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有机负荷和温度波动对厌氧菌群及酶活影响

环境科学学报 2020年第12期40卷 4358-4367页

作者：于钦冯磊甄箫斐沈阳航空航天大学能源与环境学院沈阳110136 兰州交通大学新能源与动力工程学院兰州730070

基于太阳能辅热厌氧消化反应器进行餐厨垃圾半连续发酵试验,探究了温度波动和有机负荷调控(OLR=2.0、4.0、6.0、7.0 kg·m^-3·d^-1)对甲烷产量、酶活性变化和微生物群落结构的影响.结果表明,反应器可以在OLR为2.0 kg·m^-3·d^-1下稳... 详细信息

基于太阳能辅热厌氧消化反应器进行餐厨垃圾半连续发酵试验,探究了温度波动和有机负荷调控(OLR=2.0、4.0、6.0、7.0 kg·m^-3·d^-1)对甲烷产量、酶活性变化和微生物群落结构的影响.结果表明,反应器可以在OLR为2.0 kg·m^-3·d^-1下稳定运行并在6.0 kg·m^-3·d^-1时实现最佳甲烷生产效率,虽然太阳能组比电能组减少了4倍能耗,但热辐射不稳定导致太阳能组发酵温度波动,甲烷平均产量比电能组减少21%.此外,蛋白酶在温度波动环境下表现出较高活性,但脂肪酶和淀粉酶活性却受到抑制.高通测序结果表明,低OLR阶段乙酸型产甲烷菌Methanosaeta活性较强,随着OLR递增氢营养型产甲烷菌Methanoregula和Methanospirillum相对丰度逐渐提高,而试验全过程中水解细菌Firmicutes相对丰度维持在62%~95%,占据主导地位.

关键词：餐厨垃圾有机负荷调控温度波动酶活性微生物群落结构

太阳能地板采暖与散热器采暖室内热环境试验研究

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太阳能学报 2018年第7期39卷 1849-1855页

作者：李金平王磊黄娟娟司泽田甄箫斐兰州理工大学西部能源与环境研究中心兰州730050 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室兰州730050 西北低碳城镇支撑技术协同创新中心兰州730050

以西北地区新农村住宅为研究对象,试验研究冬季太阳能地板采暖和散热器采暖室内热环境,现场测量室内温度、湿度、风速、PM（10）、PM（2.5）、SO2气体等指标,结果表明：地板采暖较散热器采暖具有更高的太阳能利用率,地板采暖具有更好的... 详细信息

以西北地区新农村住宅为研究对象,试验研究冬季太阳能地板采暖和散热器采暖室内热环境,现场测量室内温度、湿度、风速、PM（10）、PM（2.5）、SO2气体等指标,结果表明：地板采暖较散热器采暖具有更高的太阳能利用率,地板采暖具有更好的室内风环境和室内湿环境,室内更加卫生,2种采暖末端装置室内平均辐射温度均随着供暖的进行呈现先升后降的趋势,地板采暖室内平均辐射温度下降较散热器采暖平均辐射温度下降存在时间上延迟的优势,地板采暖室内温度分布更加均匀,舒适性更高。

关键词：太阳能地板采暖散热器室内热环境

超临界CO2预冷循环塔式太阳能热发电系统建模及性能分析

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农业工程学报 2024年

作者：甄箫斐张沥张永恒何志辉兰州交通大学新能源与动力工程学院

该研究针对现有超临界CO2（supercritical carbon dioxide,S-CO2）布雷顿循环塔式太阳能热发电系统加热器中SCO2吸热温差窄、熔盐用量大的问题，提出了S-CO2预冷循环塔式太阳能热发电系统。应用EBSILON软件分别建立SCO2再压缩循环和S-CO... 详细信息

该研究针对现有超临界CO2（supercritical carbon dioxide,S-CO2）布雷顿循环塔式太阳能热发电系统加热器中SCO2吸热温差窄、熔盐用量大的问题，提出了S-CO2预冷循环塔式太阳能热发电系统。应用EBSILON软件分别建立SCO2再压缩循环和S-CO2预冷循环塔式太阳能热发电系统模型，对比分析两种发电系统在设计工况下的系统性能。结果表明，与S-CO2再压缩循环塔式太阳能热发电系统相比，在设计工况下，S-CO2预冷循环塔式太阳能热发电系统的SCO2吸热温差提高了200.21℃，熔盐用量为9 513.28t，减少了7 046.07t；发电效率为22.74%，提高了0.38%；且当循环最高温度在500～550℃范围内，循环最低压力在20～30MPa范围内，S-CO2预冷循环塔式太阳能热发电系统的熔盐用量更低，发电效率更高。在S-CO2预冷循环塔式太阳能热发电系统在保证具有较大S-CO2吸热温差、更少的熔盐用量的同时，仍具有较高的发电效率，该发电系统可为S-CO2布雷顿循环塔式太阳能热发电站的设计提供参考。

