DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 5. PPEN主变压器短路阻抗的匹配设计 通过第3节对短路阻抗的分析计算，发现为PPEN设计的主变压器自身结构的高–低短路阻抗值和中–低短路阻抗达不到设计任务书(技术规范书)的要求，需要进一步进行短路阻抗的匹配设计，以提高高–低短路阻抗值和中–低短路阻抗值，同时高–中短路阻抗值保持不变，从而满足设计要求。 提高短路阻抗最直接、最有效的方法是增大等效漏磁面积。目前主要有以下四种结构形式设计：1) 拆分高压、中压绕组；2) 增大中压绕组和低压绕组之间的主空道；3) 高压绕组内置排列；4) 在低压绕组侧串联电抗器 [ 9 ] 。前三种结构形式需要改变变压器本身的结构，而且绝缘处理非常复杂，第四种结构形式不需要改变变压器本身的结构，实现容易，工程上已广泛成熟使用。综合以上考虑，课题组决定采用在低压绕组侧内置串联电抗器来实现对PPEN主变压器短路阻抗匹配的设计。 在低压绕组侧内置串联电抗器的结构特点在变压器的低压侧串联一个空心电抗器，通过空心电抗器的电抗来增大高–低和中–低短路阻抗。因此，短路阻抗匹配设计的关键在于电抗器参数的确定与设计。变压器低压侧串联电抗器示意图如图9所示。 图9. 变压器低压侧串联电抗器示意图 在额定分接下，PPEN主变压器要求基于300 MVA的短路阻抗：高–中为 U ′ K 12 = 11 % ，高–低为 U ′ K 13 = 25 % ，中–低为 U ′ K 23 = 14 % 。在第4节中已求出PPEN主变压器本身结构基于300 MVA的短路阻抗：高–中为 U K 12 = 11.14 % ，高–低为 U K 13 = 16.69 % ，中–低为 U K 23 = 5.59 % 。 低压绕组需要增加的短路阻抗值计算为： X % = U ′ K 3 − U K 3 = ( U ′ K 23 + U ′ K 13 − U ′ K 12 ) − ( U K 23 + U K 13 − U K 12 ) 2 = 8.43 % (28) 从而可以求出串联电抗器的电抗值为： X = X % × U N 3 I N 3 = 8.43 % × 22500 2222.2 = 0.854   Ω (29) 式(29)中I N 3 是低压绕组的额定电流值。 再可以求出串联电抗器的电感值为： L = 1000 × X 2 π f = 1000 × 0.854 2 π × 50 = 2.72   mH (30) 由于电抗器与低压绕组串联，因此，其额定电压等级与低压侧额定电压相同，额定电流与通过低压绕组的额定电流相同，额定容量为： P L = 3 × 2 π f L I N 2 = 12.65   MVA (31) 将匹配设计的电抗器值带入短路阻抗公式，反算得到PPEN主变压器最终的短路阻抗值，并通过试验对变压器的短路阻抗进行测量，将计算值与试验值进行比较，结果见于表9。 IEC 60076-1：2011表1中规定的短路阻抗的偏差：额定分接高–中为±10%，其他分接高–中为±15%，额定分接高–低为±7.5%，其他分接高–低为±10%，中–低为±10% [ 10 ] 。所以，由表9数据可知，PPEN主变压器的短路阻抗分析计算结果、试验测量值以及它们的偏差均在IEC标准的偏差范围内，证明在低压绕组侧内置串联电抗器的短路阻抗匹配设计方法合理。 Table 9 Calculation and test results for PPEN transformer short-circuit impedanc 分接位置 短路阻抗(%) 计算值相对于试验值偏差 计算值 试验值 高–中运行 额定分接 11.14 10.94 +1.8% 最小分接 11.66 11.43 +2.0% 最大分接 10.34 11.18 −7.5% 高–低运行 额定分接 25.12 25.73 −2.4% 最小分接 25.66 26.32 −2.5% 最大分接 24.34 25.94 −6.2% 中–低运行 14.02 13.71 +2.3% 表9. PPEN主变压器短路阻抗的计算及试验结果
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user: 6. 结论 本文针对PPEN主变压器的短路阻抗进行了设计和详细分析计算，并进行了试验验证，计算和试验结果表明：1) 该变压器本身结构的短路阻抗达不到客户的设计要求，通过在低压绕组侧内置串联电抗器的方法达到了短路阻抗匹配设计的效果；2) 该变压器的短路阻抗满足IEC标准规定的要求，工程设计和理论计算分析是正确的。目前，该变压器已成功装配应用在ITER实验场地中。
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user: 致 谢 本文中实验方案的制定和实验数据的测量记录工作是在保定天威集团变压器有限公司左红艳、谢辉、刘学民等工作人员的大力支持下完成的，在此向他(她)们表示衷心的感谢。
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user: 摘 要 邳州市大蒜种植模式为旱旱轮作或水旱轮作方式，多年来一直处于同一地块多年种植的状况，如何解决重茬带来的生理性病害以及找出合理的肥料配方是取得高产的保证，农户多年以来施用15-15-15含氯或含硫复合肥，为了提高肥料利用率安排基肥施用硝基复合肥，采用试验和示范相结合的方法。 关键词 :大蒜，硝硫基复合肥，试验示范 Copyright © 2018 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 为了进一步验证硝硫基复合肥在大蒜上的施用效果，促进新型肥料的推广，实现节本增效保护生态。现将2016秋季至2017年夏季硝硫基复合肥在江苏省邳州大蒜上的试验、示范效果总结如下。
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user: 2. 试验、示范材料和方法 2.1. 供试肥料 新型肥料为硝硫基复合肥。由金正大生态工程集团股份有限公司生产。硝硫基复合肥执行复合(混)肥料标准，N + P 2 O 5 + K 2 O ≥ 45%，13-17-15，含硝态氮。 不含硝态氮的硫基复合肥N + P 2 O 5 + K 2 O ≥ 45%，13-17-15，市场购置。 一般硫基复合肥15-15-15 (农户常用复合肥不含硝态氮)，市场购置。 2.2. 试验、示范时间 2016年9月~2017年6月。2016年9月21~23日整地施肥，9月24日播种；2017年6月8日收获。 2.3. 试验、示范田地点和土壤状况及前茬作物、气候特征 试验、示范田位于江苏省邳州市大蒜主产区宿羊山镇何家村七组(韩桥东队)位于村南300米，南湖地，地势平坦，交通便利。土壤类型为两合土；土壤有机质为14.2 g/kg、全氮1.4 mg/kg、有效磷39.6 mg/kg、速效钾为120.8 mg/kg、Ph为7.4。前茬作物为玉米，亩产620 kg。 试验、示范区域冬春具有大陆性气候，夏秋具有海洋性气候，气候温和，光照充足，降水适中，土壤肥沃，处于黄淮海平原。 2.4. 供试作物 作物名称：邳州大蒜。
