光合作用与太阳能利用

光合作用与太阳能绿色植物在太阳光的照射下,吸收空气中的二氧化碳(CO_2),最终合成有机物质的过程,叫做光合作用。形式上,它可以用一个简单的化学反应式来表示: CO_2 H_2O(?)有机物质 O_2 这是一个太阳能最终转化为化学能的过程。太阳每年以光的形式向地球输送的能量有3×10~(24)焦耳之多。其中只有0.1％,即3×10~(21)焦耳,被绿色植物吸收,通过光合作用固定下来。这个比例虽很小,但数量却非常大。例如,作为人类的食物而消耗的能量只占绿色植物固定的能量的0.5％,即1.5×10~(19)焦耳。据专家估计,如果绿色植物通过光合作用固定的能量有10％被利用,就足以供应全人类的全部能量需求。     

光合作用就是碳汇

光合作用就是碳汇,这既是诠释生命的历程又是讲述碳循环的故事。大约在46亿年前,频繁的火山活动喷发出H_2O、CO_2、CO、H_2、CH_4、N_2、H_2S、NH_3、SO_2和He等气体,在紫外线、宇宙射线、闪电、高温等自然条件的长期作用下,产生了许多简单的有机物,然后随雨水进入原始水域,在一定的条件下,形成了许多不同性质的生物大分子,继而演化为原始单细胞。大约在35～38亿年前,不生氧光合细菌就开始了初始的光合作用。数亿年后,以蓝细菌为代表的生氧光合生物出现,地球进入了生氧光合作用时代,并逐渐形成了现在的大气圈和水圈。在O_2充足的环境下生命大量出现,最后演变进化出草、木、虫、鱼、鸟、兽及人类。不管光合作用怎样变化,CO_2一直是这个伟大生化反应的原料。光养生物通过光合作用释放O_2,并将大气中的CO_2和热量源源不断地转运储存到由植物、动物、微生物构成的食物网中;生物氧化消耗O_2,同时向大气中释放CO_2和热量;演绎着"碳热氧"在大气圈、生物圈、水圈和岩石圈中循环往复、周而复始的变化过程;驱动着能量流动、物质循环和信息传递,产生了风雨雷电、龙腾虎跃、五彩缤纷、气象万千的生态世界。     

膜与太阳能利用

光合作用是藻类和植物通过光合作用膜(简称为光合膜)在太阳光下吸收空气中的二氧化碳和土壤里的水最终合成碳水化合物的过程。这是一个把太阳能转换为碳水化合物化学能的储能过程。藻类和植物每年通过光合作用储存7×10~(20)卡的能量,这个数字大约相当于人类每年所消耗能量的十倍。因此了解     

定向调控生物质CO_(2)/H_(2)O气化制取H_(2)/CO合成气的热力学分析北大核心CSCD

文章对以CO_(2)/H_(2)O为气化剂的生物质气化,生产H_(2)/CO为3∶1的合成气的反应过程进行了热力学分析。研究发现,提高气化温度可以增大H_(2)和CO的总产率,且超过700℃基本没有CH_(4)和C的生成;通过控制气化剂CO_(2)/H_(2)O的通入比例,可以实现H_(2)/CO合成气的定向调控;CO_(2)通入量的增大可以提高CO产率,降低H_(2)/CO为3∶1的合成气的气化温度(临界温度)和所对应的(H_(2)+CO)总产量;H_(2)O通入量的增加可以增大H_(2)产率,提高临界温度和所对应的(H_(2)+CO)总产量。文章拟合出临界温度和所对应的(H_(2)+CO)总产量与CO_(2)和H_(2)O通入量的关系式,为工业生产H_(2)/CO为3∶1的合成气以及后续甲烷化提供理论支持。     

生物质能的固化技术与开发前景

生物质能是绿色植物在太阳辐射能的作用下,吸收空气中的二氧化碳和土壤里的水,最终合成碳水化合物转换为化学能而固定下来的一种自然资源。据计算,全球每年由光合作用产生而储存于各种植物体中     

