稠油废水降膜蒸发的传热与垢阻

为彻底解决稠油开采带来的废水问题,设计降膜蒸发的实验方案。建立传热系数的物理模型和实验测定的方案,从理论和实验两方面研究稠油废水在降膜蒸发浓缩过程中,传热系数和垢阻的关系。实验结果表明:稠油废水蒸发过程中,蒸发器的传热系数随着蒸发负荷的升高,变化比较小;蒸发器的垢阻受废水线速率和传热温差的影响比较大;传热系数的模型考虑到蒸发侧垢阻的影响是合理的。在选定好阻垢剂的前提下,宜将蒸发负荷控制在20L/(m2·h),线速率控制在1.5~2.0L/(m·s)。     

生活垃圾主要组分在回转窑内不同热解阶段的传热特性

采用外热式回转窑,对生活垃圾主要组分[纸类、织物、生物质类(含厨余)]及除去惰性成分的垃圾在不同的升温速率和不同转速下热解过程中的传热特性进行研究,获得物料和内壁面之间的表观传热系数.根据相近升温速率下热重分析结果将热解过程分为干燥阶段、热解预备阶段、剧烈热解阶段以及热解完成阶段4个阶段.研究结果表明:在干燥阶段的表观传热系数最大,并随着温度升高而迅速减小,到水分蒸发完、进入热解预备阶段时降至最低.在热解预备阶段的升温过程中,各物料表观传热系数随温度升高基本不变,具备最低稳定传热系数特征;在剧烈热解阶段,表观传热系数随温度升高而逐渐增大;在热解完成阶段,表观传热系数再次减小.回转窑转速和升温速率对表观传热系数的影响复杂,对不同物料的影响也不相同.总体上在较低的加热速率(22±2)℃·min^-1条件下,更高的回转窑转速(3 r·min^-1)对干燥末段和热解预备阶段的传热有抑制效果;当升温速率增加到(32±2)℃·min^-1时,各种物料在对应热解段的表观传热系数均有增大的趋势,且热解总时间缩短;除生物质外,转速越高,在热解的不同阶段表观传热系数越大,在3 r·min^-1条件下热解预备阶段消失.本研究为回转窑热解反应器的针对性设计提供参考.     

PVC裂解过程中的形貌学特征参数及其对裂解过程的表征

研究了聚氯乙烯(PVC)裂解反应过程中的形貌学特征,利用高清红外摄像头记录PVC从常温升至500℃的裂解反应进程中的图像序列,并借助Image Pro Plus(v6.3)数字图像处理软件进行数字化处理,得到了能够表征反应进程的形貌学特征参数量化值:即考察区域(ROI)的总像素面积(PA)和泡率(BR)。同时研究了初始形态和杂质对该两项参数的影响。结果表明,PVC的裂解过程分为4个阶段:熔化,第一裂解段,准稳定段和第二裂解段。BR能够准确反映各阶段及反应快慢,PA则可以作为PVC脱氯结束的关键形貌信号。PVC初始形态对形貌学参数的影响仅体现在熔化段,杂质的引入促进了PVC的裂解,使得各形貌参数变化所对应的特征温度提前,BR峰值变大。研究得到的PVC裂解形貌学信息可为含PVC塑料预脱氯处理过程控制及裂解器的优化提供指导。     

垃圾热解-挥发分重整过程中基于产物导向的催化剂选择

为进一步提升垃圾热解产物品质,提高目标产物的产量,在垃圾热解反应器下游设置自源半焦重整挥发分的反应器,并在自源半焦中混入白云石(D)和活性污泥炭(ASSC)以提升催化效果,获得更多的气体资源以及高品质的油。结果表明,550℃下垃圾热解产生的挥发分经同温自源半焦重整,气体产率可提高44.29%,热解液产率降低了41.33%;但热解油中的脂肪烃含量下降,单环芳烃含量增加。添加煅烧白云石后,热解油转化率提高,热解油中的脂肪烃含量增加。添加ASSC后,H_2、CO产率显著提高;热解液产率进一步降低。特别是与自源半焦按照等质量与ASSC混合时,热解液产率最低,自30.44%降至11.25%,同时其含水率自57.23%降至35.64%。总体上,垃圾热解自源半焦具有促进热解油中单环芳烃生成和脂肪分解的作用;而白云石和ASSC都能促使热解油中脂肪烃的浓度提升,尤其是ASSC。白云石对应着气体产物中更高的CH_4、H_2和CO的产率,而ASSC进一步促进了H_2和CO的生成、H_2O的消耗但同时抑制了CH_4的生成。当以合成气为目标产品时,推荐加入ASSC并与自源半焦按质量比1∶1混合,其产气量达到45.5%或0.50 m~3/(kg MSW),H_2+CO体积分数达到53.87%。     

