卷烟主流烟气中巴豆醛在线光谱分析方法研究

卷烟主流烟气是卷烟燃烧时被人体吸食到体内的主要气体,其减焦降害已成为全社会高度关注的问题。在各种卷烟主流烟气组分中,巴豆醛以其强烈的基因毒性,成为国家规定的卷烟中七种主要有害指标物之一。传统的巴豆醛分析方法大都采用高效液相色谱法等实验室分析方法,需繁琐的样品前处理过程,无法测量巴豆醛的实时浓度,难以准确评估巴豆醛对人体健康的影响。为了快速、准确地检测卷烟主流烟气中的巴豆醛组分,本研究搭建了一套可以直接与吸烟机耦合的傅里叶红外光谱分析系统（FTIR）,并创新性开发过采样数据驱动光谱分析方法（ODDSA）,从复杂、变动的卷烟主流烟气中准确提取巴豆醛的光谱组分信息。ODDSA方法从实验设计入手,采用随机设计的思路尽可能模拟实际卷烟样品的分布范围,以构建具备良好光谱数据结构的样品集。在此基础上,创新性地将高密度小波变换引入红外光谱数据的处理过程中,以时/频双域过采样的方式提升了光谱解析分辨率,进而降低了其他基质组分对巴豆醛光谱信息的干扰。最后,发展改良竞争自适应重加权采样方法,从多倍冗余的高密度小波系数中准确提取待测物质的最佳变量组合,由此构建高质量的巴豆醛光谱定量分析模型。为了验证ODDSA方法的有效性,实验中采集了15种典型市售卷烟品牌,每个品牌在线采集8支样品的主流烟气红外光谱,随后采用随机挑选的25个验证集样本对ODDSA方法进行验证。结果表明,检验集的线性拟合系数为0.971,相对均方根误差为5.5%,其预测精度能有效满足卷烟主流烟气中巴豆醛的在线分析需求,并可拓展到环境二手烟气中其他组分的在线监测,进而为吸烟与健康评估提供全新手段。     

富氧燃烧烟气喷淋脱水过程数值模拟

富氧燃烧系统中,脱硫后的高湿烟气需要经过脱水处理才能作为循环烟气利用,喷淋塔是一种常用的脱水设备。本文用CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对喷淋塔的烟气脱水过程进行了三维建模模拟,得到了喷淋塔内的温湿度分布并用实验结果进行了验证。通过该模型分析了喷嘴的操作参数和运行特性对液滴平均运动时间和脱水效果的具体影响,讨论了数值模拟中出口烟气"过饱和"现象的成因,研究了不凝气组分对脱水过程的影响,为富氧燃烧脱水系统的设计提供了基础数据和理论方法。     

上喷淋上进气喷淋塔换热性能数值研究

上喷淋上进气喷淋塔是降低燃煤电厂烟气含湿量的最合适方案.引入用户自定义函数来解决和揭示ST-UD内部的复杂过程,特别是利用已发表的实验数据和其他数值模拟结果对FLUENT模型进行了验证.在此基础上,进行了正交仿真试验,对操作参数的重要性进行了评价,分析了液滴直径、喷淋速度、喷淋水流量和喷淋水温度四个因素与塔效率和冷凝率...     

林火中的阴燃现象:研究前沿与展望

森林中的植物腐殖质和有机泥炭土的阴燃是地球上尺度最大的燃烧与火灾现象,造成了巨大的经济损失及跨国界的雾霾,并严重破坏了生态系统.本文综述了阴燃林火的基础燃烧理论和化学反应机理,总结了其点火、火蔓延和熄火的行为特性.同时,归纳了近年来泥炭阴燃火的研究动态,包括如何通过小尺度的阴燃实验理解大尺度的阴燃林火,如何构建阴燃的数...     

烟气脱硫渣-Mn3O4混合氧载体与煤反应特性研究

基于TG-FTIR联用技术,结合SEM-EDX、XRD和XPS等表征手段,深入研究了煤与烟气脱硫渣制备的CaSO4-Mn3O4混合氧载体的反应特性,重点关注Mn3O4对CaSO4反应活性的提升及其对CaSO4副反应过程气相硫释放的抑制,发现CaSO4-Mn3O4氧载体与煤反应时,通过独特的氧传递特性和利用途径,不仅实现...     