关键词：预冷循环再压缩循环 S-CO 吸热温差熔盐用量

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多孔介质强化水合物储气性能研究进展

化工进展 2024年

作者：甄箫斐杨特勃董缇齐永豪刘佳兰州交通大学新能源与动力工程学院甘肃省储能系统与运行控制技术创新中心

天然气、氢气等气体能源是能源转型的重要组成部分，气体能源的储运是制约其发展的关键。水合物法储气是一种经济环保、安全性较高的新型固态储气方式，具有巨大的发展潜力。但生长动力学缓慢、储气效率低是限制水合物储气工业化应用的... 详细信息

天然气、氢气等气体能源是能源转型的重要组成部分，气体能源的储运是制约其发展的关键。水合物法储气是一种经济环保、安全性较高的新型固态储气方式，具有巨大的发展潜力。但生长动力学缓慢、储气效率低是限制水合物储气工业化应用的主要技术难题。文章围绕水合物储气技术研究，总结了多孔介质（碳基类材料、金属有机框架、硅砂以及金属泡沫等）作为水合物促进剂的研究历程与研究进展。归纳了多孔介质的粒径、孔隙大小排布、表面化学性质、导热系数、含水量、以及与化学促进剂复配使用时对水合物生成的诱导时间、储气速度和储气密度的影响。阐述了部分多孔介质促进水合物生成的机理；对比了不同多孔介质作为水合物促进剂的优缺点；分析了多孔介质作为促进剂的发展趋势和目前的技术瓶颈；为多孔介质作为水合物促进剂的应用提供进一步的分析依据。最后针对多孔介质作为促进剂的重点和发展方向提出建议。

关键词：新型固态储气气体水合物多孔介质动力学强化

户用太阳能恒温沼气生产系统批式半连续发酵产气性能试验

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太阳能学报 2019年第7期40卷 1997-2003页

作者：甄箫斐李金平谢春欣康健冯荣关文静兰州理工大学西部能源与环境研究中心兰州730050 西北低碳城镇支撑技术协同创新中心兰州730050 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室兰州730050 陕西理工大学陕西省工业自动化重点实验室汉中723000

在甘肃省民勤县测试户用太阳能恒温沼气生产系统以半连续工艺发酵的产气性能。在当地冬季气象条件下,产气系统半连续补料厌氧发酵试验结果发现:该系统采用半连续补料发酵可在冬季最低环境温度为-18.2℃时连续稳定运行。在116 d试验期内... 详细信息

在甘肃省民勤县测试户用太阳能恒温沼气生产系统以半连续工艺发酵的产气性能。在当地冬季气象条件下,产气系统半连续补料厌氧发酵试验结果发现:该系统采用半连续补料发酵可在冬季最低环境温度为-18.2℃时连续稳定运行。在116 d试验期内,平均日产沼气0.95 m^3,累计产气110.71 m^3;当达到最低环境温度时,系统可实现在(27±2)℃的范围内的稳定产气;批式厌氧发酵过程半连续补料可维持较稳定的甲烷含量,平均甲烷含量为54.74%;另外,该产气系统在基质浓不变的度条件下可通过调节发酵温度,满足不同时期4~5口人家庭的生活燃气用量的需求。

关键词：太阳能厌氧消化农业废弃物产气量寒冷地区

通水间断时长对太阳能低温地板采暖系统供暖性能的影响

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农业工程学报 2018年第24期34卷 217-223页

作者：李金平徐奥博甄箫斐黄娟娟王春龙兰州理工大学西部能源与环境研究中心兰州730050 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室兰州730050 西北低碳城镇支撑技术协同创新中心兰州730050 兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050

为了揭示供暖水泵通断模式对太阳能低温地板采暖系统供暖性能的影响,试验和理论研究了通水时长相同间断时长不同时系统的供回水温差变化规律,分析了系统的供热量、热损失率、运行能耗及太阳能保证率的变化,研究了供暖时系统内外因素与... 详细信息

为了揭示供暖水泵通断模式对太阳能低温地板采暖系统供暖性能的影响,试验和理论研究了通水时长相同间断时长不同时系统的供回水温差变化规律,分析了系统的供热量、热损失率、运行能耗及太阳能保证率的变化,研究了供暖时系统内外因素与供热量的相关性,研究结果表明:太阳能采暖系统23 d不同通断模式的运行试验结果表明,环境条件相近及通水时长都为8min时,间断时长越长,供回水温差越大;系统在3种通断模式下的供热量由高到低依次为间断6、5、11 min;间断6 min时比间断5 min时系统太阳能保证率增多5.27%,热损失率减少2.79%,运行能耗减少6.67%,对比可得间断6 min时系统运行较好;由23 d的运行效果可得,间断6 min时系统平均供热效率最高;室外温度、供水温度、回水温度、流量、风速等因素与供热量都有显著相关性,供水温度和环境温度对系统供热量影响较大,循环流量和环境风速的影响较小。

关键词：太阳能供暖温度太阳能低温地板采暖系统通断模式太阳能保证率供热量运行能耗

户用太阳能恒温沼气生产系统全年产气性能试验

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农业工程学报 2016年第10期32卷 220-225页

作者：李金平甄箫斐杨霭蓉黄娟娟董缇兰州理工大学西部能源与环境研究中心兰州730050 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室兰州730050 西北低碳城镇支撑技术协同创新中心兰州730050 中国科学院广州能源研究所广州510640

