等现象，碳结构有序化进而导致了热退火和热失活现象的发生。此外热解过程中生物质焦颗粒还发生了结构收缩和孔窄化现象。热解过程中农业生物质的比表面积变化规律基本相近，在慢速热解条件下，比表面积都经历一个先增大后减小的过程，而在快速热解条件下，比表面积都经历一个先缓慢增大后急剧增大的过程。生物质/焦颗粒的孔隙表面具有分形特性，其分形特征与热解温度密切相关，慢速热解过程中分形维数与比表面积的变化趋势比较相似，而快速热解过程中分形维数与比表面积的变化趋势呈现出较大差异。　　
最后在固定床反应器上开展了生物质焦与水蒸气气化的实验研究，实时在线分析了主要气体产物的释放特性，基于吉布斯自由能最小化原理开展了生物质焦水蒸气气化的热力学模拟研究，详细探讨了气化温度、压力、水蒸气加入量和CAO/C摩尔比对气化效果的影响，并通过元素分析、FESEM、氮气等温吸附/脱附法、XRD等方法研究了气化过程中生物质焦结构的演化规律。研究表明，生物质焦水蒸气气化的主要气体产物有H2、CO、CO2和CH4，其中H2的含量最多，达到50％以上，而CH4的含量很少。热力学模拟结果表明气化反应器的最佳运行工况为温度850℃左右，H2O/C摩尔比1.5左右，CAO/C摩尔比应在2.0以上。生物质气化焦颗粒的孔隙表面具有分形特性，气化过程中分形维数与比表面积的变化趋势比较相似，均呈现出先增大后减小的变化规律。随着气化反应的进行，焦中无定形碳和脂肪侧链的含量在减小，其结构变得更加有序化，且颗粒内部晶粒直径也变得更大。
填埋法是现阶段我国垃圾处理的主要方式，垃圾填埋所产生的填埋气是一种以甲烷和二氧化碳为主要成分混合气体，会对环境和人体健康造成很大的影响，同时它又是一种可回收利用的能源，因此必须对填埋气进行利用，但是得首先研究清楚填埋气的产量和产气速率。
填埋气的产生受到很多因素的影响，虽然国外出现了一些垃圾填埋气的产气模型，但是由于我国垃圾特点和国外的有较大的差异，不能照搬使用，而国内的研究成果还不能满足实际的需要，因此必须建立起适合我国自身垃圾特点的产气模型，来为填埋气的回收利用服务。
本文在分析研究国内外有关垃圾填埋气产气模型和影响垃圾厌氧降解产气的因素基础上，从动力学角度来分析垃圾厌氧降解产气的实质，得出甲烷和二氧化碳的产气速率表达式；并通过实验室的现场实验，得到了垃圾产气量和产气速率的数据，建立了适合我国垃圾自身特点的产气模型。其主要的工作和结论如下：
①通过试验对比了温度控制和添加污水厂污泥这两个因素对填埋气产生的影响，得到：
a)当温度范围在20℃～40℃之间时，升高温度不仅能增加填埋气的总量，还能够增加其产气速率。
b)添加污水厂污泥不仅能够明显增加填埋气体的总量和产气速率，还能够大大增加其气体中甲烷的含量。
c)当垃圾自身的含水率达到或接近饱和时，在垃圾自身产生的渗滤液后再进行回灌，它虽然对渗滤液本身具有一定的处理作用，但是对产气量和产气速率却没有太大影响。
②提出我国垃圾实际产气量的计算公式。
③在实验数据的基础上，建立起了垃圾填埋气模型，并对实测值和本模型的预测值以及schollcanyon模型预测值进行了对比，结果表明建立的模型是合理可靠的，最后利用此模型计算出了重庆市某填埋场的产气速率和产气量。
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