基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的甲烷气体监测研究

设计了一种基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的甲烷(CH4)气体监测装置,该装置具有温度监测范围大、监测精度高和实时监测的优点。监测装置的激光光源为波长1650 nm的反馈式激光器,应用波长调谐与锁相放大器技术,对周围环境进行温度补偿与背景扣除,可以较准确地测量周围环境中CH4的体积分数。实验表明,当CH4体积分数小于1%时,该装置的监测精度为±0.02%;当CH4体积分数大于1%时,装置监测误差小于±0.8%,实时监测的最长响应时间为10 s。装置的温度范围为0~40℃,可满足大多数工业生产中对CH4等气体体积分数的监测需求。     

煤粉热解组分析出特性的实验研究和DAEM模拟

为研究煤粉热解各组分的析出特性,在TGA-FTIR联用实验台上对宝日希勒褐煤和包头烟煤进行了热解实验研究,对CH4、CO2、CO和HCN进行了测量,并对采用分布活化能模型(DAEM)模拟总体挥发分和各组分的析出进行了分析.结果表明,CH4的析出浓度曲线呈对称的单峰分布,而CO、CO2和HCN的析出浓度曲线不规则,DAEM模型可适用于整体挥发分的模拟,也可时CH4的析出进行较准确的模拟和预测,但不适用于CO、CO2和HCN的模拟.CH4、CO2、CO和HCN析出温度主要由各自官能团分解键能决定.宝日希勒褐煤总体挥发分含量高于包头褐煤,然而挥发分中CH4和HCN的含量低于包头烟煤.     

煤粉锅炉在线监测系统的设计与应用

利用软测量技术,通过对易测量的一次风温度、风量以及煤粉温度参数的检测,根据能量守恒原理建立了煤粉流量测量模型,并开发了相应的在线监测系统.此系统集成了实时监测、故障诊断、历史数据查询、报表查询和网络发布等功能,应用于某热电厂锅炉的监测和管理.实际运行结果证明了该测量模型的正确性和可靠性,锅炉运行的安全性、稳定性和经济性也得到了提高.     

火焰图像法计算气体层流燃烧反应动力学参数

采用本生灯实验系统对CH4/CO/空气混合的层流火焰传播速度进行了测量,并对系统进行了改进,找到了更为高效准确的火焰图像数据处理方法给出了计算预混气体层流火焰传播速度的公式,通过该公式可对燃料在特定条件下燃烧的表观活化能、反应级数、频率因子等参数进行进一步推算,并推算了该公式应用于不同燃空当量比工况时的修正因子.以CH4/CO单组分及混合燃烧为例,将模型预测结果与实验结果进行了对比,结果显示模型预测结果与实验结果吻合度高.     

基于无线ZigBee技术的电厂疏水阀门内漏在线监测

开发了基于无线ZigBee技术的电厂疏水阀门内漏在线监测系统.利用传热原理,建立了电厂阀门泄漏量定量计算方法,搭建了一套基于Zigbee技术的热电偶温度采集装置,实现了疏水阀前、后温度无线数据采集.该系统能直观方便地显示出机组运行中疏水阀前、后温度变化及各个阀门泄漏量数据.该阀门内漏在线监测系统具有施工成本较低、在线实时测量等优势,可以为电厂运行人员提供疏水阀门检修、检漏的依据和参考.     

铂基催化剂快速部分催化氧化甲烷的研究

以Al 2O 3为载体,采用浸渍法制备Pt/Al 2O 3催化剂,通过测量重整反应过程中催化剂的温度分布情况,研究了改变甲烷快速部分氧化重整反应中反应条件(反应气体预混合温度、N 2体积比例、CH 4/O 2比)对反应物的转化率及产物选择性的影响。研究发现,催化剂床层温度的上升可以促进CH 4的转化,使H 2和CO的选择性升高且H 2与CO的物质的量的比(简称H 2/CO比,依此类推)升高。N 2体积比例及CH 4/O 2比的升高,会降低催化剂床层温度,进一步造成CH 4的转化率和H 2/CO比降低,但与仅降低混合气预热温度不同的是,提高N 2体积比例及CH 4/O 2比会造成H 2和CO的选择性升高,这可能是催化剂表面的活性氧导致的。通过对甲烷在Pt催化剂上的反应机理进行了初步讨论,认为甲烷的快速部分催化氧化反应为多种反应路径共存,不同的反应条件下各种反应路径所占比例会发生变化。     

针对汽机热力系统在线性能监测平台的设计

燃煤电站中汽轮机的性能监测主要是通过对系统热平衡分析来实现,因而测点的准确性和可靠性就显得尤为重要。然而由于在线测量数据的质量往往不能满足性能监测要求,导致分析结果不够准确。针对某新型1 000 MW汽机热力系统采用一种基于性能仿真的数据调和方法,该方法基于机组设计数据,通过搭建机组仿真模型,建立监测参数之间的相互关系,通过增加系统的解析冗余度来实现机组高精度的性能监测。通过实例验证表明:使用该方法可以发现异常测点,还可以获得更为可靠准确的系统参数和整机性能。     

