以风化煤为底物制取生物甲烷的潜力分析

我国拥有丰富的风化煤储量,因其高度被氧化的独特性质,可应用的领域极为有限,目前主要被作为改善土壤性质的肥料和制取腐殖酸的来源。以风化煤为底物制取生物甲烷是一种具有探索性的全新生物发酵工艺,探究其可行性及模拟实验过程中风化煤的物性特征变化有利于拓宽风化煤的资源利用和环境改善,并可以进一步丰富煤生物产气理论。实验选取内蒙古乌海和山西晋城两地不同风化程度煤样,以煤层矿井水为菌种来源,在适宜环境条件下开展模拟产气实验,通过生物产气模拟和红外光谱测试,分析不同风化程度煤的生物产气能力及其内在因素,以揭示其产气潜力及物性变化特征。结果表明:①随着煤的风化程度加深,可燃基CH 4产气量明显增加,两组煤样中可燃基CH 4生成量最高分别达到7.13,4.20 mL/g;②不同风化程度的煤样均出现了产气高峰,时间基本都出现在15~30 d,各组中随着煤样风化程度不断加深,产气高峰出现时间也越来越早;③随着煤的风化程度加深,煤中芳环被不断打开,大分子结构被破坏,同时煤中羟基、氨基等基团含量趋于降低,脂碳结构逐渐解体,含氧官能团成为主要结构,氧含量比例不断增高,更容易被微生物降解;④菌群鉴定表明风化煤不仅含有大量产生生物气所需的第1阶段和第2阶段细菌,更含有甲烷杆菌属、甲烷球菌属等多种类型的产甲烷菌群,具有把风化煤转化为生物甲烷的环境条件。实验结果最终反映了风化煤具有转化为生物甲烷的潜力,并有利于提高我国风化煤的资源利用率。     

In Silico Study on Tumor-Size-Dependent Thermal Profiles inside an Anthropomorphic Female Breast Phantom Subjected to Multi-Dipole Antenna Array

Electromagnetic hyperthermia as a potent adjuvant for conventional cancer therapies can be considered valuable in modern oncology, as its task is to thermally destroy cancer cells exposed to high-frequency electromagnetic fields. Hyperthermia treatment planning based on computer in silico simulations has the potential to improve the localized heating of breast tissues through the use of the phased-array dipole applicators. Herein, we intended to improve our understanding of temperature estimation in an anatomically accurate female breast phantom embedded with a tumor, particularly when it is exposed to an eight-element dipole antenna matrix surrounding the breast tissues. The Maxwell equations coupled with the modified Pennes’ bioheat equation was solved in the modelled breast tissues using the finite-difference time-domain (FDTD) engine. The microwave (MW) applicators around the object were modelled with shortened half-wavelength dipole antennas operating at the same 1 GHz frequency, but with different input power and phases for the dipole sources. The total input power of an eight-dipole antenna matrix was set at 8 W so that the temperature in the breast tumor did not exceed 42 °C. Finding the optimal setting for each dipole antenna from the matrix was our primary objective. Such a procedure should form the basis of any successful hyperthermia treatment planning. We applied the algorithm of multi for multi-objective optimization for the power and phases for the dipole sources in terms of maximizing the specific absorption rate (SAR) parameter inside the breast tumor while minimizing this parameter in the healthy tissues. Electro-thermal simulations were performed for tumors of different radii to confirm the reliable operation of the given optimization procedure. In the next step, thermal profiles for tumors of various sizes were calculated for the optimal parameters of dipole sources. The computed results showed that larger tumors heated better than smaller tumors; however, the procedure worked well regardless of the tumor size. This verifies the effectiveness of the applied optimization method, regardless of the various stages of breast tumor development.     