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user: 3. 试验、示范设计与处理 3.1. 试验设计与处理 处理1：施用金正大13-17-15硝硫基复合肥，小区面积40 m 2 (0.06亩)，每小区用肥量为3.9千克(折亩用量65千克)，肥料作为底肥一次性在大蒜播种前基施，后耕翻整地。 处理2：施用与处理1等养分量，小区面积40 m 2 (0.06亩)，用肥量为3.9千克，相同施肥时期和方法的不含硝态氮的普通肥料。 处理3：当地农民习惯施肥15-15-15硫基复合肥。小区面积40 m 2 (0.06亩)，每小区用肥量为4.5千克(折亩用量75千克)，作为底肥一次在大蒜播种前基施，后耕翻整地。 以上每个处理小区设3次重复，小区随机排列。各处理间的肥料养分总量和配比要保持一致，各处理追肥一致。其他农事操作相同。 3.2. 试验田排列图 在试验过程中为了让试验准确，在试验处理田间排列上要保持试验的准确性，同时要留保护行，表1是田间试验排列图。 Table 1 Field arrangement table of nitro sulfur compound fertilizer efficiency tes 金正大硝硫基13-17-15； 3.9千克(65千克/亩) 处理1：40平方米 市场上平常复合肥15-15-15； 4.5千克(75千克/亩) 处理2：40平方米 市场购买13-17-15； 3.9千克(65千克/亩) 处理3：40平方米 一般复合肥15-15-15； 4.5千克(75千克/亩) 处理3：40平方米 金正大硝硫基13-17-15； 3.9千克(65千克/亩) 处理1：40平方米 一般复合肥15-15-15； 3.9千克(65千克/亩) 处理2：40平方米 市场购买13-17-15； 3.9千克(65千克/亩) 处理2：40平方米 一般复合肥15-15-15； 4.5千克(75千克/亩) 处理3：40平方米 金正大硝硫基13-17-15； 3.9千克(65千克/亩) 处理1：40平方米 表1. 硝硫基复合肥肥效试验田间排列表
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user: 4. 示范处理 4.1. 示范设计与处理 示范设2个处理，不设重复，即金正大13-17-15硝硫基复合肥与农户习惯施肥15-15-15对比； 处理1：施用金正大硝硫基13-17-15复合肥65千克/亩；作为底肥一次在大蒜播种前基施，后耕翻整地。 处理2：一般复合肥15-15-15农民习惯施肥，即75千克/亩。作为底肥一次在大蒜播种前基施，后耕翻整地。 4.2. 示范面积、作物、地点 4.2.1. 示范面积及土壤类型、肥力 示范片面积共计10亩为连片田块，其中，示范处理面积5亩、农民习惯施肥5亩。示范田和试验田土壤类型，土壤肥力一致都设在同一块大田里。 4.2.2. 示范地点、作物及肥料 地点为邳州市宿羊山镇何家村七组(韩桥东队)位于村南300米，南湖地，地势平坦，交通便利；示范作物为邳州大蒜；示范田肥料与试验田肥料施肥时期和方法一致。 4.3. 示范田间排列图 在和试验处理的同一田快安排的示范田，排列顺序如表2。
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user: 5. 试验、示范结果与分析 5.1. 试验、示范不同处理对大蒜生物学性状的影响 5.1.1. 出苗时间和出齐苗时间 试验田，各个处理出苗时间一致都为2016年10月6日，出齐苗时间为2017年10月12日。示范田不同处理和试验田一致。 Table 2 Field arrangement table of fertilizer efficiency demonstration of nitro compound fertilize 示范田处理1 示范田处理2 施用金正大13-17-15复合肥 (65千克/亩) 5亩 农户习惯施肥15-15-15 (75千克/亩) 5亩 表2. 硝基复合肥肥效示范田间排列表 5.1.2. 越冬前叶数 试验田，处理1平均为7.5张叶片；处理2平均为8.5张叶片；处理3平均为6.9张叶片。示范田，处理1平均为7.1张叶片；处理2平均为6.5张叶片。 5.1.3. 返青初期叶数 试验田，处理1叶数为12.5张；处理2为11.3张；处理3为12张。示范田，处理1为11.8张；处理2为11张。 5.2. 试验、示范不同处理对大蒜产量和产值的影响 5.2.1. 试验田不同处理对大蒜产量和产值的影响 从表3可以得出，试验处理1即施用金正大硝硫基复合肥的处理比处理3农户习惯施肥即施用15-15-15的硫基复合肥亩增产190.6千克，比处理2亩增产132.8千克。 Table 3 Yield structure and output value table of different treatments in fertilizer efficiency test of Jinzheng large nitro sulfur compound fertilize 重复 处理 小区面积(m 2 ) 小区产量(kg) 折亩产(kg) 亩增产 + (kg) 较习惯施肥 产值(元) 大蒜价格按照6元/kg计算 重复1 重复2 重复3 小区平均产量 处理1 40 93.3 92.7 91.8 92.6 1544.1 190.6 9264.6. 处理2 40 85.6 84.8 83.5 84.6 1411.3 57.8 8467.8 处理3 40 82.9 80.8 79.8 81.2 1353.5 0 8120.7 表3. 金正大硝硫基复合肥肥效试验不同处理产量结构与产值表 5.2.2. 示范田不同处理对大蒜产量和产值的影响 从表4可以得出，示范田处理1施用金正大硝硫基复合肥的大蒜平均产量比农户习惯施肥亩增产192.7千克。 Table 4 Demonstration of fertilizer efficiency of Jinzhengda nitro sulfur compound fertilizer yield structure and output value table of different treatment 处理 亩产量(kg/亩) 增产(kg/亩) 产值(元/亩) 处理1：金正大 1498.5 192.7 8991 处理2：农户习惯施肥 1305.8 0 7834.8 表4. 金正大硝硫基复合肥肥效示范不同处理产量结构与产值表 5.3. 不同处理对节肥情况分析 5.3.1. 试验田不同处理对节肥情况分析 处理1和处理2都是施用13-17-15的复合肥，处理3施用的是15-15-15的复合肥虽然数量一致。但是在面积相同的小区处理1和处理2与处理3相比施用的氮磷钾数量是不一致的。 