环境测试仪硬件设计与实现

介绍了利用SPCE061A作为主控制器，配合传感器模组设计的环境测试仪系统，该环境测试仪系统可以监测环境的光线状况，根据光线状态进行温馨提示，同时可以测量并播放环境温度值。主要分析了环境测试仪硬件硬件设计与实现。     

加压水洗沼气脱碳的实验研究

利用加压水洗提纯沼气小试实验装置,研究了进水流量、进气流量、吸收压力和吸收温度对沼气加压水洗脱碳过程中CO2去除率、CH4回收率和CO2饱和度等参数的影响。结果表明:增大吸收压力和降低吸收温度可显著提升加压水洗脱碳效果,增大进水流量和减小进气流量可以提高CO2去除率和产品气的纯度;CO2去除率越高,CH4回收率和产气率越低;当进水流量为100 m L/min、进气流量为800 m L/min、吸收温度为10℃、吸收压力为0.8~1.0 MPa时,产品气中的CO2含量可控制在3%以下,能够满足车用压缩天然气技术标准的要求。     

汽油机活塞头部侧隙的几何形状对CH排放量的影响

业已知道,未燃烧CH总排放量中平均有30%以上是在活塞头部侧隙里产生的。这篇文章摘自于作者的博士论文。主要参变量是活塞头部高度,侧向间隙以及活塞顶边缘棱角形状。为这项研究总共提供了9种不同的活塞。试验时应用具有电磁控制气体取样阀的频闪观测式排气取样装置进行测量。将该电磁阀安装在排气门后不远的排气管上,测取了排气冲程时的CH浓度曲线。因为CH浓度曲线和活塞位置之间有一定的关系,所以在排气管中便可以了解活塞头部侧隙几何形状对CH排放量的影响。     

柴油中溶入甲烷对发动机燃烧排放特性的影响

设计了几种不同甲烷含量的甲烷／柴油混合燃料,在实用柴油机上对它们的燃烧和排放特性进行了试验研究。研究结果表明,根据柴油中甲烷含量的不同,溶气对比油耗和热效率有正反两方面的影响;溶有甲烷的柴油与纯柴油相比有较长的着火滞燃期和较低的最大放热率;柴油中甲烷的溶解量越大,滞燃期越长,最高放热率越低;与纯柴油相比,溶有甲烷柴油的NOx排放降低,HC排放增加;在较高的甲烷溶解度时,NOx和烟度排放能够同时降低。     

CSTR反应器鸡粪厌氧消化中试启动研究

在中温(37℃)条件下,利用全混式厌氧(CSTR)反应器进行鸡粪废水厌氧消化启动的实验室模拟,将试验分为4个阶段(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ),逐级增加进料负荷量,研究分析各阶段影响因素。结果表明:CSTR反应器能够正常启动鸡粪废水厌氧消化,当试验各阶段(Ⅰ∶Ⅱ∶Ⅲ∶Ⅳ)进料比为1∶2∶2.67∶3.33时,相应的最高产气速率之比约为1∶1.76∶2.04∶2.46;在进料COD为25 496 mg/L,HRT为31 d时,氨氮最高浓度为2 122 mg/L左右,COD去除率为(57.5±1.93)%,每日甲烷产量(单位质量VS)为(301±6)mL/g。试验4 d后,CSTR反应器产生的沼气中CH4含量稳定在61.8%～70.1%。     

基于铁矿石载氧体25 kWth串行流化床生物质化学链气化实验研究

设计并建立了25kW_(th)串行流化床生物质气化反应器,基于此反应器,以赤铁矿石作为载氧体,开展生物质化学链气化实验研究,考察气化反应器温度、S/B、载氧体添加比例对生物质气化特性的影响。当赤铁矿占床料比例高于40%时,该气化装置的气化反应器温度保持平稳,铁矿石载氧体的再生及传热性能优良。燃料反应器出口烟气的成分为H_2、CO_2、CO、CH_4和少量的C_2H_4。随着气化反应器温度升高,气化反应器出口烟气中CO、CH_4和C_2H_4体积分数逐渐降低,相应的CO_2体积分数逐渐升高。随着S/B由0.6升高到1.4,气化反应器出口烟气中H_2和CO_2体积分数逐渐升高,CO、CH_4和C_2H_4体积分数逐渐降低。另外,载氧体添加比例增加,生物质气化反应器出口烟气中CO、H_2、CH_4和C_2H_4体积分数呈减小的趋势,而CO_2体积分数显著增加。     

