甲烷在活性炭上催化裂解制氢的研究进展

甲烷的热催化裂解是一种制取富氢气体的有效方法,活性炭作为一种经济、高效的催化剂而被广泛研究。本文简要阐述了甲烷在活性炭上的裂解机理,着重介绍了活性炭作为催化剂时的影响因素,包括表面物化特性、反应条件、制备工艺及预处理方法、加热方式、反应装置的影响,并分别对活性炭的失活原因及再生手段进行了详细叙述。提出活性炭作为催化剂在进一步应用中所遇到的主要问题是最佳的活性炭制备工艺及预处理手段、最佳反应条件的控制以及活性炭的快速失活特性。     

电池内置式PV-Trombe墙的热利用特性数值研究

提出一种电池内置式PV-Trombe墙,它将太阳电池铺设在Trombe墙通道内的吸热墙表面,太阳电池吸收太阳能发电的同时,其表面产生的热量则用于加热通道内的空气以便强化自然通风,从而提高太阳能的综合利用率。采用计算流体力学(CFD)方法对水平进口的电池内置式PV-Trombe墙内自然通风过程的太阳能热利用和传热特性进行数值计算,讨论通道高度和宽度等结构尺寸以及太阳能辐射强度等参数对通道内的空气温度分布、进出口空气温差、通风量、热输出、太阳能热利用效率及传热系数等的影响规律并进行分析。在数值计算结果的基础上,通过多元回归得到具有工程应用参考价值的平均换热系数和热效率的通用关联式。     

基于光伏/光热屋顶预制模块冷/热-电联供的研究

以太阳能的光伏、光热转化技术应用为背景,提出一种新型的冷/热-电联供热泵系统模式。该模式使用光伏光热模块作为热泵系统蒸发器,通过预制技术与建筑屋顶一体化。通过建立物理和数学模型,对模块的结构、热泵系统的设计参数对太阳能转化效率的影响进行了数值分析与计算。计算结果表明上海地区系统冬季日平均太阳能综合转换率达71.7%;蒸发温度增加,转换效率降低;冷凝温度增加,光伏转化效率降低,光热转化效率增加,综合效率保持不变,其中0~10℃的蒸发温度和50~70℃的冷凝温度是较理想的设计温度点;透明的硼硅酸材料能有效减少热损失,是表面覆盖材料理想的选择;单晶硅产电能力强,可迅速提高光伏转化效率。     

污泥热解炭脱除NO特性

以废水污泥热解产生的污泥热解炭为原料,通过酸洗、活化、负载Fe、H₂还原等方式考察不同污泥热解炭样品对脱硝性能的影响。结果表明,污泥原样中的Fe₂P、FeS等低价态的铁具有良好的脱硝性能,450～500℃时最大脱硝效率达到81%。经过HNO₃酸洗和KOH活化后的污泥热解炭,因为去除了Fe₂P、FeS等低价态的铁,脱硝效率大幅下降,在450～500℃的最大效率分别仅为30%和53%。而热解污泥负载样中的Fe主要以Fe₂O₃形式存在,其最大脱硝效率在450～500℃时只有50%。经过H₂还原后,负载样中的Fe₂O₃被还原为Fe₂P、FeS等低价态的铁,其最大脱硝效率在450～500℃时上升至94%。     

进口结构对方形旋风分离器性能影响的数值研究

利用CFD模拟研究了一种具有双矩形进口的方形截面的旋风分离器内部的流动特点,其中气相模型采用了雷诺应力湍流模型（Reynolds stress model,RSM）,颗粒相采用随机轨道模型。计算结果与文献实验数据的对比表明模型具有可靠性。模拟结果表明：在分离器内部的排气管和分离器壁面间的区域为强旋湍流区,靠近分离器壁面和排气管壁面的区域旋流强度较弱;排气管下的分离器内出现了回流;进口结构影响分离器内的旋流分布特点和回流开始位置及湍动能的分布,从而影响了分离效率和阻力,其中倾斜双进口的方形分离器内旋转向下的气流运动区域更大,回流开始位置更低,因此其分离效果更好;进口结构影响分离器内局部湍动能的分布特点和大小,从而决定了分离器的阻力大小;倾斜双进口的方形分离器内的局部湍动能小于对应的垂直单、双进口分离器,因此其阻力系数最小。     