计及风险规避的电力零售商平衡市场交易模型

由于新能源出力以及终端负荷需求的不确定性,电力零售商在日前市场的竞标电量与实时市场的购买电量之间存在不平衡而产生惩罚成本风险。引入用户侧可控负荷作为平衡资源参与市场交易,提出了一种风险规避程度指标,以此来度量交易前后电量偏差程度,以信息熵度量残差序列离散程度计算风险规避程度指标。以电力零售商运行收益、用户需求响应满意度以及风险规避程度最大为目标建立多目标风险规避模型,采用自适应权重粒子群算法进行模型求解。通过算例表明,所提出的模型从电网-电力零售商-用户多个角度去考虑电力零售商参与平衡市场交易策略,能够有效提高电力零售商的运行效益以及用户满意度,同时可以提高电力市场管理的可靠性与安全性。     

直投式纳豆菌发酵剂制备工艺优化

为探索出一种工艺简便、成本低且活菌数高的直投式纳豆菌（Bacillus natto）发酵剂的制备方法，该研究以大米粉为基质替代传统的种子液培养基培养纳豆菌后直接将其烘干制成直投式纳豆菌发酵剂，通过单因素及正交试验优化直投式纳豆菌发酵剂的制备工艺。结果表明，用含1.5%蛋白胨的大米粉作为培养基，在接种量4.0%、加水量40%、培养温度43 ℃条件下培养纳豆菌28 h，菌体生长良好，将培养物烘干后制成的直投式纳豆菌发酵剂中的活菌数含量达4.71×109 CFU/g。此技术操作简便，可推广至工业生产中，简化生产过程。     

基于钠基吸附剂的烟气脱碳系统余热利用研究

针对基于钠基固体吸附剂的燃烧后脱碳技术应用于燃煤电厂后综合能耗偏高的问题，本文提出与供热机组结合的碳捕集/供热双机组系统，利用低温热网回水回收系统低品位余热。依据双机组的抽汽混合与否构建了两种系统流程，分析了两种不同方案下的系统性能。研究结果表明，在有效回收脱碳系统碳酸化反应余热后，独立抽汽方案中碳捕集综合能耗从4.05GJ/t CO₂降低至1.26GJ/t CO₂，而混合抽汽方案中碳捕集综合能耗降低至1.13GJ/t CO₂，同时双机组系统的热网供热量较单供热机组分别增加了67.5%和72.8%，经济效益显著。分析了混合抽汽方案的系统中碳捕集综合能耗随相关运行参数变化的规律，发现碳酸化反应温度和热网回水温度因为能够直接影响系统余热利用程度因而更易对碳捕集综合能耗产生影响。     

基于有限元的大流量换向阀仿真分析及结构优化

为了提高大流量换向阀的设计能力,该文采用ANSYS仿真平台对大流量换向阀仿真分析及结构优化。研究结果表明:撞击阶段应力集中区域基本出现在二级阀芯径向进油口部位,此时形成的最大应力等于24.26 MPa,明显比682 MPa的材料屈服极限更低。进液阀套达到了271.83 MPa的最大压应力,但明显低于682 MPa的屈服极限,表明壁厚满足设计标准。进液阀套形最大应力出现在阀套内部,跟瞬态冲击条件下最大应力出现区域存在明显差异。二级阀芯最大应力都出现于阀芯部位,完成结构优化之后,二级阀芯的最大应力发生了显著降低,其余各部位的应力也显著减小,可以满足设计标准。     

大方坯结晶器电磁搅拌器结构优化

为改善连铸结晶器内钢液的流动状况，采用有限元法和有限容积法研究了大方坯结晶器电磁搅拌器结构对连铸结晶器内电磁场、流场和温度场分布的影响。结果表明，新型结晶器电磁搅拌器在400 A、3 Hz时产生的电磁力比传统结晶器电磁搅拌器在500 A、3 Hz时产生的电磁力更加均匀，对结晶器内钢液的扰动更强，可提高结晶器内的传热效率，有助于初始凝固坯壳和等轴晶的形成，改善方坯质量。     

5102巷掘进工艺、工序优化研究

为保证在安全的前提下提升小峪煤业5102巷道的掘进速度,通过数值模拟确定了5102巷道掘进支护采用让压分次支护技术,二次支护滞后一次支护的合理距离为20m,现场实施“四·六”制循环作业方式、让压分次支护技术工序平行作业,巷道单日进尺量达到20.2m,保证了5102巷道安全快速掘进。