中冷回热布雷顿热电联产装置的火用性能分析

建立了恒温热源内可逆中冷回热布雷顿热电联产装置模型,基于火用分析的观点,用有限时间热力学理论和方法研究了装置的性能,导出了无量纲火用输出率和火用效率的解析式。讨论了总压比给定和总压比变化两种情形,优化了中间压比和总压比,通过数值计算分析了回热度、中冷度和高温侧热源温度与环境温度之比等参数对装置一般性能和最优性能的影响,研究了火用输出率和火用效率之间的关系,其特性关系为扭叶型。最后发现分别存在最佳的用户侧温度使火用输出率和火用效率取得双重最大值。     

活性污泥驯化对棉花秸秆厌氧发酵产氢的影响

采用棉秆厌氧发酵制氢,既可实现农业废弃物的资源化利用,又可获得可再生能源——氢气。以棉花秸秆为发酵底物,以污水处理厂活性污泥为产氢菌源,主要研究活性污泥驯化时间(煮沸时间、培养时间、超声波处理时间)及污泥质量等因素对棉花秸秆产氢性能的影响。结果表明,25g活性污泥未经驯化时,棉花秸秆厌氧发酵产氢性能较低,累计产氢量仅为34.60m L/g。当活性污泥经驯化后,棉花秸秆的产氢性能大幅提高,活性污泥质量为25g、煮沸15min、超声波处理120min、培养12h时,棉秆厌氧发酵制氢效果最佳,最大累计产氢量为51.46m L/g,相比未驯化时提高近50%,平均产氢速率为9.36m L/(g·h),混合气体中氢气物质的量分数为42.12%。污泥驯化后极大地提高了棉花秸秆发酵制氢效率,为低成本、规模制氢技术奠定了基础。     

厌氧消化菌群的筛选及其对高浓度玉米秸秆的厌氧消化

为了提高玉米秸秆类原料厌氧消化的产气率和底物利用率,从环境中筛选出了厌氧降解玉米秸秆产酸和产甲烷的优势菌群,该菌群的最高容积甲烷产率为0.73 m3/(m3.d),气体中的甲烷含量达到85%左右,底物产甲烷量为410 L/kg;以15%高浓度玉米秸秆为原料,该菌群的最大产酸能力为10 g/L,最高容积产气率为3.10m3/(m3.d),平均容积产气率为1.7 m3/(m3.d),平均甲烷含量为55%。研究结果明显高于报导过的相应数据。为高浓度玉米秸秆的高效厌氧消化利用提供了良好的微生物菌群应用基础。     

进料配比对牛粪和玉米秸秆半连续厌氧发酵的影响

为了提高牛粪和玉米秸秆混合厌氧发酵时的产气性能,采用全混合式反应器对总固体混合比(Total Solid Mixing Ratios,TSMR)不同的原料进行半连续厌氧发酵,并研究各发酵系统的产气性能、稳定性和物质转化能力。研究结果表明:系统稳定运行后,当牛粪和玉米秸秆的TSMR为1∶3时,发酵系统的产气性能最佳,甲烷产量为3.94 L/d,分别比纯牛粪和纯玉米秸秆发酵提高了23.67%和20.44%,且该混合比下的木质纤维素降解率最高,可达56.55%;TSMR不同的发酵系统均能稳定运行,且稳定运行期间的总碱度为5 000～8 000 mg/L,总挥发性脂肪酸的浓度小于100 mg/L,pH值为7.0～7.4,氨氮浓度未达抑制值并随着混合原料中玉米秸秆占比的增大而减小。     

温度和pH值对猪粪与玉米秸秆混合厌氧发酵影响的试验研究

以玉米秸秆和猪粪混合为发酵原料,研究不同温度和不同初始pH值对厌氧发酵的影响。结果表明,在30℃发酵温度条件下,累积产气量达到最大值,为8 316 mL,且在发酵36 d时,累积产气量达到总累积产气量的91.8%。当初始pH值为7.3时,累积产气量达到最大值,为10 458 mL,且在发酵36 d时,累积产气量达到总累积产气量的90.44%。     

Fe3O4纳米颗粒对玉米秸秆光发酵产氢的影响

以HAU-M1光合菌群作为发酵细菌,以玉米秸秆为发酵底物,研究Fe₃O₄纳米颗粒对光发酵产氢过程的影响。结果表明:粒径60 nm的Fe₃O₄纳米颗粒浓度为100 mg/L时,比产氢量达到(46.68±1.00)mL/g VSS,与对照组的(35.07±0.56)mL/g VSS相比提升(33.11±0.01)%,此时的能量转化率也提高33.10%。产氢动力学分析结果也表明Fe₃O₄纳米颗粒对反应体系有明显的影响,粒径60 nm的Fe₃O₄纳米颗粒浓度为100 mg/L时,最大产氢潜能和最大产氢速率分别为46.97 mL/g VSS和1.06 mL/(g VSS·h)。适宜的Fe₃O₄纳米颗粒的粒径和浓度能显著促进光发酵产氢能力,而浓度过高则会产生抑制作用。     