处理和处理2每个小区施用N为0.507千克，P 2 O 5 为0.663千克，K 2 O为0.585千克。处理3每个小区施用N为0.675千克较处理1和处理2多0.168千克，P 2 O 5 为0.675千克较处理1和处理2多0.012千克，K 2 O为0.09千克，总计多施肥料0.27千克。 5.3.2. 示范田不同处理对节肥情况分析 处理1和处理2即施用金正大复合肥和农户一般施肥在数量上差别更大，所以示范田每亩施用的氮磷钾数量相差较大。 处理1每亩施用13-17-15硝基复合肥65千克和农户常规施肥施用15-15-15复合肥75千克从数量说少了10千克，折纯氮磷钾肥料每亩少施4.5千克。 5.4. 不同处理对增产增效和产投比的影响 试验田不同处理对增产增效和产投比的影响 从表5可以得出，在试验处理中处理1和处理3的产投比为2.8:1；在示范处理中处理1和处理2的产投比为2.84:1；充分说明施用13-17-15硝硫基复合肥比施用硫基的15-15-15的普通复合肥产投比高。 Table 5 Demonstration of fertilizer efficiency of Jinzhengda nitro sulfur compound fertilizer yield structure and output value table of different treatment 重复 处理 亩产量(kg) 增值效果 项目 平均 (kg/亩) 增产率% (较对照) 增产量(较常规施肥对照) (kg/亩) 产值(元) 亩增值(元) 产投比 处理1 1544.1 14.08 190.6 9264.6. 1143.9 2.8:1 处理2 1411.3 4.27 57.8 8467.8 347.1 0.27:1 处理3 (Ck) 1353.5 0 0 8120.7 0 ----- 示范田处理1 1498.5 14.8 192.7 8991 1156.2 2.84:1 示范田处理2 1305.8 --- ---- 7834.8 ----- ---- 表5. 试验、示范田不同处理对大蒜增产效果及效益的比较表 注：大蒜价格按照6元/kg，硝基复合肥13-17-15为4.63元/千克，不含硝态氮13-17-15为4.2元/千克，15-15-15复合肥为3.2元/千克。 5.5. 试验田不同处理的大蒜产量的统计分析 5.5.1. 多重比较最小显著差数法 通过方差分析可以得出，不同的肥料处理之间差异显著，并且显著性大于同一肥料的处理，说明不同肥料对大蒜的产量具有不同的效应(表6) [ 1 ] 。 Table 6 Test result analysis-F tes 变异来源 平方和 自由度 方差 F值 F 0.05 F 0.01 处理间 206.207 2 103.103 454.868 ** 6.944 18.000 重复间 7.487 2 3.743 16.515 * 6.944 18.000 误差 0.907 4 0.227 总和 214.600 8 F值的数值若带 * ，表示有显著差异；若带 ** ，表示有极显著差异；否则无差异 表6. 试验结果分析-F测验 5.5.2. 多重比较最小显著极差法 通过分析可以得出，在表7中凡差异不显著( ∂ )的都标上a、b、c表明在 = 0.05水平皆无显著差异，在 ∂ = 0.001 水平有极显著差异 [ 2 ] 。 Table 7 Multiple comparison of garlic yield (LSR method 处理排序 处理名称 小区平均值 差异显著性 (kg) LSR 0.05 LSR 0.01 1 ① 92.60 a A 2 ② 84.63 b B 3 ③ 81.17 c C 表7. 对大蒜产量进行多重比较(LSR法)
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user: 6. 试验示范结论 1) 通过试验表明施用金正大硝硫基13-17-15复合肥比农户习惯施肥增产效果明显，亩增产190.6千克，增产率为14.08%。 2) 示范表明施用金正大硝硫基13-17-15复合肥比农户习惯施肥增产效果明显，亩增产192.7千克，增产率为14. 8%。 3) 试验示范表明施用金正大硝硫基13-17-15复合肥比农户习惯施肥亩减少肥料10千克，折纯氮磷钾4.5千克。 4) 试验示范表明施用金正大硝硫基13-17-15复合肥比农户习惯施肥亩少施10千克肥料，用工量少可以减少劳动强度。
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user: 摘 要 晴空湍流(Clear Air Turbulence，CAT)因其不可见性，民航飞机预报CAT十分困难，是影响航空安全的一重大隐患。为尽可能有效探测CAT，本文首先定量分析CAT对飞机的影响，研究了一种反应式的CAT检测方法，即基于飞机垂直加速度估计涡流耗散率(Eddy Dissipation Rate，EDR)来量化CAT强度，并给出检测流程。其次美国航空无线电技术委员会更新了机载气象雷达湍流检测的标准，其中将垂直载荷因子定义为检测依据，则可进一步具体分析EDR估计值和垂直载荷因子之间的关系，得出可将CAT对飞机的影响量化为垂直载荷因子。最后利用遭遇了CAT的某航班的真实ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，广播式自动相关监视)数据求解EDR估计值，验证了以上理论分析的合理性，进而证明基于垂直载荷因子的CAT检测方法的合理性，可基于机载气象雷达实现更准确合理的CAT预报。晴空湍流对飞机的影响分析对晴空湍流的精确预报与检测有实际意义。 关键词 :晴空湍流检测，垂直载荷因子，涡流耗散率，广播式自动相关监视 Copyright © 2019 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 晴空湍流(clear air turbulence， CAT)定义为无云区域的大气湍流，这种湍流可能在机载气象雷达未检测到的情况下发生 [ 1 ] 。当飞机误入CAT区域时，会使飞机颠簸、乘客和机组人员受伤，在极端情况下，可能导致飞机结构损坏，若飞机长时间暴露于湍流中将会缩短飞机的疲劳寿命 [ 2 ] 。2018年10月18日，阿根廷一架空客A330客机在飞往阿根廷途中遇到严重晴空颠簸，导致飞机急速上抛和下降，造成机上15人受伤 [ 3 ] 。2017年6月6日，荷兰皇家航空一架由荷兰飞香港的波音747客机，降落前突遇强烈晴空湍流，引致飞机急坠，九人受伤 [ 4 ] 。并且，近年来随着二氧化碳浓度增加，CAT发生的频率大幅增加，CAT对航空安全产生了巨大威胁 [ 5 ] 。 目前，民航飞机预报和检测晴空湍流仍十分困难。根据常见的几种晴空湍流检测方式，可将晴空湍流检测方法可分为反应式检测方法和探测式检测方法。反应式的检测方法根据飞机遭遇湍流时的即时响应数据来检测湍流，例如PIERPs (Pilot Reports)、AMDAR(Aircraft Meteorological Data Relay)等。