烟气成分对静电除尘器放电特性的影响

为了研究烟气中O₂、H₂O、CO₂体积分数变化对负电晕放电特性的影响机理,采用实验和数值模拟方法分析静电除尘器在不同气体成分下的伏安特性,应用COMSOL软件建立模拟烟气的电晕放电模型. 研究结果表明：当CO₂体积分数增大,O₂体积分数降低时,起晕电压增大,电流在低电压时与CO₂体积分数负相关,在高电压时正相关;当相对湿度增大时,起晕电压降低,电流在低电压时与相对湿度正相关,在高电压时负相关;当CO₂体积分数增大,O₂体积分数降低时,电子数量增大;当相对湿度增大时,空间中的负离子团数量增大,离子迁移率降低. CO₂体积分数和相对湿度增大,空间电荷密度增大,有利于增大扩散荷电量,从而提高细微颗粒物的脱除效率.     

褐煤在N2及CO2气氛下的热解与富氧燃烧特性

为了掌握不同气氛下褐煤热解与富氧燃烧的特性以及其之间的联系,在管式炉反应器上利用锡盟褐煤在N₂和CO₂气氛以及600~1 000 °C条件下进行热解. 进一步对其在O₂/N₂以及O₂/CO₂气氛下进行富氧燃烧实验,考察不同反应温度(600~1 000 °C)以及不同氧气体积分数(21%~60%)条件下的富氧燃烧特性,结合热解实验结果探究CO₂气化反应对富氧燃烧的影响. 结果表明,CO₂气氛中锡盟褐煤在700 °C时开始CO₂气化反应,随温度增加气化反应增强,CO₂主要通过高温区的气化反应来影响煤热解及燃烧,700 °C以上气化反应能促进富氧燃烧进程. 对于O₂/CO₂气氛的富氧燃烧,当氧气体积分数为30%时,在800 °C以下温度对CO氧化反应影响更大,而在800 °C以上温度对CO₂气化反应影响更大. 当氧气体积分数相同时,O₂/N₂以及O₂/CO₂气氛下褐煤富氧燃烧反应时间差异不大.     

大跨公路隧道结构耐久性分析

对广州龙头山大跨公路隧道进行衬砌结构耐久性研究,根据隧道的环境特点及地下水质情况得出衬砌结构处于I类环境,环境作用等级属I-B,其主要的耐久性劣化机理是表层混凝土碳化引起的钢筋锈蚀.由于隧道跨度大,拱部拉应力区大,容易产生裂缝,裂缝的存在加剧了混凝土的劣化速度.在分析影响衬砌耐久性因素的基础上,研究了混凝土优化的配合比.通过大量试验提出了提高混凝土抗渗性与抗裂性作为提高混凝土结构耐久性的主要技术途径,可采用降低水胶比方法提高抗渗性,采用添加纤维方法提高抗裂性,并指出隧道施工过程的质量控制和运营期的维修养护对提高隧道结构耐久性的重要性.根据龙头山隧道现场条件,预测了衬砌结构的寿命,结果表明能满足100年的设计要求.     

大跨公路隧道结构耐久性分析

对广州龙头山大跨公路隧道进行衬砌结构耐久性研究,根据隧道的环境特点及地下水质情况得出衬砌结构处于Ⅰ类环境,环境作用等级属Ⅰ-B,其主要的耐久性劣化机理是表层混凝土碳化引起的钢筋锈蚀．由于隧道跨度大,拱部拉应力区大,容易产生裂缝,裂缝的存在加剧了混凝土的劣化速度．在分析影响衬砌耐久性因素的基础上．研究了混凝土优化的配合比．通过大量试验提出了提高混凝土抗渗性与抗裂性作为提高混凝土结构耐久性的主要技术途径,可采用降低水胶比方法提高抗渗性,采用添加纤维方法提高抗裂性,并指出隧道施工过程的质量控制和运营期的维修养护对提高隧道结构耐久性的重要性．根据龙头山隧道现场条件,预测了衬砌结构的寿命,结果表明能满足100年的设计要求．     

煤对N2/CH4/CO2混合气体竞争吸附特征与机理研究

为研究煤对N₂,CH₄及CO₂混合气体的竞争吸附特征及其机理,通过混合气体吸附/解吸装置,结合穿透曲线法,对大柳塔(DLT)、硫磺沟(LHG)、瑞能(RN)、山阳(SY)和屯宝(TB)5种煤样,开展了温度为20℃、注气压力为0.25 MPa条件下N₂,CH₄和CO₂等比例混合气体的竞争吸附试验,得到了不同煤样对混合气体竞争吸附的规律;通过低温氮气吸附法,分析了5种煤样的孔隙结构,研究了孔隙对混合气体竞争吸附的影响.结果表明：DLT,LHG和RN煤样中N₂和CH₄先达到吸附平衡,一段时间后这2种气体在装置出口端的体积分数均超过其初始体积分数,而SY和TB煤样中只有N₂的出口端体积分数超过了其初始体积分数.试验结果与Yoon-Nelson模型拟合结果较好,线性相关系数R²基本可达0.9以上;各煤样传质速率常数均有k(N₂)>k(CH_4<...     