太阳能温室内污泥主要干燥参数的变化

研究了污水污泥在利用太阳能温室从约80%含水率干燥至约40%的过程中干燥面积、孔隙率、污泥干缩形变率3个关键结构参数的变化行为,为干燥速率的预测以及太阳能等形式干燥的应用设计奠定基础.污泥在不同季节的太阳能温室内干燥时持续监测温室内外温度、湿度和污泥的水份变化,并记录其表面形貌的变化过程;利用Image-Pro Plus图形分析软件对污泥照片进行面积分析和计算;用压实法测量不同干燥阶段污泥的孔隙率,并结合体积排空法得到不同干燥阶段的干缩形变率.最终获得污泥太阳能温室内干燥过程中表面积、孔隙率、形变率和干燥速率随水分变化的规律.研究结果表明,单纯污泥利用太阳能干燥无辅助热源时,干燥速率不超过0.63kg水/m2·h,表面积、孔隙率和形变率只与污泥水分相关,与干燥速率没有明显相关性.     

升温速率对废塑料热解过程的影响

选取废旧塑料聚乙烯（polyethylene,PE）、聚丙烯（polypropylene,PP）、聚氯乙烯（polyvi-nyl chloride,PVC）及其混合物,在氮气气氛下进行热解实验,实验温度从室温到700℃,升温速率分别为10℃/m in、20℃/m in和30℃/m in。讨论了不同升温速率对废塑料热解过程的影响,并采用Coast-Redfern法进行了热解动力学分析,得到了三种废塑料及其混合物的热解特性及反应动力学参数。研究结果表明,升温速率对热解速率,热解温度段,活化能,频率因子都有影响。升温速率越快,热解反应越快,所需的活化能也越大,热解过程对能量的消耗越多。因此,在废塑料热解过程中,要综合考虑升温速率,热解原料,热解温度等条件。本文可为废塑料热解工艺的研究提供理论依据和参考数据。     

公路建设的节能减排效果评估软件设计与实现

废旧料用于公路建设时所对应的节能、减排效果的准确、快速评估对于该类技术的发展和政策引导具有重要意义,此外公路建设的材料也在不断发展,对应的能耗和排放也会变化。本文设计了一套软件用于公路建设中使用废旧料以后以及材料改性后所产生的综合能耗、资源消耗、污染物排放和环境综合影响四个方面的变化的快速、定量分析,并命名为"绿色道路建设综合能耗和环境影响评估"(Systematical energy and environmental assessment tool for Green road construction,简称SEE-at-GRC)。通过三个实际工程案例展示了此软件工具在废旧料作为建材再生应用于路基甚至路面建设时对所发生的能源消耗、资源消耗、废物排放及环境影响4个方面变化的快速量化功能。计算结果表明,废旧料用于公路建设时具有良好的节能减排效果;路面、路基材料在改性、改型后使用也具有更好的。SEE-at-GRC能有效指导废旧料在公路建设中的再生应用工艺发展方向;同时还能有效对比公路建设领域的节能减排工艺方案、定量核算工艺优化后的节能减排效果。     

水热条件下磷酸盐稳定垃圾焚烧飞灰的研究

研究了200℃水热条件下磷酸盐对垃圾焚烧飞灰中重金属的稳定效果,并与常温下的稳定效果进行了对比.结果表明:水热条件有助于减少磷酸盐用量,降低稳定剂成本;在水热条件下提高稳定处理过程中的液固比,有助于垃圾焚烧飞灰中可溶性盐类的减少;水热条件下经磷酸盐稳定处理的垃圾焚烧飞灰的晶体衍射强度较常温下高.垃圾焚烧飞灰在水热条件下经磷酸盐稳定处理后可作为建材原料回收利用.     

稠油废水降膜蒸发回收蒸馏水的试验研究

利用管式降膜蒸发器蒸发油田稠油废水以回收蒸馏水,是处理稠油废水的有效措施。试验研究了利用蒸汽为热源的垂直管降膜蒸发系统蒸发稠油废水过程中传热系数和蒸馏水品质的影响因素。结果表明,在连续蒸发操作并将稠油废水浓缩到61倍的过程中,由于加热管双侧液膜厚度随着蒸发负荷、废水循环线速率和传热温差的增加而增加,蒸发器的综合传热系数随上述参数的增大而减小。蒸馏水的电导率起初随着浓缩倍数的增大而减小;超过30倍后又随着浓缩倍数的上升而增大。蒸馏水的品质与油田注气锅炉给水要求相比,除含油量外均能满足给水标准,而水中微量的油可以用其它方式去除。研究表明这种热回收系统具有很好的实际应用价值。     

矿化垃圾一种可再生的燃料矿藏

分析了10年陈矿化垃圾组分特性，讨论了矿化垃圾用作可再生燃料的经济性与潜力及可行性。研究发现矿化垃圾中的可燃成分以塑料为主，另有木竹和纤维。与新鲜垃圾相比水份低，制作燃料（垃圾衍生燃料）无需干燥步骤，过程卫生，无臭气，制成工艺可望更简单。矿化垃圾作为再生燃料利用不仅可以回收能源，而且为城市垃圾的处理提供了经济、长效机制。