CO2在沸石咪唑酯骨架材料中的吸附机理研究

沸石咪唑脂骨架材料（ZIFs）是一种新型的温室气体CO₂吸附材料。本文采用密度泛函理论计算CO₂在ZIF-68两种不同类型链（nIM和bIM）上的吸附能,计算中选用GGA/PW91泛函。计算结果表明CO₂分子在nIM链上和bIM链上的吸附存在明显的差异。在bIM链上,由于弱的C-H键的存在导致吸附过程中链的几何形状容易发生变形,从而得到较大的吸附能。吸附过程中CO₂分子的键角均有变化,在硝基官能团附近发生吸附时由于硝基的极化作用导致CO₂分子键角变化较其它吸附位变化明显。CO₂分子在nIM和bIM链上的吸附主要以物理吸附为主,范德华力是主要的相互作用力。     

金属火灾熔痕的显微组织及物相成分的实验研究

利用X-射线衍射(XRD)和3D图像处理软件(Image-pro)研究了四种不同火灾类型金属熔痕的显微组织、平均晶粒度、物相组成及其分布规律。结果表明：金属火灾熔痕主要由立方晶系的Cu₂O和胞、枝状的Cu组成。在四种不同的起火方式下,金属熔痕的显微组织和成分有显著的差别：(1)一次短路的火灾熔痕平均晶粒度为3～5 μm,其Cu₂O含量最低;过载熔痕的平均晶粒度与一次短路的类似,但其Cu₂O含量为30%左右;(2)二次短路熔痕中含有一定数量直径较大的微观空洞,平均晶粒度约为30 μm;其Cu和Cu₂O衍射峰出现展宽和辟裂,烧蚀程度最深;(3)火灾熔痕中粗大的Cu₂O等轴晶衍射峰强度最大,且显微组织中几乎没有微观空洞存在。     

Theoretical analysis of stack gas emission velocity measurement by optical scintillation

Theoretical analysis for an online measurement of the stack gas flow velocity based on the optical scintillation method with a structure of two parallel optical paths is performed. The causes of optical scintillation in a stack are first introduced. Then, the principle of flow velocity measurement and its mathematical expression based on cross correlation of the optical scintillation are presented. The field test results show that the flow velocity measured by the proposed technique in this article is consistent with the value tested by the Pitot tube. It verifies the effectiveness of this method. Finally, by use of the structure function of logarithmic light intensity fluctuations, the theoretical explanation of optical scintillation spec- tral characteristic in low frequency is given. The analysis of the optical scintillation spectrum provides the basis for the measurement of the stack gas flow velocity and particle concentration simultaneously.     

基于Gabor小波变换的ICA火灾图像纹理识别算法

针对火灾图像纹理识别问题,提出了基于Gabor小波变换的ICA火灾图像纹理识别算法,并根据火灾图像纹理识别特点进行了优化。首先用不同尺度和方向的Gabor滤波器对待识别图像滤波,得到其特征图像,然后将特征图像转化成特征向量作为ICA的输入,得到基矢量子空间,再将测试图像经过Gabor滤波器的特征向量投影到ICA子空间中得到系数向量作为目标识别特征,最后用支持向量机进行识别。通过与Gabor滤波器法和ICA方法的对比实验,表明该算法可以在火灾纹理图像的识别率上比传统方法提高5%以上,为火灾图像识别提供了一种新思路。     

伴随有水蒸气凝结的烟气对流换热的实验研究

本文通过实验研究了冷凝式燃气热水器中烟气伴随有水蒸气凝结的受迫对流换热过程。着重介绍实验系统、测试方法和对塔板式换热器和肋片板式换热器的实验研究结果。实验表明,有水蒸气凝结时的烟气对流换热系数远大于无凝结时的换热系数,可提高数倍。在冷凝式换热器中,塔板式换热器的换热系数大于肋片板式换热器。