滑动弧放电降解直链烃挥发性有机化合物

以正丁烷(n-C₄H₁₀)和正己烷(n-C₆H₁₄)作为目标挥发性有机化合物(VOCs),考察供给电压和背景气氛对降解率和降解产物的影响,探索滑动弧放电降解直链烃过程的降解机理.结果表明,通过增大供给电压提高高能电子密度,可以促进正丁烷和正己烷的降解;正丁烷和正己烷在氮气气氛中的主要的降解产物为CH₄、C₂H₂等C₁～C₄小分子碳氢化合物,而在空气气氛中的主要降解产物为CO₂、CO、H₂O和NO₂等无机小分子化合物;氧化性粒子在降解过程中起关键作用,背景气体氧气体积分数的提高可以促进正丁烷和正己烷的降解;随着氧气体积分数的增大,CO₂、CO和NO₂生成量增大,同时也会促进CO向CO₂转化.     

均相催化CO2加氢制备MeOH的研究进展

大气中CO₂质量分数于2021年创下历史新高（414.7 \mathrm{\mu }\mathrm{g}/\mathrm{g}）,由此引发的一系列生态环境问题已成为不争的事实。为解决全球变暖的问题,CO₂资源化利用势在必行。从CO₂利用和甲醇（MeOH）经济性角度看,CO₂加氢制备MeOH是一个非常具有发展潜力的能源路线,可作为实现碳中和的关键路径之一。总结了均相体系中以H₂作为还原剂,还原CO₂制备MeOH的最新进展;围绕CO₂直接加氢制备MeOH、经CO₂衍生物加氢制备MeOH以及经HCOOH歧化制备MeOH等3条路径,介绍了每条路径中涉及的催化剂体系设计、构?效关系以及反应机理;概述了每条加氢路径存在的不足,并提出了实现工业化CO₂加氢制备MeOH需解决的问题。     

中高渗倾斜地层与水平地层中CO2地质封存的差异性对比

CO₂地质封存是减少CO₂向大气排放,缓解温室效应的有效手段之一。由于构造和成岩作用,倾斜地层在自然界中普遍存在,研究倾斜地层对CO₂封存量及安全性的影响具有实际意义。依托新疆准噶尔盆地阜康凹陷某CO₂地质封存示范工程,采用数值模拟方法,分析了中高渗CO₂储层地层倾角变化对CO₂地质封存过程的影响。结果表明:CO₂注入将导致近井区域地层压力显著升高; 中高渗倾斜地层与水平地层相比,在地层压力分布、CO₂侧向运移距离、CO₂注入速率和总封存量等方面均存在明显差异。相比于水平地层,由于地层倾角的存在,倾斜地层压力呈不对称分布,CO₂侧向运移距离显著加大。倾斜地层中压力传递和消散过程与水平地层差异显著,受此影响,倾斜地层与水平地层CO₂的总注入量差值随时间呈非单调性变化。在注入初期,倾斜地层CO₂的总注入量小于水平地层,随着注入时间延长,倾斜地层CO₂的总注入量逐渐接近并超过水平地层; 注入20年后,相较于水平地层,倾斜地层倾角越大越有助于增加CO₂的总注入量,这一研究结果与前人基于低渗倾斜地层的研究结论正好相反。地层倾角的存在会促进CO₂向浅部运移,倾角越大,CO₂向浅部含水层和大气泄露的风险越大。因此,在CO₂地质封存场地选址中,应充分考虑倾斜地层对封存效率及安全性的影响。     

基于变异系数和灰色层次分析法的CO2排放量影响因素分析

为探索CO₂排放量的影响因素及其各影响因素之间的相互关系,统计收集我国历年CO₂总排放量及各种影响因素的数据,将CO₂排放量的影响因素分为直接因素与间接因素两类.采用变异系数法、灰色关联分析法以及层次分析法对各类因素与CO₂排放量的影响关系进行了重要性与关联性分析.分析发现：天然气与其他能源消费总量是CO₂排放量增长的主要直接影响因素,全社会固定资产投资总额以及各产业国内生产总值是主要间接影响因素,同时,CO₂排放量与煤炭能源及我国传统3大产业之间关系最为密切.     

