ISSN 2095-560X
CN 44-1698/TK
CONDEN XJIIA8
CN 44-1698/TK
CONDEN XJIIA8
对餐厨垃圾、污水厂污泥以及餐厨垃圾与污泥混合甲烷发酵的产气能力与动力学特性进行了实验分析，餐厨垃圾在中温和高温发酵的产甲烷潜能分别是400和426 mL CH4?gVS−1，经过120℃、20 min蒸煮除油后的餐厨垃圾在中温和高温发酵的产甲烷潜能分别是418和531 mL CH4?gVS−1。经Gompertz模型计算，除油后餐厨垃圾的最大产甲烷速率Rmax比除油前提高了49.8%（中温）和19.0%（高温），但餐厨垃圾中固体有机物的产甲烷速率变化不明显。在餐厨垃圾机械破碎匀浆过程中，部分固体有机物被液化，中、高温发酵产气过程的一级动力学呈现两阶段特征，液相有机物在中温发酵的产甲烷速率（速率常数k = 0.1955 d−1）略快于高温（k = 0.1543 d−1）；而固体有机物在高温条件下的产甲烷速率（k = 0.0804 d−1）快于中温（k = 0.0388 d−1）。除油后餐厨垃圾中的固体有机物和污泥高温发酵的产甲烷速率也快于中温发酵，表明高温发酵有利于提高固体有机物的产气速率。污泥的产气潜能较低，产气速率慢，与餐厨垃圾共发酵有助于调节碱度和防止发酵体系的酸化。
在生物质气流床（5 kg/h）气化和熔融盐调质净化装置上，进行了熔融盐对高含氮废弃物气流床气化产气的调质与污染物脱除实验，考察了不同熔融盐温度、不同静液高度对出口气体调质和含N、S、Cl污染物脱除特性的影响。结果表明：经过熔融盐调质后，产气中CO与CO2浓度下降，H2浓度明显上升。当温度从380℃升高至580℃时，H2/CO值提高至7.3。随着静液高度的提高，出口气体中CO2与CO浓度下降，H2浓度由30.1%提高至36.8%；熔融盐对高含氮废弃物气流床气化产气中含N、S、Cl污染物有较明显的脱除效果，H2S、SO2、HCl与含氮污染物中的HCN与NOx已完全脱除，当温度为580℃、静液高度为67.5 mm时，NH3脱除率达到96%。
为改善中心管振荡水柱式波力发电浮标的能量转换性能，对中心管底部设计了四4种模型并在造波水槽中进行实验研究。试验结果表明，直管型中心管俘获宽度比最小，实验测得最高为4.12%，底部有一定锥度的模型会提高俘获宽度比，目前实验最高为19.25%，并出现较高的双峰值，提高了通频带，峰值周期也随锥度的不同出现了移动。试验得到的较佳模型需要进一步优化和实验，为设计适应不同海况的发电浮标提供基础数据。
南海北部陆坡发育的自生岩石矿物主要有碳酸盐岩、黄铁矿、石膏等，主要分布在天然气水合物最有潜力的区域，如西沙海槽、神狐海域、东沙西南和东北海域，以东沙东北部海域为自生矿物发育最密集区域。自生碳酸盐岩主要呈结核状、结壳状、烟囱状、块状等产出，神狐海域和东沙西南海域以白云石为主，西沙海槽以文石为主，东沙东北部主要以高镁方解石为主，具有较轻的碳同位素值和较重的氧同位素值；自生黄铁矿主要呈长条状，由草莓状黄铁矿组成，具有较大的硫同位素值，分布较为广泛；自生石膏主要呈球状或者块状，透明自形晶结构，分布在神狐及东沙海域部分站位。南海北部自生矿物的这些特点可为我国水合物勘探提供自生矿物方面的证据。
低剂量抑制剂对天然气水合物形成条件的影响对组合抑制剂的开发和选用具有重要意义。本文采用定容压力搜索法，在282.6 K ~ 290.3 K范围内测定了纯水和含低剂量抑制剂聚乙烯吡咯烷酮水溶液的甲烷水合物形成相平衡条件。测量结果显示0.5wt%、5wt%和15wt%的聚乙烯吡咯烷酮对水合物形成条件有促进作用，但促进作用不大，分析认为高分子的加入降低了溶液的活度，但是增加了溶液对甲烷的溶解度，而活度降低和甲烷溶解度增加对甲烷水合物形成相平衡条件影响相反。
储层稳定性是天然气水合物开采所面临的关键问题。本文基于多孔介质流体动力学和弹性力学，建立了天然气水合物降压开采储层稳定性数学模型，包括储层沉降和井壁稳定性分析两个方面，并以墨西哥湾某处水合物藏的基本参数为例，进行了水合物降压开采储层稳定性的模拟计算。结果表明，在水合物降压开采的过程中，孔隙流体压力降低导致了储层的沉降，最大的沉降发生在井壁附近，水合物分解会加剧储层的沉降；降低井孔压力会造成井壁破坏的潜在危险，在井壁附近，周向和垂向应力达到最大处容易发生失稳破坏，地层的水平应力差会增加井壁的不稳定性。