常温下碳基活性材料催化氧化NO的研究进展

针对常温、含高浓度O₂ 的NO污染气体排放控制,典型的选择性催化还原（SCR）技术已不再适用。以碳基活性材料为催化剂的NO常温催化氧化技术得到了广泛关注,该技术在常温和高浓度O₂条件下将NO氧化为NO₂,并以硝酸或硝酸盐形式加以回收利用,因此具有环保和经济双重效益,应用前景广阔。本文简要综述了碳基活性材料常温催化氧化NO的研究进展,阐述了NO催化氧化机理,介绍了碳基活性材料的表面物化特性和反应条件（O₂浓度、NO浓度、GHSV、反应温度、水蒸气和催化剂粒径等）对催化氧化NO的影响,以及活性炭、活性炭纤维、碳纳米纤维、炭干凝胶、金属负载碳基活性材料、炭化污泥等不同碳基活性材料的催化特性,总结并展望了未来碳基活性材料低温催化氧化NO的发展方向。     

废轮胎的能源资源化新思路--用于再燃脱硝的探讨

废轮胎的产量日益增加,此类固体废弃物的管理是一个难题。研究如何对其资源化利用对于保护环境和节约资源都是非常有意义的。在对目前有关废轮胎回收利用技术简要回顾之后,提出了以废轮胎为燃料,通过再燃技术用于燃煤锅炉NOx排放的治理,对其可行性进行了讨论。利用国内生产技术以废旧轮胎大规模生产胶粉用于燃煤锅炉的再燃脱硝,能够很好地解决我国目前越来越多的废轮胎的生产现状,并把它们能源资源化利用,而且在利用过程中避免了再生胶、热能、热解利用等过程的二次污染问题。研究已证明．基于废轮胎的燃料不但具有比煤更高的热值,而且具有再燃脱硝燃料的优良性能,用于燃煤锅炉的再燃脱硝过程既可以达到脱除NOx污染排放的目的,同时可以大量地减少宝贵的煤及天然气等化石燃料的消耗。     

工业厂房自然通风热环境的数值研究

运用CFD技术对某典型工业厂房的自然通风进行了数值模拟。研究了热源、污染源参数一定时,不同进风口离地高度对厂房工作区热环境及污染物浓度分布的影响。分析了带热源工业厂房热环境的主要特点,认为评价这种高温环境时,应同时考虑工作区风速及建筑内壁面辐射的影响。为此,采用热应力指数HIS作为这类热环境的评价指标。结果可以看出,对于热源具有一定的高度的工业厂房,适当提高进风口位置,不仅可以增加自然通风量,提高工作区空气流速,改善工作区热环境,而且有助于降低厂房平均污染物浓度。随着H的增加,通风量和工作区风速增大,热应力指数和污染物浓度减小。当H增加到1.2m后,通风量和工作区风速基本不再变化。     

钴铁复合修饰FER催化CH4还原NO性能研究

Co系镁碱沸石分子筛在CH4-SCR中表现出较好的潜力,为提高Co-FER的催化活性以及抗水抗硫性能,引入Fe对Co-FER进行改性。采用离子交换法,制备出一系列xFe/Co-FER催化剂,在固定床反应器中进行了CH4选择性催化还原NO实验,并利用N2吸附-脱附、UV-vis、H2-TPR和Py-FTIR等手段进行表征。结果表明,经过适量Fe修饰的Co-FER催化剂能够提高NO转化率、N2选择性以及抗水抗硫性能。0.46Fe/Co-FER在富氧条件下,500°C时NO转化率达到64.9%。加入0.02%SO2后,NO转化率能保持在58.5%左右,加入5%H2O后,仍能保持在54%以上的NO转化率。UV-vis结果表明,0.46Fe/Co-FER中含有更多游离态的Fe3+,因此具有更好的催化活性。H2-TPR结果表明,适量的Fe修饰Co-FER,可以使还原峰向低温移动,提高催化性能。Py-FTIR结果表明,催化剂表面均含有大量的Br?nsted酸和Lewis酸,Fe的引入会显著增加催化剂的Br?nsted酸含量。     

工业厂房自然通风热环境的数值研究

运用CFD技术对某典型工业厂房的自然通风进行了数值模拟。研究了热源、污染源参数一定时,不同进风口离地高度对厂房工作区热环境及污染物浓度分布的影响。分析了带热源工业厂房热环境的主要特点,认为评价这种高温环境时,应同时考虑工作区风速及建筑内壁面辐射的影响。为此,采用热应力指数HIS作为这类热环境的评价指标。结果可以看出,对于热源具有一定的高度的工业厂房,适当提高进风口位置,不仅可以增加自然通风量,提高工作区空气流速,改善工作区热环境,而且有助于降低厂房平均污染物浓度。随着H的增加,通风量和工作区风速增大,热应力指数和污染物浓度减小。当H增加到1.2 m后,通风量和工作区风速基本不再变化。