离子触发释放Ca(OH)2微胶囊对混凝土性能的影响

为了提高混凝土的抗碳化能力,采用聚合诱导相分离法合成了具有离子响应性的聚1-乙烯基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐(PVEIm⁺PF^-₆)@Ca(OH)₂微胶囊.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外光谱仪和X射线衍射仪对微胶囊的形貌及结构进行了分析,利用碳化箱和压力试验机分别进行抗碳化与力学强度测试.结果表明,微胶囊具有完整的核-壳结构,可在水中保持稳定,但可被Cl^-和CO^2-₃触发并释放出Ca(OH)₂.与不含微胶囊的混凝土相比,含微胶囊混凝土的碳化深度及碳化速率均明显降低,有利于提高混凝土的耐久性.     

基于可靠度的混凝土结构耐久性环境区划

以混凝土结构设计区划为研究对象,根据环境对混凝土结构寿命的影响程度,对影响混凝土结构耐久性的环境因素进行区域等级划分,并提出给定分区耐久性设计指标规定的基本方法.综合国内外研究成果,给出与耐久性有关的标准内部参照条件的确定原则及相应参数的基准参考值.针对碳化作用,结合环境温度、湿度和混凝土强度对混凝土碳化深度影响的试验研究,建立适合于区划的结构耐久性极限状态和耐久可靠指标及相应的预测模型,确定了结构耐久性寿命预测的概率方法.以预测的耐久寿命为主导标志,根据损伤梯度等分原则确定区域划分边界值,建立了全国版图范围内碳化侵蚀作用下的混凝土结构耐久性环境区域划分,给出了与现行规范相结合的利用区划进行混凝土结构耐久性设计的具体方法.     

Service life prediction of lining concrete of subsea tunnel under combined compressive load and carbonation

Qingdao Jiaozhou Bay subsea tunnel is the second self-built tunnel in China with the designed service life over 100 years. The durability of lining concrete are one of an important factors to determinate the service life of tunnel. Considering the main environmental loads and mechanical loads of subsea tunnel, the durability properties of lining concrete under combined action of compressive load and carbonation has been studied through the critical compressive load test, accelerated carbonation test, natural carbonation test and capillary suction test. The tests results show that critical compressive load apparently accelerates the carbonation and deteriorates the anti-permeability of concrete. Under the combined action of critical compressive load and carbonation, the durability of lining concrete decreases. Based on the carbonization life criteria and research results, for the high-performance concrete with proposed mix ratio, the predicted service life of lining concrete for Jiaozhou bay subsea tunnel is about 80 years which fails to reach the required service life. It is necessary to adopt other measurements simultaneously to improve the durability of lining concrete.     

Durability of lining concrete of subsea tunnel under combined action of freeze-thaw cycle and carbonation

Through the fast freeze-thaw cycle test,accelerated carbonation test,and natural carbonation test,the durability performance of lining concrete under combined action of freeze-thaw cycle and carbonation were studied.The experimental results indicate that freeze-thaw cycle apparently accelerates the process of concrete carbonation and carbonation deteriorates the freeze resistance of concrete.Under the combined action of freeze-thaw cycle and carbonation,the durability of lining concrete decreases.The carbonation depth of lining concrete at tunnel openings under freeze-thaw cycles and tunnel condition was predicted.For the high performance concrete with proposed mix ratio,the lining concrete tends to be unsafe because predicted carbonation depth exceeds the thickness of reinforced concrete protective coating.Adopting other measurements simultaneously to improve the durability of lining concrete at the tunnel openings is essential.     

胶州湾海底隧道衬砌混凝土服役寿命预测

胶州湾海底隧道是中国自行建造的第2条海底隧道,其设计服役寿命为100a。分析了海底隧道衬砌混凝土的服役环境,建立了综合考虑氯离子扩散、碳化和弯曲荷载影响的服役寿命预测模型。调查了海底隧道现行施工里程的混凝土耐久性关键参数,建立了海底隧道混凝土氯离子扩散系数与回弹强度间的函数关系,通过预测模型计算了混凝土中氯离子随时间的演化规律及衬砌混凝土服役寿命。结果表明：隧道衬砌混凝土的保护层厚度波动值-4（-6）～＋15mm,标准养护衬砌混凝土氯离子扩散系数均值为2．1（2．7）×10^-12m2／S,混凝土中初始氯离子浓度小于0．35kg／m3。隧道衬砌混凝土氯离子扩散系数与回弹强度呈线性函数关系,施工里程内氯离子扩散系数波动为1．5～3．5×10^-12m2／S。基于模型计算,胶州湾海底隧道左右线衬砌混凝土的服役寿命均超过100a。     