两种物理吸收法在沼气脱碳中的模拟对比研究

运用化工流程模拟软件PRO/II对水洗法和碳酸丙烯酯法沼气脱碳进行了模拟对比,原料气组分按CH4为57%,CO2为40%,N2为2.8%,O2为0.2%模拟计算,结果显示两种方法在2.7,1.3,0.7 MPa的操作压力下,CH4回收率都可达到98%以上,操作压力极大影响系统运行能耗,宜根据生物天然气终端用途和CO2是否具有回收及利用价值来确定。生物天然气中CH4>93%,CO2<1.5%,N2<5%,O2<0.5%,达到《天然气》二类气及《车用压缩天然气》指标;水洗法CH4和CO2回收率略高于碳酸丙烯酯法,但碳酸丙烯酯法投资低、能耗低、操作维护简单,经济上更有优势。经净化脱碳后的沼气利用价值得到提高,经济和社会效益显著。     

基于活性炭的微波辐射CO_2重整CH_4的研究

以木质活性炭为催化剂,在微波加热实验台上进行了CO2重整CH4的实验研究,考察了活性炭的升温特性,比较了CH4裂解、CH4/CO2重整和CO2气化反应中反应气转化率,分析了反应温度、CH4与CO2物质的量比值和空气流速对重整反应的影响,测试了活性炭的催化活性.结果表明,微波辐射下活性炭床层温度迅速升高;重整反应中CH4转化率高于裂解反应,而CO2转化率低于气化反应;提高反应温度、减小CH4与CO2物质的量比值和降低空气流速均利于提高CH4和CO2转化率,同时降低合成气中H2与CO物质的量比值;初始阶段活性炭表现出较好的催化活性,40 min后活性炭迅速失活.     

Experimental Study on Measurement of Flame Temperature Distribution Using the Two-Color Method

A novel optical instrumentation system for flame characterization was developed and tested. The two-color system is capable of performing on-line measurement of flame and temperature distribution, providing temporal and spatial characterization of the combustion process. In addition, the system has the advantage of being non-intrusive. The on-line measurement of temperature distribution on a methane-air combustor revealed some interesting characteristics. When air flow rate was kept constant, an increase in CH4 flow rate would enhance the combustion intensity and elevate the flame temperature. While under constant CH4 flow rate, the increase of air flow rate would lead the measured flame temperature first to increase and then decrease. The drop of temperature might partially be caused by the heat losses due to excessive air. However, with insufficient soot particles in the flame, the temperature could be under-evaluated.     

浅析含氧煤层气脱氧提浓技术

煤层气（CBM）是富含CH4的1种清洁燃料。叙述了把含氧CBM中的CH4浓度提高到90%以上的脱氧提浓技术,指出,使用变压吸附分离技术是含氧CBM脱氧提浓比较先进、安全、经济的工艺技术。     

CH4/H2S在TiO2纳米通道中吸附分离的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了CH_4/H_2S混合流体在TiO_2纳米通道中吸附分离的过程。结果显示,TiO_2纳米通道对H_2S的吸附分离能力大于其对CH_4的吸附分离能力。当体系施加电场时能够一定程度提高纳米通道对H_2S的吸附分离能力,但是随着电场增强,分离能力提升不大,表明电场的影响是有限的。而通道内壁TiO_2粒子振动条件下吸附分离效果也比壁面粒子固定不动时的效果好。根据研究,建议在一定的电场强度下采用TiO_2纳米通道分离吸附CH_4/H_2S混合流体,降低天然气中H_2S的浓度。     

EXPERIMENTAL STUDY ON PLASMA-ASSISTED MASS CONVERSIONS OF CO2 PURE AND (CO2 + H2) MIXTURE MOLECULES

Experimental trials have been carried out on plasma-assisted mass conversions associated with carbon dioxide, which is too stable to react chemically under normal conditions. First, pure gas molecules of CO were charged into a plasma reaction furnace containing a dc 2 glow discharge field between two electrodes of a circular anode and cathode emitting thermal electrons, and the mass-converted species and their respective yields measured by a combined time-of-flight and mass spectrometer technique. Second, mixture molecules of CO2 and H were also tested to seek a possibility of mass conversions into fuel-like species such as CO, CH . CH OH, etc. The experimental results proved that pure CO molecules are 4 3 2 well decomposed into CO with a relatively high yield and that mixture molecules of CO and 2 H are also able to well compose CH , CH OH, etc., with fairly good yields. As a result, 2 4 3 plasma is found to be of great help in promoting direct mass conversions with high efficiency.     

微细通道内氢气辅助甲烷催化氧化的数值模拟

对微圆管内低浓度氢气、甲烷混合气在铂表面的催化氧化进行了数值模拟,重点研究了添加氢气对甲烷反应的影响机理.结果表明,氧气占据空位活性中心抑制了甲烷的吸附,导致较高的催化着火温度;氢气的掺入可以降低甲烷氧化反应的起始温度和着火温度;在铂催化剂表面,甲烷的催化氧化发生在氢气的燃烧过程中,氢气在燃烧过程中消耗氧气,为甲烷的反应提供必需的空位活性中心(Pt(s));甲烷的着火主要受其自身的激发,甲烷着火以前,壁面活性中心几乎全被氧占据,而甲烷着火以后,O(s)和Pt(s)同为主要壁面组分.