PIERPs指飞行过程中遭遇特殊情况时飞行员的例行报告 [ 6 ] ，主要根据飞行员的感觉报告飞机对湍流的反应以及天气情况等信息，常作为湍流预测的验证，但报告结果受飞行员的主观性、机型差异等因素影响较大。AMDAR资料中包含湍流耗散率(Eddy Dissipation Rate， EDR)和垂直阵风风速等信息 [ 7 ] ，其中EDR可用于度量大气湍流危险性。2015年，有学者提出可从ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，广播式自动相关监视)的导航报文中提取飞机高度、速度等信息计算EDR估计值来衡量湍流强度 [ 8 ] 。由于该方法中利用的ADS-B数据是飞机自身发送的机载数据，更新频率高，与PIERPs数据相比具有更高的可靠性，但不能提前较长时间向飞行员告警。以上反应式的检测方法获取的湍流资料可提供即时可靠的湍流实际数据，有利于研究晴空湍流对飞机的影响，对研究晴空湍流预报与检测方法发挥着不可替代的重要作用。 为了向民航飞机尽可能有效的预报晴空湍流，常用探测式的湍流检测方法，可利用机载气象雷达、激光雷达等探测晴空湍流。目前，民航飞机通常利用机载气象雷达探测大气湍流，从而提前向机组告警。检测依据是雷达回波的多普勒速度谱宽，通常认为雷达回波多普勒速度谱宽大于5 m/s时存在大气湍流目标 [ 9 ] 。2016年3月，最新的机载气象雷达的最低运行性能标准DO-220A中要求，机载气象雷达探测湍流时，检测量不仅考虑雷达回波谱宽，还需考虑飞机特性的影响，最终根据垂直荷载的均方根度量影响飞机的湍流的严重性 [ 10 ] ，于是可得出基于垂直载荷因子的大气湍流检测方法。针对不同机型的飞机，在不同的飞行条件下，该方法考虑了飞机特性和湍流本身的性质，则能更准确的度量湍流对飞机影响。 因此，为了利用机载气象雷达更准确的预报晴空湍流，需验证基于垂直荷载因子检测晴空湍流的合理性。本文定量分析CAT对飞机的影响，首先研究了一种反应式的CAT检测方法，即基于飞机垂直加速度的EDR估计方法，得出检测CAT的基本流程。接着根据更新的机载气象雷达检测湍流的规范，分析EDR估计值和垂直载荷因子之间的关系，从而将CAT对飞机的影响量化为垂直载荷因子。最后利用实际的ADS-B数据，估计某次航班的EDR，根据EDR估计值和垂直载荷因子之间的关系，验证了可将晴空湍流对飞机的影响量化为垂直载荷因子，同时证明了基于垂直载荷因子的晴空湍流检测方法的合理性，从而实现更准确合理的晴空湍流预报。
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user: 2. 基于飞机垂直加速度的EDR估计 2.1. 基本思想 飞机遭遇CAT时，常见的观测指标是飞机的垂直加速度大小。飞机在平稳飞行的过程中，通常其重力等于升力。当飞机遇到晴空湍流时，速度和方向随机变化的气流将改变飞机的升力，破坏其配平状态。湍流强度大时，将改变飞机的飞行高度，使飞机急坠或上抛，飞机的垂直加速度也将明显改变。 因此，为了定量量化CAT对飞机的影响，一种反应式的CAT检测方法是基于飞机垂直加速度的EDR估计，即将CAT对飞机的影响量化为EDR。EDR定义为湍流内部气流涡旋的动能转化为热能的速率 [ 11 ] ，湍流强度越大，EDR估计值就越大，因此EDR可用于度量湍流强度。以下细化基于飞机垂直加速度的EDR估计方法，实现晴空湍流检测，有利于进一步分析晴空湍流对飞机的影响。 文献 [ 8 ] 中提出，可根据飞机垂直加速度估计EDR，EDR等于 ε 1 / 3 ， ε 表示为 ε = B σ T 3 V − 1 (1) 其中 V 是飞机的真空速， B 是飞机响应因子， σ T 是在设定观测周期T内的飞机加速度的标准差，可以从不同的数据源获得，如机载加速度计、数字飞行数据记录器等，本文利用ADS-B高度数据估计飞机垂直加速度。 2.2. 飞机响应因子 B 是特定飞机的响应因子，取决于飞机特性(机翼面积，飞机质量等)和飞行条件(真空速，飞行高度等) [ 8 ] 。 求解飞机的响应因子，将涉及分析飞机对CAT的响应。为便于计算，可将CAT简化为各向同性的垂直阵风，飞机模型简化为质量为m，机翼无后掠的刚性飞机。当飞机遇到CAT时，飞机只有沉浮运动。在准定常气动力假设下，飞机遇到湍流后其升力将立刻改变。依据飞机升力和重力的关系构建飞机浮沉运动方程 [ 12 ] ，并将浮沉运动方程变换到频域分析，飞机垂直加速度 z ¨ 和垂直阵风速度 w g 0 之间的频响函数为 [ 12 ] 。 H r g ( ω ) = z ¨ w g 0 = − ω 2 − 1 2 ρ V S W a − ω 2 m + i ω 1 2 ρ V S W a (2) 其中，表示空气密度，表示飞行真空速，表示机翼面积，是全机升力线斜率。 根据文献 [ 7 ] 可推导得出飞机响应因子表示为： B = 1 / [ 0.7 3 / 2 I 3 / 2 ] (3) I = ∫ | H r g ( ω ) | 2 ω − 5 / 3 d ω (4) 即可得出某飞行条件下，特定飞机的响应因子。 2.3. 基于ADS-B数据估计 σ T ADS-B本身不含加速度信息，但是含有高度、垂直速度信息，并且ADS-B数据的更新频率较高，在0.5到1 Hz之间，即可利用ADS-B高度数据计算飞机垂直加速度 d z d t = v z (5) d v z d t = a z (6) Table 1 Categorization of turbulence intensit EDR的取值范围 湍流强度 EDR ≤ 0.15 无湍流 0.15 < EDR ≤ 0.3 轻度湍流 0.3 < EDR ≤ 0.55 中度湍流 0.55 < EDR ≤ 0.8 重度湍流 表1. 湍流强度的分类 图1. 基于飞机垂直加速度的EDR计算流程图 其中，z是飞机高度，v z 是飞机垂直速度，a z 是飞机垂直加速度，继而计算周期T内飞机垂直加速度的标准差 σ T 。观测周期T的设定需要根据数据的更新频率进行相应调整，T的取值过大会使 σ T 太过近似，取值过小则会使产生过多虚警现象。 根据上述内容，假设已获得周期T内飞机的平均真空速和特定条件下的飞机响应因子，根据式(1)即可求出EDR估计值，则基于飞机垂直加速度的EDR计算流程如图1所示。表1给出不同EDR的取值范围对应的湍流强度，可将周期T内EDR估计值与湍流强度分类表比对，度量此时的湍流强度，从而定量量化CAT对特定飞机的影响。