木醋废液调质石灰石循环捕集CO2反应特性

为了提高石灰石在燃煤电站循环煅烧／碳酸化过程中捕集CO₂的性能,采用木醋废液对其调质处理。在煅烧／碳酸化反应器上研究了木醋废液调质石灰石循环捕集CO₂特性,通过循环反应中样品质量变化得到表征样品捕集CO₂性能的参数--碳酸化转化率。分别通过X射线衍射仪(x-ray diffraction, XRD) 和场发射电子显微镜 (scanning electron microscope, SEM) 分析考察调质石灰石的物相和微观结构,以阐明反应机理。结果表明,木醋废液调质提高了石灰石的循环碳酸化转化率;石灰石／木醋废液比例越低,调质石灰石的循环碳酸化转化率就越高,最佳石灰石／木醋废液比例为20g／400mL。调质石灰石在700℃时取得最大循环碳酸化转化率。在高煅烧温度下,调质石灰石抗烧结性能高于石灰石。在最佳反应条件下经过20次循环后调质石灰石转化率可达46％,为石灰石的2.9倍。调质石灰石的主要成分是水合醋酸钙。与石灰石相比,在循环反应中调质石灰石煅烧后具有更优的微观结构,更适于循环捕集 CO₂。     

固胺负载SBA-15的石墨烯改性及其CO2吸附性能

为了提高固胺负载SBA-15的CO₂吸附性能及稳定性,推进其在燃烧后CO₂捕集中的实际应用,采用湿法浸渍制备新型石墨烯掺杂超支链聚合物（HBP）负载SBA-15（G/SBA-15/HBP）固胺负载吸附剂用于CO₂捕集. 通过SEM、TEM、N₂吸附、XRD、FTIR对吸附剂的微观结构和化学组成进行表征,研究分析HBP负载量、吸附温度和脱附温度对CO₂吸附性能的影响并优化反应条件,探讨石墨烯改性前、后吸附剂的热稳定性和循环性能. 结果表明,当HBP负载量达到50%时,G/SBA-15/HBP的CO₂吸附量为1.50 mmol/g,相较传统SBA-15/HBP提升了51.51%. 石墨烯掺杂能减少颗粒团聚,有利于气体扩散;增加载体12%比表面积及31%孔隙容积,有利于负载HBP的均匀分散,暴露更多的吸附位点. 石墨烯掺杂提升了固胺负载吸附剂的热稳定性,提高了吸附剂的使用寿命及循环稳定性.     

CO2跨临界—有机朗肯复合循环的简单计算与特征分析

由于我国地热资源以低品位热能为主,增强型地热系统在发电方面的应用会受限于过低的热效率。理论上,如直接将超临界CO₂与有机工质进行混合,确实有可能提升热动力系统的机械效率。根据该流程设计,对部分参数范围内的CO₂跨临界—异丁烷复合循环的效率进行了估算。计算使用了流量分别为1 kg/s的CO₂和0.25 kg/s的异丁烷流体。计算结果显示,特定状态下的超临界CO₂在膨胀为气态的过程中焦—汤效应显著,流体混合使得异丁烷先蒸发汽化,然后在膨胀中发生冷凝,使得膨胀机内部出现了两相流。冷凝后的异丁烷工质可再次注入压缩机与气体CO₂接触,使得CO₂升温减缓,同时自身获得预热。可借助异丁烷工质降低CO₂的温变范围,改变CO₂膨胀和压缩过程中的多变指数,使其更接近等温过程而非绝热过程,进而提高膨胀和压缩过程的效率。因此,该循环具备显著提高低品位CO₂热动力循环效率的潜力,在未来可用于基于CO₂的地热发电技术。     

纳米正硅酸锂的合成、表征及CO2吸附性能研究

利用沉淀法合成纳米级高温CO₂吸附剂,并对其进行了表征和吸附性能研究。发现该吸附剂颗粒小而均匀,导致焙烧温度和脱附温度均显著降低,从而大大降低过程能耗。在低体积分数CO₂（12.5%）气氛中采用热重法进行动态循环实验,5 min后CO₂吸附容量可达17.8%。且利用双指数模型对吸附剂不同温度的静态吸附曲线进行拟合,发现纳米级吸附剂有利于体相Li向外层扩散。提供了一种简单有效的方法合成纳米吸附剂,吸附速度快,在流化床变温吸附工艺中对工业烟气的大规模捕集有潜在的应用前景。