武汉石油化工厂热电联产及其(火用)分析评价

引入热电联产及[火用]的概念,应用[火用]分析法对热力系统进行评价,客观真实地反映出系统及热力设备的热能利用水平,并指出热能利用和热电联产的原则和系统经济运行方式,真正实现热电经济运行。     

尿素预处理对玉米秸秆厌氧发酵产沼气特性影响及动力学分析

针对玉米秸秆厌氧发酵产沼气过程中难降解问题,选用尿素对玉米秸秆进行预处理,并进行批次厌氧发酵产沼气试验研究.结果表明:经过45 d厌氧发酵,累积产气量最高为757.83 mL/g VS,最低为588.64 mL/g VS,厌氧发酵进行到25 d时达到45 d累积产气量的85％.分析联合预处理对累积沼气产气量影响得出,尿...     

电站锅炉的(火用)效率分析

通过对电站锅炉进行(火用)分析,得出了锅炉的(火用)效率及其各部位、各过程的(火用)损失大小,并把所得到的结果与锅炉热量平衡分析得到的结果进行了对比,发现锅炉的(火用)损失主要包括燃烧过程的(火用)损失和传热过程的(火用)损失,这就为进一步提高锅炉的效率指明了方向,即主要从燃烧、传热过程入手,通过富氧燃烧、提高蒸汽初参数等方法来减小锅炉的煤耗.     

玉米秸秆预处理对厌氧发酵制氢影响的研究

为提高玉米秸秆的产氢能力,实验研究了蒸汽爆破预处理、硫酸预处理、氢氧化钠预处理、盐酸预处理和酸化(碱化)气爆预处理5种预处理方法对玉米秸秆发酵产氢能力的影响。结果表明,预处理可以将秸秆中相当一部分纤维素和半纤维素水解生成还原糖,其中质量分数为0.8%的H2SO4酸化汽爆预处理对秸秆的水解效果最好。在固-液比1∶10、H2SO4质量分数0.8%、保持微沸状态30min的处理条件下,秸秆的糖含量达到最大值24.57%,最大氢气产量为141mL/g。     

HAT循环饱和器工质(火用)计算分析及(火用)效率

饱和器是HAT循环中的关键部件,对其性能的认识关系到整个系统的性能分析。运用的方法,计算了饱和器工质湿空气和水的值,分析了不同参考点的温度和湿度对值的影响规律,以及物理和化学扩散随湿空气温度的变化情况。通过建立饱和器平衡模型,采用了目的效率作为饱和器效率。计算结果表明：湿空气值随参考点的温度和湿度变化规律为：先减小,直到最低点为零,然后不断增加,值始终大于(等于)零,并且与参考点参数差距越大,值越大。当湿空气温度增加,物理所占比重减少,而化学扩散的比重增加,在到达一定温度后,化学大于物理。     

炼厂泵的火用分析及节能方法

介绍了能量分析方法,火用的概念及火用分析基本原理。并且运用火用分析方法对炼厂中的泵进行分析,提出改进措施。     

不可逆闭式布雷顿热电联产装置火用经济性能优化

应用有限时间热力学方法,研究了恒温热源条件下不可逆闭式布雷顿联产装置的火用经济性能,导出了利润率及火用效率解析式.利用数值计算方法,以利润率为目标,对热导率分配和压比的选取进行了优化.研究了最优利润率及相应火用效率特性,并分析了各种联产设计参数对联产优化性能的影响.结果表明,对于给定的总热导率,在高温、低温和用户侧换热器之间,存在唯一的最佳热导率分配比和唯一的最佳压比,使得装置的无因次利润率取得最大值;同时存在最佳用户温度.     

中冷回热布雷顿热电联产装置的(火用)经济性能——不可逆恒温热源循环性能分析

用有限时间热力学理论和方法研究了恒温热源不可逆中冷回热布雷顿热电联产装置的经济性能,导出了无量纲利润率和效率的解析式.讨论了总压比给定和总压比变化两种情形,优化了中间压比,通过数值计算详细分析了各设计参数对循环一般性能和最优性能的影响,发现回热和中冷能够较大地提高装置的利润率和效率,并且随压比的变化对利润率和效率具有不同的影响.讨论了利润率和效率之间的关系,其特性关系为扭叶型.最后发现分别存在最佳用户侧温度使得利润率和效率取得双重最大值.     

不同预处理方式对颗粒污泥厌氧发酵产氢性能的影响

研究了厌氧颗粒污泥的不同预处理方式对有机废水厌氧发酵产氢的影响.通过对颗粒污泥进行热处理、微波处理、氯仿处理的比较,厌氧反应体系的产氢能力均有一定提高,其中微波处理的效果最佳.当颗粒污泥采用微波处理时间5min后,其产气量和氢气含量达到最大值59.0mL/g·glucose和39.80%,分别是未处理颗粒污泥pH=4.5时的2.5倍和3.6倍.     