基于碳氧原子比空间的富氧燃烧火焰结构及碳黑初生分析

针对富氧C_2H_4/O_2/N_2和C_2H_4/O_2/CO_2对冲火焰,采用详细的化学反应机理进行了数值模拟,在碳氧原子比(C/O)空间下分析了火焰结构和碳黑颗粒初生以及CO_2代替空气中的N_2对碳黑初生的影响.结果表明:在O_2/N2和O_2/CO_2气氛下,随着化学计量混合分数(Zst)的增加,C/O空间下对冲火焰的火焰面位置不变,对应的C/O_原子比值分别为0.50、0.53.在C/O_空间下,两种气氛下,随着Zst的增加火焰中C_6H_6出现的位置不变,C/O原子比值都为0.47左右.当用CO_2代替空气中的N_2时,火焰温度降低,同时使CO_+OH■CO_2+H的逆反应增强,导致火焰中的C_2H_2、H的摩尔分数减少,OH的摩尔分数增加,抑制碳黑的初生.     

煤气化发电与电解水制氢联产干冰工艺路线设想

推荐煤气化发电与电解水制氢联产干冰的工艺路线。该工艺以煤炭、空气和水为原料,干粉煤纯氧高温(1700℃)气化全部转化成合成气(CO+H_2),用脱硫后的纯合成气CO含63%以上的部分合成气作电解水制氢的循环介质,可使制氢的电耗由4.76k W·h/m~3 H_2(标准状态)降到1.67k W·h/m3 H_2(标准状态)。同时CO在水电解阳极同水中的氧变换成CO_2(或CO_2+O_2)。阳极排出的CO_2浓度可调节成79%CO_2+21%O_2,用于燃气轮机发电助燃剂,排出的烟气为高温纯CO_2,进入废锅产高压蒸汽用于发电后经冷却节流膨胀成雪花状固体CO_2干冰,可用作植物肥料。水电解阴极取得纯H_2产品,可用于合成气中配H_2,用于合成甲醇。于是电解水槽成为用电能分解水和合成气用于发电和生产化工产品原料气的转化调节核心装置,其调整负荷控制在40%以内,成为调节电力与化工产品生产的经济可行的创新技术。     

基于WSR反应器不同稀释介质条件下MILD燃烧分区特性研究

利用化学动力学分析软件CHEMKIN中的WSR模型,从数值模拟角度首次将NO排放考虑至分区标准,确定了MILD燃烧区的温度上限,对CH_4在WSR反应器中的燃烧分区进行了重构,进一步明确MILD燃烧区;其次研究了不同当量比和稀释介质(H_2O、CO_2)对燃烧特性和分区的影响.结果表明:在O_2/N_2气氛中,以NO排放确定温度上限(T_(in)~(up*))后,CH_4只能在低氧浓度下实现MILD燃烧.适当增加或减小当量比可提高MILD燃烧的氧浓度上限(X_(O~2)~(up*))和T_(in)~(up*).H_2O和CO_2的稀释介质都可减小HTC区,增大MILD区,并提高MILD燃烧的氧浓度上限和温度上限,且CO_2作用更显著.原因在于H_2O和CO_2的稀释介质会影响燃料的自燃温度和熄火温度,并且均可降低反应器温度,使得反应器温升降低,NO排放相对减少.     

太阳辐射在大气层中的衰减

太阳辐射穿过地球大气层时,不仅要受到大气中的空气分子、水汽和灰尘的散射,而且要受到大气的氧气(O_2)、臭氧(O_3)、水汽(H_2O)和二氧化碳(CO_2)等分子的吸收和反射,致使到达地面的太阳辐射显著衰减。据估计,反射回宇宙的能量约占总量的30％,被吸收的约占23％,到达地球陆地和海洋的能量只占47％。它们便是我们地球上能量的主要来源(见图1).     