天然气水合物是一种清洁高效能源，其广泛分布于大陆永久冻土带和海洋环境中，其中海洋环境又以海洋大陆斜坡和深海盆地为主。对海底天然气水合物地层进行钻井是研究海底天然气水合物及获得海底地层油气资源最直接的手段之一，但海底天然气水合物地层地质环境复杂，钻井面临诸多风险。本文通过综合分析海底天然气水合物地层的储层特性，探讨了海底地层中天然气水合物分解与再形成对钻井工程的影响、可能诱发的地质灾害及环境效应，并提出了相应的应对措施，以期为我国海底天然气水合物地层钻井提供参考。
增强型地热系统（Enhanced Geothermal System, EGS）利用深层岩石中连通的裂隙网络进行流体工质循环，从而实现地热能的持续开采。EGS运行时循环流体工质会与深层岩石产生化学反应，引起岩石中矿物的溶解/沉积，使热储中的裂隙网络形貌产生动态变化，对地下流动与传热过程造成影响。本文分析了EGS中液–岩化学作用特点，详细阐述了在多孔介质热流动模型中耦合入液–岩化学反应的方法，基于已开发成功的EGS传热传质数值模型初步建立了传热–流动–化学（Thermal-Hydraulic-Chemical, THC）多场耦合数值模型，并使用该模型对五井布局EGS的长期运行过程进行了模拟分析，模拟时仅考虑方解石在水流体中溶解和沉积。模拟结果显示，循环流体的注入温度以及注入流体中的矿物离子浓度的设定十分重要。如果二者没有达到较为合适的“平衡”，就会导致注入井附近渗透率和孔隙率的持续变化，对EGS的导流能力造成极大影响。
基于气液两相漂移流理论，对以TFE（三氟乙醇）/E181（四甘醇二甲醚）溶液为工质的扩散吸收式制冷系统气泡泵建立数学模型，通过MATLAB编程，在不同的浸没比和加热功率下，分析了提升管管径对TFE/E181气泡泵性能的影响规律。结果表明，TFE/E181气泡泵的性能随提升管管径的变化与浸没比和加热功率密切相关；在浸没比介于0.2 ~ 0.7，加热功率介于200 ~ 1 200 W的范围内，存在一个最佳的提升管管径使得气泡泵的溶液提升量与效率最大，且提升管最佳管径随着浸没比和加热功率的增大而增大，直至趋于弹状流最大许用直径；此外，当提升管管径一定的情况下，TFE/E181气泡泵的溶液提升量与效率随浸没比的增大而增大，而随加热功率的变化则与提升管管径的大小有关。
采用水热法合成了介孔Ti-MCM-41分子筛，并通过X射线粉末衍射（XRD），傅立叶变换红外光谱（FT-IR），紫外−可见光漫反射光谱（DR UV-vis）以及BET氮气吸附−脱附等温线方法对合成的样品进行表征。以正庚烷−苯并噻吩模拟油，以Ti-MCM-41/NaClO为催化氧化体系，考察其催化氧化反应条件及动力学参数。结果表明当反应温度为308 K，反应时间为40 min，NaClO用量为3 mL，Ti-MCM-41用量为0.05 g，萃取剂乙腈用量为10 mL，脱硫率达68%；动力学分析表明苯并噻吩的氧化反应为一级反应，表观活化能Ea为56.55 kJ/mol。结果表明利用Ti-MCM-41/NaClO体系催化氧化脱硫是行之有效的。
对稀酸水解液进行精制脱毒是生化法中高效利用木质纤维素类生物质不可缺少的处理过程。本文以三种混合木质纤维素类生物质水解液为研究对象，以苯乙烯等为原料合成吸附树脂，考察了二乙烯基苯（DVB）浓度、单体和交联剂比例、非极性和弱极性单体等条件对吸附树脂吸附效果的影响。研究发现，固液比1.4∶40的情况下，不经过任何其他工艺，仅用吸附树脂，糠醛的去除率可以达到76%以上，5-羟甲基糠醛去除率可超过40%，可溶性木质素的最高去除率约为87%，而总糖损失率在8%左右。一定范围内提高交联剂的量可提高树脂的吸附性能，从而提高抑制剂的去除率。添加丙烯酸甲酯（MA）单体来改变树脂的极性，并不能提高树脂对每种抑制剂的吸附。
本试验以典型的轻工业有机废弃物为原料，采用中温批式发酵工艺进行了厌氧发酵制取生物燃气的研究。结果表明，木薯淀粉渣、木薯杆、糖蜜酒精废水、肉食加工废水及果汁废水的产气率分别为623.7 mL/gVS、208 mL/gVS、223.0 mL/gCOD、335.4 mL/gCOD和383.4 mL/gCOD，产甲烷率分别为355.1 mL/gVS、120.6 mL/gVS、94.7 mL/gCOD、187.2 mL/gCOD和136.1 mL/gCOD，平均甲烷含量分别为56.9%、58.0%、43.0%、55.8%和35.5%。这些典型的轻工业加工废弃物皆为生物燃气发酵的适用原料，但是有各自的发酵产气特点，可根据不同原料采用不同的预处理方法及发酵工艺，以期取得更好的产气效果。