为满足北方农户全年生活燃气需求和研究户用恒温沼气池的产气特性,研发了发酵容积为3 m3的地上式太阳能恒温沼气生产系统。从沼气池的产气稳定性,不同发酵温度、不同发酵原料下的产气性能,全年产气特性4个方面对该系统做了试验研究。在... 详细信息

为满足北方农户全年生活燃气需求和研究户用恒温沼气池的产气特性,研发了发酵容积为3 m3的地上式太阳能恒温沼气生产系统。从沼气池的产气稳定性,不同发酵温度、不同发酵原料下的产气性能,全年产气特性4个方面对该系统做了试验研究。在兰州地区气象条件下,厌氧发酵试验结果发现:该太阳能恒温产气系统可全年稳定连续运行,全年累计产气398.52 m3;当最低环境温度分别高于-19.9、0.7和6.9℃时,系统可以实现26、28和37℃恒温厌氧发酵;当猪粪与农户常见的玉米秸秆、蒿草、莲花菜叶按一定比例混合发酵后,可显著提高沼气中甲烷体积分数并延长或缩短发酵周期。

关键词：发酵沼气秸秆户用恒温沼气生产系统混合原料产气特性

基于CSTR反应器鸡粪秸秆共消化产甲烷特性及菌群变化研究

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环境科学学报 2021年第8期41卷 3312-3323页

作者：李旭冯磊甄箫斐宋佳楠谷会淞沈阳航空航天大学辽宁省清洁能源重点实验室沈阳110136 兰州交通大学能源与动力工程学院兰州730070

基于实际工程通过控制有机负荷对不同配比鸡粪和玉米秸秆(VS比分别为1∶0、5∶2、1∶1)进行联合厌氧消化,分析了不同VS比变化对水解酶活性及微生物动态群落变化的影响,并确定了鸡粪秸秆联合厌氧消化的最优配比.结果表明,当VS比为1∶1时... 详细信息

基于实际工程通过控制有机负荷对不同配比鸡粪和玉米秸秆(VS比分别为1∶0、5∶2、1∶1)进行联合厌氧消化,分析了不同VS比变化对水解酶活性及微生物动态群落变化的影响,并确定了鸡粪秸秆联合厌氧消化的最优配比.结果表明,当VS比为1∶1时,碳氮比(C/N)为17,此时甲烷日产量峰值为31.46 L,累计产甲烷量为940.96 L,产甲烷效果最好,为最优配比;对比3组实验秸秆表面结构降解情况,C3(VS比=1∶1)组各水解酶活性均高于C1(VS比=1∶0)和C2(VS比=5∶2)组,且Megasphaera和Bacteroides作为纤维素酶主要分泌菌属相对丰度较高,纤维素酶活性峰值达到258.94 U·mL^(-1),使秸秆中的纤维素和木质素得到有效降解;秸秆含量增加提高了水解细菌多样性,降低了古菌多样性,Lactobacillus属于Bacteroidetes门,由于其具有较好的抗逆性在C2和C3组丰度较高,能够作为水解产酸阶段的优势菌属;C3组产甲烷古菌丰度变化较为稳定,在实验中期以食氢产甲烷菌为主,优势菌属主要有Methanosphaera和Methanobrevibacter,实验后期以食乙酸产甲烷菌为主,优势菌属主要为Methanosaeta、Methanospirillum和Methanoregula.

关键词：鸡粪秸秆共消化产气特性酶活性菌群变化

变工况下环境因素对竖排全玻璃真空管集热器储热性能的影响试验研究

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中国农机化学报 2018年第10期39卷 86-91页

作者：李金平吴佳妮张东甄箫斐兰州理工大学西部能源与环境研究中心兰州市730050 西北低碳城镇支撑技术协同创新中心兰州市730050 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室兰州市730050

全玻璃真空管太阳能集热器在西北地区得到广泛的应用。提高用户有用得热量可以提高全玻璃真空管的集热效率,在集热器稳态运行情况下,用户有用得热量数值上和集热器储热量相等。为探究变工况下竖排全玻璃真空管集热器储热性能的影响,以... 详细信息

全玻璃真空管太阳能集热器在西北地区得到广泛的应用。提高用户有用得热量可以提高全玻璃真空管的集热效率,在集热器稳态运行情况下,用户有用得热量数值上和集热器储热量相等。为探究变工况下竖排全玻璃真空管集热器储热性能的影响,以西北地区农村一单体建筑屋顶上6组全玻璃真空管太阳能集热器为研究对象,实时监测太阳辐照度,风速,环境温度,并对环境温度这一单一因素对集热器储热量的影响进行分析。试验结果表明:当夜间没有太阳辐射或者白天太阳辐射低于600W/m2,其他因素不发生改变时,随着环境温度升高,全玻璃真空管太阳能集热器储热量会随之增大,环境温度每增加1℃,全玻璃真空管储热量将增加2 209J。当太阳辐照量足够大,大于600 W/m2时,储热量不随环境温度变化而变化。

关键词：全玻璃真空管集热器储热变工况水箱温度