添加CO_2/H_2O对正丁醇火焰中碳烟反应的影响

耦合简化的正丁醇动力学机理和固定分区碳烟模型,研究了在空气中添加CO_2或H_2O蒸气对正丁醇同轴扩散火焰中碳烟质量分数和数密度的影响,计算结果表明:添加CO_2或H_2O蒸气后,整体上二者均降低;此外,添加CO_2后各反应与组分生成往火焰下游移动.碳烟数密度的降低是由于温度和苾(A4)浓度降低引起的成核速率的下降,而碳烟质量分数的降低主要是由于H摩尔分数、颗粒总表面积及温度降低引起的脱氢加乙炔(HACA)速率的下降.碳烟最终在火焰下游被完全氧化,主要氧化组分为OH.     

锅炉水垢 树脂中毒与节能

锅炉运行久了,就会在其内壁沉积大量水垢(使用软化水的锅炉,也不能完全避免)。水垢的类型,可分为以下几种:1.碳酸盐垢:这是因溶解于水中的碳酸氢盐受热分解后产生的。通常,我们将氢氧化镁沉淀也归入碳酸盐水垢一类。Ca(HCO_3)_2(?)CaCO_3↓+CO_2↑+H_2OMg(HCO_3)_2(?)MgCO_3+CO_2↑+H_2O     

典型煤种O_2/CO_2/H_2O气氛下中高温燃烧时NO的生成特性

利用自制恒温热分析系统研究了大同烟煤和阳泉无烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛下中高温燃烧时NO的释放行为,并与O_2/N_2和O_2/CO_2气氛下的情况进行了对比分析.结果表明:当氧气体积分数为5%时,大同烟煤在O_2/CO_2和O_2/N_2气氛下燃烧时只有一个NO体积分数峰,而在O_2/CO_2/H_2O气氛下却变成一前一后2个峰;当氧气体积分数升高到21%后,大同烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛中的NO释放过程又变为一个体积分数峰;阳泉无烟煤的NO释放过程与大同烟煤类似;大同烟煤在O_2/CO_2气氛中的NO排放量始终低于O_2/N_2气氛中;由于低氧气体积分数下H_2O气化反应的影响,大同烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛中的NO排放量在高温下高于O_2/CO_2气氛中;氧气体积分数升高后,大同烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛中的NO排放量又低于O_2/CO_2气氛中;阳泉无烟煤的NO排放量高于大同烟煤,但其不同气氛下的变化趋势与大同烟煤一致.     

超临界H2O/CO2混合工质的物性计算

准确计算H_2O/CO_2混合工质的热力特性是新型混合工质汽轮机设计及变工况计算的前提。介绍了EOS-CG模型的数学模型及热力特性的计算方法,并利用该模型、PR、GERG-2008模型对混合工质的物性进行了对比分析。对比分析结果表明,EOS-CG、GERG-2008模型对H_2O/CO_2混合工质的物性计算具有较高精度,可以满足混合工质汽轮机热力计算精度要求。     

煤的一般知识

1、煤——固体燃料。煤主要是由各地质时代的植物埋没在地下,在几乎没有空气的情况下,经过长期的煤化作用而形成。根据煤化程度可分为泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤四类。成煤过程可简单表示如下: 植物(—3H_2O—CO_2) 泥炭(—2H_2O—) 褐煤(—CO_2) 烟煤(-2CH_4,-H_2O)无烟煤(C_(17)H_(24)O_4)(C_(16)H_(18)O_5)(C_(16)H_(14)O_3)(C_(15)H_(14)O) (C_(13)H_(14)) 2、煤的分类 ①泥煤——由沼泽地区繁植的植物,因地壳缓慢下沉逐渐积成厚层,埋没在水底或泥沙中,受着细菌的作用,发生化学变化而成,是煤化程度最小的煤,又称泥炭,草炭,呈褐色或黑色,含碳50％以下,含水量很大,可直接用作肥料,亦可用作制细菌肥料,颗粒肥料,堆肥等,经干燥后可作燃料、化工原料、建筑绝热材料等,可提取腐植酸。 ②褐煤——煤化程度较小的煤。褐色、无光泽,可清楚地看出原来木质的痕迹。含有可溶于碱液的腐植酸,比重约1.1～1.2。含碳量低,挥发份高,无胶质层厚度,可作燃料和气化低温干馏原料。 ③烟煤——煤化程度较大的煤。灰黑色至黑色。由有光泽和无光泽的互相集合成块状。燃烧时火焰长而多烟,多数能结焦,比重1.2～1.5,挥发份约10％～40％。根据挥发份含量,胶质层厚度或工艺性质可分为长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤等,可用于     