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user: 3. CAT对飞机的影响量化 3.1. 基于垂直载荷因子的晴空湍流检测方法的基本思想 一架飞机在整个飞行过程中都承受着载荷，飞机自身特性和大气环境决定飞机所受载荷的大小。当飞机遭遇CAT时，根据飞机对不稳定气流的气动力响应分析可知，飞机的载荷会改变。飞机所受的载荷过大时，将对飞机安全造成影响。 民航飞机能够利用机载气象雷达对湍流进行预报，文献 [ 13 ] 中给出了一种探测式的大气湍流检测方法，采用垂直载荷的均方根来度量湍流强度，将它表示为 σ ^ Δ n [ 13 ] 。 σ ^ Δ n = σ Δ n u n i t σ w [ M ¯ 2 ( x ) ] 0.5 σ v 2 ( r ) σ (7) 其中， σ Δ n / u n i t σ w 主要取决于与飞机特性相关的量， M ¯ 2 ( x ) / σ v 2 ( r ) / σ 取决于雷达回波谱宽。为叙述方便，将 σ ^ Δ n 称为估计的垂直载荷因子，可见 σ ^ Δ n 是湍流回波谱宽和飞机因素的函数，应用此估计值进行湍流检测能实现大气湍流的精确预警。 3.2. 垂直载荷因子与EDR的关系 根据文献 [ 13 ] ，垂直载荷因子其实际物理意义是观测周期T内飞机垂直加速度相对1 g的均方根。根据2.1节所述基于飞机垂直加速度的EDR估计方法中， σ T 是在观测周期T内的飞机垂直加速度的标准差。则显然可得垂直载荷因子与 σ T 意义相同，都能表征一定观测时间内飞机垂直加速度的离散程度。根据式(1)可得，EDR估计值与 σ T 成正比关系，从而可得出EDR估计值与垂直载荷因子成正比关系，根据上述分析可将CAT对飞机的影响量化为垂直载荷因子。 因此，根据式(7)，若可已估计得到CAT回波的谱宽和此时飞行条件下的飞机比例因子，可估计垂直载荷因子，从而根据垂直载荷因子探测CAT。
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user: 4. 验证和分析 为了进一步验证CAT对飞机的影响可量化为垂直载荷因子，并验证基于垂直载荷因子的CAT检测方法的合理性，以下利用某次航班的实际ADS-B数据，求解EDR估计值来量化湍流危险性，从而根据垂直载荷因子与EDR的关系，分析并验证理论分析的合理性。 据报道，2018年10月18日，阿根廷一架空客A330-200在空中遇到严重晴空湍流，造成机上15人受伤。则以此航班为例，从Flightradar24中下载该航班的实际ADS-B数据，计算EDR估计值，分为以下步骤。 步骤1：计算观测周期T内飞机垂直加速度的标准差 如图2、图3所示是从ADS-B中获取的该航班飞机的高度数据和地速信息。由图可见客机在飞行途中短时间内飞机高度大约在−150 m到400 m之间变化。 图2. 飞机实际飞行高度和地速 图3. 飞机飞行高度局部放大图 图4. 飞机垂直速度 根据式(5)、(6)计算飞机垂直速度和加速度，结果如图4和图5所示。由图可见客机在飞行途中t = 18，000 s附近，此飞机的垂直速率波动剧烈，上升垂直速率大约达到18 m/s，下降速率大约达到10 m/s，可见飞机遇到较严重的颠簸。新闻报道称飞机瞬时上升速率超过12 ft/s，瞬时下降速率超过15 ft/s，可见下载数据计算的结果和新闻报道数据近似。因所应用的ADS-B数据更新频率较低，此时忽略飞机起飞降落阶段的情况。 图5. 飞机垂直加速度 当观测周期T取10 s时，可根据加速度信息计算飞机垂直加速度的标准差，如图6所示。 图6. 飞机垂直加速度的标准差 σ T ， T = 10 步骤2：计算飞机的响应因子 因为飞机的响应因子取决于飞机特性和飞行条件，以时间在18，000 s左右时的情况为例，计算此时飞机响应因子。飞机此时巡航高度为11，900 m左右，真空速为250 m/s左右，A330-200的机翼面积约为361 m 2 ，实时重量约为200，000 kg，在单独浮沉—刚性飞机—准定常气动力模型下计算该飞机的响应因子B，首先计算得出 | H ( ω ) | 2 的和 | H ( ω ) | 2 ω − 5 / 3 功率谱密度函数分别如图7和图8所示。 图7. | H ( ω ) | 2 ω − 5 / 3 的功率密度函数 图8. | H ( ω ) | 2 的功率密度函数 接着根据式(3)和式(4)估得此时飞机响应因子为B = 30.8518。 步骤3：EDR估计 当观测周期T取10 s时，则根据式(1)计算EDR，估计结果如图9所示。 从图9中可明显看出在t = 18，000 s附近，EDR估计值明显增大，与湍流强度分类表比对，此时飞机遭遇晴空湍流的强度为中度湍流，这和新闻据报道中描述的情况基本相符。说明根据ADS-B实际数据估计得到的EDR估计值能够度量湍流强度，因此说明此时CAT对飞机的影响可量化为EDR。根据EDR估计值和垂直载荷因子之间的关联性，也证明了CAT对飞机的影响可量化为垂直载荷因子，从而验证基于垂直载荷因子的CAT探测方法有合理性。
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user: 5. 结论 本文分析了晴空湍流对飞机的影响，首先为了定量分析晴空湍流对飞机的影响，研究了一种反应式的CAT检测方法，即基于飞机垂直加速度的EDR估计方法，得出检测流程，该方法获取的湍流资料可 图9. EDR估计值，T = 10 s 提供可靠的湍流实际数据。其次根据DO-220A中更新的利用机载气象雷达的探测式湍流检测方法，分析EDR估计值和垂直载荷因子之间的关系，从而将晴空湍流对飞机的影响量化为垂直载荷因子。最后利用实际的ADS-B数据，估计某次航班的EDR，根据EDR估计值和垂直载荷因子之间的关系，验证了可将晴空湍流对飞机的影响量化为垂直载荷因子，进而证明基于垂直载荷因子的晴空湍流检测方法的合理性。基于垂直载荷因子的晴空湍流检测方法同时考虑了飞机特性和湍流回波谱宽，因此该检测方法更合理准确，并且符合DO-220A提出的新要求，因此可利用机载气象雷达实现更准确合理的晴空湍流预报。本文研究的晴空湍流对飞机的影响分析对晴空湍流的精确预报与检测有实际意义。
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user: 摘 要 煤气化灰渣在固体废物中占据重要比例，对灰渣进行合理利用，不仅可以消除灰渣的危害，还可节约大量物质资源，变废为宝，因此，研究煤气化灰渣的综合利用途径、开发灰渣综合利用新技术，具有重要的现实意义。本文对煤气化灰渣的性质及利用现状进行了综述，灰渣的主要成分为氧化硅、氧化铝、氧化钙及残炭，化学性能相对稳定，应用安全，其的利用分为低值化、中值化和高值化应用，目前低值化及中值化利用较多；最后本文结合煤气化工艺灰渣的特点，提出工艺排放废灰渣综合利用途径，可为废弃物灰渣的资源化利用提供指导。 关键词 :煤气化，灰渣，综合利用，现状，展望 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 煤气化灰渣占据固体废物的重要比例，对其进行综合利用是整个煤化工项目实现循环经济的重要因素。对灰渣进行合理利用，不仅可以消除灰渣的危害，还可节约大量物质资源，变废为宝，因此，研究煤气化灰渣的综合利用途径、开发灰渣综合利用新技术，具有重要的现实意义。