闭式内可逆回热布雷顿热电冷联产装置(火用)分析

应用有限时间热力学理论和方法建立了闭式内可逆回热布雷顿热电冷联产装置模型,导出了装置无量纲(火用)输出率和效率的解析式。通过数值计算分析了回热器热导率对(火用)输出率和(火用)效率的影响,发现存在临界压比,同时优化了压比,研究了热电比、制冷和供热温度等设计参数对最优(火用)输出率和(火用)效率以及相应最佳压比的影响,发现最优(火用)输出率时的设计压比要大于最优(火用)效率时的设计压比,最优(火用)输出率和(火用)效率均随冷用户温度的升高而减小,分别存在最佳的热用户温度使(火用)输出率和(火用)效率取得最大值,热用户温度对装置最优(火用)性能的影响比冷用户温度更为明显。     

农村秸秆与粪便发酵产氢的研究

选取10种常见的农业有机废弃物:稻草、玉米秆、小麦秆、大麦秆、蚕豆秆、黄豆秆等秸秆以及猪粪、牛粪、鸡粪、马粪等粪便作为原料,采用批量发酵工艺,控制发酵料液的pH值在适宜范围内,进行厌氧发酵产氢的研究.试验结果表明,在厌氧条件下,采用批量发酵工艺,控制发酵温度为25℃左右,以农作物秸秆、畜禽粪便为原料,以沼气发酵后的厌氧活性污泥为天然产氢菌种的来源,以乳酸调控发酵料液pH值为4.5～5.5,可以获得洁净能源--氢气.     

高炉余能余热驱动的不可逆闭式布雷顿热电冷联产装置火用性能分析

用有限时间热力学理论建立了由一个高炉余能余热驱动的不可逆闭式布雷顿循环和一个内可逆四热源吸收式制冷循环组成的热电冷联产循环模型,导出了其火用输出率和火用效率的表达式。利用数值计算方法,分析了循环各参数对火用输出率和火用效率与压比关系的影响,比较了最大火用输出率和最大火用效率性能,给出了实际热电冷联产装置设计和运行的建议。     

牛粪和餐厨垃圾混合两相发酵产氢产甲烷的协同作用研究

通过两相厌氧发酵批式实验,研究牛粪和餐厨垃圾在不同混合比例下（4∶0,3∶1,2∶2,1∶3和0∶4）的产氢、产甲烷和产能特性,探究混合基质发酵在两相厌氧发酵产能过程中的协同作用。研究结果表明：氢气产率、甲烷产率和能量产率均随着餐厨垃圾占比的提高而增大,混合发酵在缩短产气延迟时间和提高最大产氢产甲烷速率方面具有积极作用;氢气产率和丁酸产量呈显著正相关关系,说明混合发酵和餐厨垃圾产氢均遵循丁酸型代谢途径;牛粪单独发酵时的主要挥发性脂肪酸产物为乙酸,氢气产率很低;混合发酵产氢在牛粪和餐厨垃圾之比为1∶3时表现出协同作用,而在牛粪和餐厨垃圾之比为3∶1和2∶2时表现出拮抗作用;在产甲烷和产能方面混合发酵呈现协同作用,且协同率随牛粪占比的增加而提高;当牛粪和餐厨垃圾之比为3∶1时,产甲烷协同率和产能协同率分别为23.6%和20.4%,协同效果最显著。     

硝化细菌脱氨氮预处理对鸡粪和玉米秸秆混合厌氧发酵的影响

在发酵温度为40℃,发酵底物TS含量分别为12%,16%和20%的条件下,将经过硝化细菌脱氨氮预处理的鸡粪以及未经预处理的鸡粪分别与玉米秸秆进行混合厌氧发酵,并研究发酵过程中沼气日产量、沼气累计产量、氨氮浓度、TS和VS降解率等参数的变化规律。研究结果表明:在发酵过程的前15 d,当发酵底物的TS含量分别为12%,16%,20%时,经过预处理的试验组的沼气日产量平均值分别为593.1,550.9,355.1 mL/d,未经预处理的试验组的沼气日产量平均值分别为420.8,379.2,433.4 mL/d;与未经预处理的试验组相比,经过预处理的试验组的累积沼气产量更高;在整个发酵过程中,各试验组的氨氮浓度均呈现出逐渐上升的变化趋势;脱氨氮预处理能够提高发酵前物料的挥发性脂肪酸浓度;当发酵底物的TS含量分别为12%,16%和20%时,相比于未经预处理的试验组,经过预处理的试验组的TS降解率分别提高了1.9%,7.9%和17.4%,VS降解率分别提高了2.2%,3.3%和28.4%,纤维素降解率分别提高了1.1%,4.6%和26.0%,半纤维素降解率分别提高了0.1%,1.3%和25.5%。