人类社会的新能源--生物质能

生物质能是来源于动植物的能量资源。动物以植物为生，而绿色植物通过光合作用将太阳能转变为植物的化学能。所以归根结底，生物质能都来源于太阳能。     

固体氧化物电解池共电解H_2O-CO_2的发展与应用研究

以CO_2和H_2O为电解原料的共电解技术既可以发挥固体氧化物电解池(SOEC)的优势,又可以捕集、利用CO_2,将其转变为合成气(CO+H_2),实现碳在CO_2和合成气之间的中性循环,对环境保护有着重要的意义。共电解技术还能实现能源的高效存储以及可再生能源向液体碳氢燃料的转变,在未来能源系统中将会扮演重要角色。文章对SOEC共电解技术的基本原理、材料、研究历程和各国的研究现状等方面进行分析和介绍,特别对共电解技术在能源领域的系统化应用研究做了总结,并对其在能源系统的应用做了展望。     

碳酸盐作用下生物质热裂解制富氢气体

以杉木屑为原料,Li_2CO_3-Na_2CO_3-K_2CO_3(LNK)为热介质和催化剂进行生物质热裂解制富氢气体的研究,考察金属氧化物、镍盐、载气流量和反应温度等参数对H_2产率及气体组成分布的影响。研究表明:金属氧化物能促进氢气生成,Co_2O_3作用下H_2产率和气体总产率最高,为285.0和644.0 mL/g;镍盐中Cl~-对H_2生成的促进效果优于SO_4~(2-);载气流量为43.6 L/h时H_2产率和可燃气产率最高,为357.0和525.0 mL/g;高温利于H_2生成,反应温度为565.0℃时H_2体积浓度达到96.9%。本研究为生物质热裂解制富氢气体提供参考。     

尿素装置的余热回收

一、尿素的制造方法与能耗回顾过去30年尿素制造技术开发的历史,可以说是一个节能和耐蚀材料开发的历史.尿素合成理论反应式如下:2NH_3+CO_2=NH_4COONH_2→NH_2CONH_2+H_2O图1简单说明尿素的制造过程.尿素在高温高压条件下于尿素合成塔内合成,尿素合成液送分解工段,经加热从尿素合成液中     

化学链重整联合CO2捕集制氢系统热力学分析

化学链重整是一种新型的合成气制备技术,为提高化学链重整气中H_2含量,捕集CO_2,提出化学链重整联合CO_2捕集制氢系统。采用Aspen Plus对化学链重整过程进行模拟,结果表明:化学链重整气组成模拟值较好地吻合实验值。对所提出的系统进行热力学分析,以H_2产率和CO_2捕捉率为系统性能评定指标,得到反应优化条件:吸收反应温度为600~620℃,CaO/CH_4、蒸汽/CH_4、H_2O/CH_4、NiO/CH_4物质的量之比分别为:0.8、0.25、0.3、1.4,所得产品气中H_2含量为91.13%(高于化学链重整气中H_2含量64.12%),H_2产率为1.96,CO_2捕集率达到95.44%。     

烟气中各成分含量的测算方法

<正> 调试锅炉、焦炭装置及其他热工设备,必须了解成分及其含量。但多数情况下,传统计算方法不能真实的反映出各燃烧产物的含量,因为烟气的含量都是根据查表来计算的(其中有V_(A·m)和H_2O)或是用规定的试验方法确定。建议根据气体分析结果计算各烟气成分含量,水蒸汽的含量(％)用下式计算: H_2O=100(RO_2+O_2+N_2) 燃烧产物中氮的含量(％)用下式计算: N_=(3.76α×O_2)/(α-1)