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user: 2. 煤气化灰渣的性质 煤气化灰渣包括粗渣(气化炉底渣)和细渣(飞灰及黑水滤饼等)两部分，灰渣成分与气化原料煤灰分含量、组成及气化工艺等相关，主要为SiO 2 、Al 2 O 3 、CaO和残余碳等。 流化床气化灰渣分为两种，一种是由除尘器收集的飞灰，另一种是由排渣口排出的炉底渣。 2.1. 灰渣的物理特性 1) 外观形态 气化炉运行条件不同，飞灰和底渣的外观形态也会有差别，飞灰一般呈深灰、灰黑色等细颗粒状物质，底渣则呈棕色、灰色、灰白、黄褐色等的粒状物质，具体亦受煤种灰成分影响。 2) 粒度分布 粒度分布对建筑回填工程应用影响较大，研究表明粒度分布均匀时，易形成松散结构，当受到动载荷时，容易造成工程破坏，表面沦陷。而像流化床气化炉这样宽筛分的灰渣，颗粒大小混杂，易形成紧密结构，是建筑工程上的理想结构。 2.2. 灰渣的化学特性 灰渣的化学特性包括化学组成和矿物组成等。灰渣的化学成分主要为煤中未燃烧的矿物，通常Si、Al、Fe、Ca和Mg的氧化物约占了90%左右，其它主要成分还有 K 2 O、Na 2 O、SO 3 、未燃烧的碳及多种微量元素。其化学组成受煤的种类、产地、气化工艺、气化炉形式及灰的回收方式的影响。 如：对于循环流化床锅炉，灰渣中存在大量的CaO、CaSO 4 、SiO 2 及钙的硅酸盐、硅铝酸盐，决定灰渣的化学性质具有一定的自硬性能，且向灰渣中加水时容易发生如下化学反应： CaO + H 2 O → Ca ( OH ) 2 因此，循环流化床灰渣一般呈碱性，其PH值在11.5~12.5之间。至于其他流化床气化炉灰渣的酸碱性受气化工艺及煤种特性影响，通常呈碱性。 另外，灰渣中还含有一些微量元素 [ 1 ]。煤的产地不同灰渣中的微量元素含量也会有所区别。例如美国西部煤灰渣中Ba和Sr的含量较高，中部煤灰渣中Cd、Mn、Mo、Ni、Pb和Zn的含量较高。灰渣中常见微量元素的含量见表1。 Table 1 Contents of common trace elements in ash and slag (mg/kg 元素名称 渣 灰 试样个数 含量范围 平均含量 试样个数 含量范围 平均含量 银 7 0.1~0.51 0.2 32 0.04~8 0.501 砷 28 0.5~168 4.45 48 2.3~279 56.7 硼 14 41~513 161 58 10~1300 371 钡 27 300~5789 1600 96 110~5400 991 镉 23 0.1~4.7 0.86 77 0.1~18 1.6 钴 17 7.1~80.4 24 87 4.9~79 35.9 铬 27 3.4~350 120 112 3.6~437 136 铜 22 3.7~250 68.1 80 33~349 116 氟 9 2.5~104 50 41 0.4~320 29 汞 22 0.005~4.2 0.023 70 0.005~2.5 0.1 锰 25 56.7~769 297 96 24.5~750 250 钼 12 0.84~21 3.9 69 1.15~100 18 镍 17 14~258 38 71 1.8~253 54 铅 26 0.4~90.6 7.1 87 3.1~252 66.5 硒 25 0.08~14 0.691 86 0.6~19 9.97 锶 5 170~1800 800 73 30~3855 775 钛 1 2.0 2.0 41 0.1~42 16 钒 16 12~377 141 88 11.9~570 248 锌 8 4~798 99.6 87 14~2300 210 表1. 灰和渣中常见微量元素的含量(mg/kg) 由表可以看出，飞灰和底渣的化学组成有明显差别，除F、Sr、Ba和Mn等几种元素之外，大部分元素在灰中含量较高，如Se、As和Pb等。粉煤灰的元素含量与颗粒尺寸有关Al、B、Ca、Cs、Fe、K、Mg、Mn、Na、Rb、Sc、Ta、Th、Ti等元素较均匀地分布于粉煤灰粒径不同的颗粒中；而As、Se、Hg、Mo、Cd等元素在细粒灰中含量较高，这是因为该些元素为挥发性元素，在反应过程中凝于颗粒表面；Ba、Co、Cr、Cu、Sr、U、V等元素介于以上两组元素之间。此外，游离CaO的含量与粉煤灰颗粒的大小也有关系，颗粒愈细CaO含量愈高。煤有弱放射性，由于U和Th元素在燃烧过程中形成不溶解、不挥发的化合物，几乎全部进入灰中，因此灰渣也有一定的放射性，且飞灰中的放射性元素浓度高于底渣。有资料证明，粉煤灰中放射性元素(U系列、Th系列)的含量比炉底灰高46%。 表2列出了灰渣和几种常见建筑材料的放射性测试结果 [ 1 ]。 由此可以看出灰渣的放射性比水泥和粘土砖等常用建筑材料略高。李英等 [ 2 ] 也对灰渣作为建材使用产生的辐射影响进行了评价，发现：从目前我国的燃煤灰渣放射性水平来看，即使建材中掺入比高达60%~80%，从辐射环境影响的角度来说也是安全的。鉴于诸多研究结论，灰渣可安全地作为建筑材料使用。 Table 2 Radioactivity of ash and several common building material 材料种类 放射性(Pc/g) U (铀) Tb (钍) 灰渣 3~5 3~5 花岗岩块 2.5 2.2 粘土砖 0.6~3.0 1.2~3.5 水泥 0.7~3.0 2.0~3.5 表2. 灰渣和几种常见建筑材料的放射性
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user: 3. 煤气化灰渣的利用现状 灰渣的利用研究可分为低值化、中值化和高值化。低值化利用包括结构回填、路基填筑、充填矿井等，经济效益较低；中值化利用经济效益一般，包括作水泥原料、墙体材料等；高值化利用经济效益较好，包括高级填充剂、土壤改良剂、吸附剂、金属或其化合物分选、重金属的分离、耐高温材料等。 国内外对气化灰渣的具体利用形式如下： 3.1. 灰渣的物理热利用 通常煤气化灰渣的排出温度大约在800℃左右的高温排出，其中蕴含大量的物理热量。为了提高总体热效率，有必要进行灰渣物理热的回收工作。灰渣物理热的应用，在目前一般用于加热给水，通过冷渣机进行热交换。 3.2. 用作建筑回填 建筑工程上作为回填使用的散体建筑材料的颗粒大小及组成，对其工程特性具有决定性影响。研究表明，粒度分布均匀时，易形成松散结构，当受到动载荷时，孔隙度降低，受到压密，造成表面沉陷，致使建筑工程破坏；反之，颗粒大小混杂，粗粒形成的孔隙被细颗粒充填，易形成紧密结构，在动、静载荷作用下，建筑工程都不会有较大的损失，这是建筑工程上最理想的结构。煤气化灰渣具有非均粒性，孔隙较少，用作回填材料效果较好 [ 3 ]。 3.3. 用于农业 灰渣在农业中的应用，实际上是通过改良土壤、覆土造田等手段，促进其发展的，以便达到提高农作物产量、优化生态环境等目的 [ 4 ]。 ① 改良土壤的碱性：如对含脱硫产物和脱硫剂较高的循环流化床灰渣，因自由CaO和H 2 O反应生成Ca(OH) 2 ，使灰渣呈碱性，因此，此种灰渣可用于农田、恢复酸性矿地、中和工业废料等方面；石煤渣也是强碱性物质，pH值在10~12以上，所以直接施用石煤渣后可以不同程度地提高土壤的碱度，石煤渣很适合在南方酸性土壤中施用，特别是在南方缺钾需硅的酸性水稻田里施用，更有良好的作用。 ② 促进土壤中有机质的分解：灰渣中含有钙、镁等盐基离子，由于碱性强，盐基离子多，能促进土壤有机质的分解，对改善土壤的供肥和保肥能力有一定的作用。 ③ 提高土壤温度：一些气化灰渣如石煤渣、循环流化床灰渣等是热性材料，遇水后有一个放热过程，因此可以提高土壤温度。 另外，灰渣中因含有植物生长所需的营养元素，还可以不同程度地供给作物的各种营养需要。 3.4. 用于生产建筑墙体保温材料及装饰材料 如采用粉煤灰加气混凝土制备新型、轻质保温节能的墙体材料；制作煤灰混凝土空心砌块，其中粉煤灰既是掺合料又是细集料，掺量较高；制作水泥粉煤灰膨胀珍珠岩混凝土保温砌块及轻质隔墙板；制作粉煤灰陶粒及混凝土制品等 [ 5 ]。 3.5. 生产水泥 水泥是一种水硬性胶凝材料，按成分可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。水泥品质指标包括氧化镁(<5.0%)、三氧化硫(<3.5%)、烧失量(≤5.0%)、细度、凝结时间、安定性和强度等。 煤气化灰渣的主要化学成分是SiO 2 ，Al 2 O 3 和CaO等，从化学组成看，它可以作为生产水泥熟料的原料，灰渣目前已广泛用于水泥生产 [ 3 ]。 3.6. 生产多种形式砖 如以煤灰(灰渣)和粘土为主要原料，再掺加其他工业废渣，经配料、混合、成型、干燥及焙烧等工序而成的烧结煤灰砖，其作为一种新型材料，对灰渣含硫量没有要求；以80%左右的煤灰为原料，加入20%左右的石灰作胶结料，少量的石膏为外加剂，经过混合、搅拌、沉化、成型、晾干后再经化学浸液、加温浸渍而成的煤灰水浸砖；以水泥和粉煤灰为混合胶结料制备粉煤灰混凝土路面砖；以粉煤灰为主，以水泥、石灰等为胶结料制备粉煤灰砖等。 3.7. 用于掺烧 根据《用于水泥和混凝土中的粉煤灰(GBT1596-2005)》国家标准 [ 6 ] ，可用于水泥和混凝土中的粉煤灰的烧失量不得高于15%。而细渣由于含碳量较高，烧失量往往超过20%，不能直接用于上述领域。流化床锅炉由于其独特的燃烧方式，可用于富碳煤灰的燃烧。可选择将细渣掺混到流化床锅炉中进行燃烧，这样既有利于减少细渣的烧失量，也有利于节约燃料煤。细渣燃烧后的低碳灰可以用于水泥、混凝土等建材、建工原料。 3.8. 分选利用 CFB灰渣中常常含有多种重金属元素，其中还有大量氧化物和有用成分。在经过回收后，灰渣可以更好地用于其他方面 [ 7 ]。 ① 对灰渣中硅的有效利用：如用氢氧化钠溶液提取硅制备白炭黑或改性白炭黑，用于精细化工补强剂等高附加值产品。 ② 对灰渣中铝的有效利用：如用盐酸-氢氧化钠法提取铝，制备氧化铝，或以粉煤灰为原料采用硫酸铵烧结/硫酸铝铵结晶法，制备纯度为99.9%的氧化铝，解决我国铝土矿资源短缺的问题。目前内蒙古高铝粉煤灰提取氧化铝国家重点项目已进入工业化示范建设。 另外，还可以提取钒、碳粒、氧化铁等。 3.9. 用于化学工业 灰渣中的组分与常用的填料基本相同，只是在含量上有差别。例如灰渣中的SiO 2 起到增强、补强作用，代替常用的粘土、白炭黑；Al 2 O 3 起增量作用，可代替特种碳酸钙；CaO可起增量补强作用，作用相当于轻质碳酸钙、重质碳酸钙、特种碳酸钙；SO 3 可代替通常加入的硫起硫化剂的作用；未燃尽的可燃物起到炭黑的作用。研究和应用发现，灰渣补强性能与半补强炭黑的性能相当，并具有永久变形小、相对密度小、弹性好的优点。并且混炼、压出工艺性能良好，同时它还具有煤制填料的性质。可做为高分子材料填充剂、作PVC的填充料、作橡胶填料。 3.10. 用于处理气化废水 某类气化灰渣，如固定床干排灰气化炉的炉渣，具有和活性炭相类似的性能，用于处理气化废水时，对煤气废水中的COD和酚有明显的去除效果，可以减轻废水生化处理的负担。吸附有机物后炉渣可作为流化床锅炉的原料，避免了二次污染问题。 随着循环经济、可持续发展、环境友好等理念成为社会发展的必然，灰渣高值化利用研究成为国内外的热点。
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user: 4. 煤气化灰渣利用途径分析及展望 1) 气化炉排出灰渣的显热利用 气化炉排出的高温灰渣可通过冷渣机或其他设备回收热量，联产蒸汽、加热水，实现热量的高效利用。 2) 中高价值化学品的分选利用 可考虑与排渣系统耦合起来，排渣的同时，提取、回收灰渣中高附加值产品 [ 8 ]。煤在形成过程中有机物吸附了一些稀有元素，如Ga、Ge、U等，虽然稀有元素的含量并不高，但在煤经燃烧使有机物消失后，稀有元素会在粉煤灰中得到富集，并且其含量可能达到综合利用水平，可将这些高附加值成分提取出来并加以有效利用，还可是具有良好经济效益的再生资源。 专利CN 201410231357.0 [ 9 ] 提出了一种将灰渣中的碱金属催化剂和稀有金属Ga同时回收的方法，可提高综合利用效率。具体包括对灰渣进行水洗、酸溶、络合沉淀以及K、Ga和Al 2 O 3 的进一步提取等步骤。 废灰渣中提取铝、硅、铁、钙：专利CN 201310207509.9 [ 10 ] 提出了一种活化煤气化灰渣实现铝铁钙分离的方法，包括如下步骤：第一步，将煤气化灰渣干燥；第二步，将干燥后的煤气化灰渣在700℃至1100℃下煅烧15至75分钟后急冷得到活化料，第三步：将所述活化料与盐酸溶液或硫酸溶液反应，反应温度为60℃至100℃，反应时间为30~120分钟。过程中不需添加任何助剂，在较低温度即可改变煤气化灰渣中的矿物组成，有效提高反应活性，缩短浸取反应时间，实现铝、铁、钙有效分离，而且可以利用煤气化灰渣中残炭的热值。 提取高纯度的白炭黑和氧化铝产品：专利CN201010133559.3 [ 11 ] 提出了一种用有机羧酸转化分离法高值化利用灰渣类物质的方法。即将灰渣类物质用羧酸化学转化法进行分离提纯，在低能耗、低污染下得到高纯度的氧化铝、白炭黑以及醋酸铁、醋酸钙等羧酸盐。该方法是一种低能耗、低污染下实现灰渣类物质高值化的新方法，有利于我国能源资源的有效洁净利用，可解决能源转化中的废渣污染问题。采用羧酸化学转化法对灰渣类物质进行分离，用羧酸代替无机强酸盐酸等，不仅污染性降低，而且选择性增强，羧酸可以与氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾反应，而不与氧化铝和二氧化硅反应，将羧酸溶液与灰渣在一定浓度、一定温度和一定pH条件下进行化学反应，可以使铁、钙、镁、钠、钾以羧酸盐的形式进入溶液中，从而实现与铝硅的分离，再用氢氧化钠溶液提取硅铝，通入CO 2 控制pH值，实现铝硅的分离，分别得到高纯度的白炭黑和氧化铝产品。这样不仅可以解决氧化铝和二氧化硅的纯度问题，而且减少了酸污染，避免了重结晶等工艺繁杂和能耗高的问题。 另外，还可用于生产结晶氯化铝：含铝高的灰渣经过粉磨、酸浸、沉淀、浓缩和脱水等生产工艺可以提取结晶氯化铝。以结晶氯化铝为原料，可以生产固体聚合氯化铝。聚合氯化铝是一种新型高效无机高分子净化剂，其净水性能特别优越，将取代传统的铝盐净水剂。 3) 生产水泥、砖、建材、装饰材料及环境材料等 煤气化废灰渣，尤其是流化床气化灰渣中富含碳酸钙及钙的硅铝酸盐，可增大废灰渣的添加比例用于制备水泥混凝土等建筑材料。 将煤气化废灰渣应用于发泡水泥中，即以一定的比例取代水泥制备发泡水泥，用于制备复合硅酸盐硬质保温隔热材料发泡水泥保温材料，一则节约水泥，再者还会达到更优越的性能。水泥-煤灰发泡保温材料具有质轻、保温、防火、抗冻性好等特点，可满足墙体保温材料的性能要求 [ 12 ] [ 13 ]。 另外，提铝后的废灰渣可用于制备硅钙板 [ 14 ] 或雪硅钙石污水处理材料，如专利CN 201310344213.1 [ 15 ] 提供了一种燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法，该方法能够综合利用燃煤灰渣制备具有较高附加值环境材料。通过将燃煤灰渣煅烧后研磨过筛，并用质量浓度为20%~30%的盐酸酸浸，分别得到氯化铝铁清液以及固体残渣；向氯化铝铁清液中加入Ca(OH) 2 和Al(OH) 3 调整盐基度至45%~55%，并用盐酸控制pH值为3.5~5.0，再在105℃~110℃下水热聚合后，经浓缩干燥制得聚氯化铝铁净水剂。固体残渣经洗涤干燥后按照Ca/Si = 5/6的摩尔比引入Ca(OH) 2 作钙源，并按Ca(OH) 2 /NaOH = 1:(0.5~1.5)的摩尔比加入NaOH，然后在180℃~220℃下水热反应16~22 h制得雪硅钙石污水处理材料。 4) 用作硅肥 有效硅是指土壤中能被农作物吸收的硅，包括土壤中的单硅酸及各种易于转化为单硅酸的盐类，硅肥主要指标就是其中有效硅的含量，我国农业部颁布的硅肥标准 [ 16 ] 中有效硅SiO 2 含量大于等于20%。 李等 [ 17 ] 开展了含碱灰渣添加助剂煅烧脱碱制取硅肥以实现含碱灰渣煅烧无害化与资源化的研究。煅烧脱碱制取硅肥的过程实际上是灰渣中碱性物质Na 2 CO 3 或Na 2 O与被活化的SiO 2 及Al 2 O 3 等氧化物发生反应生成复合硅酸盐的熔制反应过程。这些复合硅酸盐难溶于水，不显碱性，达到了脱碱无害化的目的，但其能溶于植物根系分泌的有机酸，即生成枸溶性的硅酸盐，因此可作为硅肥而施用于土壤中，又实现了硅肥资源化的目的。 5) 生产微晶玻璃 微晶玻璃是将特定组分的基础玻璃，在加热过程中通过控制晶化而得到一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体材料，它兼具陶瓷和玻璃的双重特点，具有良好的耐腐蚀性和机械性能，在机械、化工和建筑装饰等领域具有广泛的应用 [ 18 ]。流化床气化废灰渣主要成分为CaO、SiO 2 、Al 2 O 3 ，同时可能含有少量的MnO、TiO 2 ，是具有很高潜在活性的玻璃体结构材料。废灰渣中CaO含量较高，CaO含量的增加有利于微晶玻璃的晶化，而Al 2 O 3 含量也较高，Al 2 O 3 的引入能提高微晶玻璃的强度和化学稳定性，因此这两种固体废弃物化学成分上具有互补性，可用于制成性能良好CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 CAS系统微晶玻璃，可用作新型建筑材料及红外加热或干燥材料。 6) 其他用途 流化床气化废灰渣可用作提高石油焦浆稳定性的原料，贾嘉等 [ 19 ] 采用添加15% (wt)的细渣制备水焦浆，最终可制备浓度为71% (wt)的水焦浆，而且具备良好的流动性、流变特性和长达超过200 h的稳定性，其研究发现细渣中的矿物质属于强亲水物质，能够降低石油焦表面的接触角，提高石油焦表面的亲水性，使得石油焦颗粒与水分离受到阻力，能够有效缓解固液分离；另外，石油焦由于孔隙结构不发达，石墨化严重，碱金属含量低，气化活性低，气化灰渣对石油焦气化起到催化作用。 另外，由于流化床气化废灰渣80%以上的颗粒在砂的细度范围，现在我国很多地方的交通工程中缺少砂资源，因此可以利用该废灰渣代替天然砂。
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user: 摘 要 为全面了解悬浮颗粒对硝基苯类污染物的吸附影响，研究了黄河兰州段悬浮颗粒对硝基苯的吸附行为及影响因素。研究发现，水体中悬浮颗粒对硝基苯类污染物的吸附能力存在很大的影响。因此，本文选取黄河兰州段悬浮颗粒作为研究对象，采用批量实验法探索硝基苯类污染物在悬浮颗粒中的迁移规律和吸附特征。结果表明：硝基苯类污染物在黄河兰州段悬浮颗粒上的吸附分为三个阶段，即快速、慢速和平衡吸附期，吸附平衡时间为18 h。黄河兰州段悬浮颗粒对硝基苯类污染物的动力学吸附过程较好地符合准二级吸附动力学模型；热力学吸附较好地符合Freundlich等温吸附模型；在吸附过程中，硝基苯的吸附自由能变ΔG θ < 0，焓变ΔH θ 及熵变ΔS θ 均>0，表明黄河兰州段悬浮颗粒对硝基苯类污染物的吸附是一个自发吸热且吸附体系的混乱度增大的反应过程。硝基苯类污染物的初始浓度、溶液pH和悬浮颗粒粒径均对吸附有较大影响，具体表现为：吸附容量与硝基苯类污染物初始浓度呈正比，与悬浮颗粒粒径呈反比，pH在3~5和8~10范围内时，吸附容量与pH值呈正比，pH在5~8范围内时，吸附容量基本保持不变。总体来看，水体中的悬浮颗粒对硝基苯的吸附是受硝基苯初始浓度、溶液pH和悬浮颗粒粒径影响的自发吸热过程。 关键词 :悬浮颗粒物，硝基苯类，动力学吸附，热力学吸附，黄河兰州段 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，用于国防、化工、印染等行业的硝基苯排放量超过10，000 t/y，并且呈逐年增长趋势 [ 1 ] 。硝基苯不溶于水且具有极高的稳定性，进入环境中的硝基苯类污染物除少数会被微生物降解外，大多数会残留在水体和土壤中，造成严重的环境污染和危害 [ 2 ] [ 3 ] 。但同时，又因为其在水中有一定的溶解度，所以还可能对水体造成较长时间的污染 [ 4 ] 。环境中的硝基苯可以通过皮肤、呼吸道等途径进入人类和动物体内，也可以通过植物的呼吸作用进入植物体内，在植物体内富集，经过生物链进入人类和动物体内，而后对肾、肝、脾等脏器功能产生严重损伤 [ 5 ] 。由于硝基苯类污染物的强致癌性、高毒性和致突变性等，我国已将其列入优先监测污染物名单 [ 6 ] 。 黄河兰州段贯穿兰州市，为广大兰州市民提供生活和工业用水。兰州现存的化工、国防和印染等企业排放的含有硝基苯类污染物的废水进入黄河兰州段水域，致使硝基苯类污染物在黄河兰州段水体和土壤中大量残留。硝基苯的密度大于水，进入水体的硝基苯会沉入水底，所以从水面挥发的比例较小，大多数被悬浮颗粒物所吸附并随着悬浮颗粒物迁移 [ 7 ] 。研究表明，水体中悬浮颗粒对硝基苯类污染物的吸附能力较强。针对硝基苯类污染物，最常用的处理方法是吸附法 [ 8 ] 。因此，掌握硝基苯进入悬浮颗粒后的迁移规律，就可以通过强化或控制其迁移过程，有效将其对环境的影响降到最低。 本文以黄河兰州段悬浮颗粒为研究对象，采用紫外分光光度法，研究了硝基苯类污染物在悬浮颗粒中的迁移规律和吸附特征，以期为环境中硝基苯类污染物的预防和去除提供一个可信赖的依据。