浸没分析范文

浸没分析范文（精选8篇）

浸没分析 第1篇

氨氮是污水中主要污染物之一, 氨氮的增加会造成水体的富营养化等一系列水环境问题的产生。目前污水处理工艺主要有硝化反硝化工艺及其变形工艺, 但这些工艺常因反硝化阶段碳源不足导致脱氮效果不佳, 投加有机碳源提高C/N比能有效解决但运行成本也随之增加[1,2]。因此, 为了在不投加额外碳源的情况下满足反硝化阶段对C/N比的需求, 作者课题组提出了浸没式组合膜工艺。该工艺旨在利用膜组件的选择透过性将原水中的NH4+-N和有机物分别进行富集和分离, 将分离富集的NH4+-N进行硝化, 再将硝化产物与之前分离的有机物同时转移至反硝化反应器进行反硝化脱氮, 这样可以保证反硝化阶段有充足的可利用碳源。该工艺中膜组件的分离富集是整个工艺的关键。

在传统的膜分离工艺中, 影响膜性能的因素很多, 除了膜本身的特性[3,4] ( 如膜的材质、孔径和亲疏水性等) 外, 其运行条件也至关重要。Ilhan等使用双极膜电渗析工艺从废水中回收混合酸时发现, 电解液流量的减少会增加回收液的酸度[5]。万淑芳等使用双极膜电渗析技术处理稀土钠皂化废水回收液时发现, 随电流的增大, 膜对电压升高, 回收的酸和碱的浓度也明显增加[6]。为此, 本研究在实验室条件下考察了电流强度、膜出流量及进水流量对膜组件氨氮富集性能的影响, 分析了其中的机理, 以期为提高膜组件氨氮富集效率以及促进本工艺的推广及应用提供一定的理论依据。

1 试验

1. 1 试验装置与原理

浸没式新型复合膜工艺中, 氨氮和有机物的富集分离于氨氮分离器中完成, 装置如图1 所示。其外形呈长方体形, 基本尺寸为400 mm × 150 mm × 600 mm, 有效容积20 L, 反应器内部放置有平板式膜组件, 如图2 所示, 膜组件由PVC平板作为支撑, 板上设有孔洞及导流槽, 平板两侧分别粘有微滤膜 ( 孔径0. 2 μm) 和只允许1 价阳离子通过的阳离子交换膜, 其有效面积为0. 1 m2。反应器运行方式: 膜组件浸没于反应器中, 原水经进水蠕动泵连续进入反应器中, 通电后在电场力作用下, 水中NH4+发生定向移动, 经离子交换膜进入膜组件, 而COD被膜组件截留, 滤液在膜组件中与NH4+形成氨氮富集液经蠕动泵抽吸进入后续硝化反应器, 被截留的COD与硝化产物则同时进入后续反硝化反应器进行反硝化脱氮。

1. 2 水质条件及运行参数

试验用原水为生活用水, 取自北京工业大学西区教工生活小区化粪池上清液。进水COD 179. 1 mg/L ~ 584. 4 mg/L, 平均321. 9 mg / L; NH4+-N 86. 5 mg / L ~ 104. 1 mg / L, 平均94. 1 mg / L。反应器控制抽停时间比为10 min∶ 5 min, 将电流强度、膜出水流量及进水流量作为单因素控制变量考察对象。

1. 3 试验分析方法

COD采用5B-3 型快速测定仪; NH4+-N采用纳氏试剂光度法测定; 电流采用恒定电流控制仪; 流量采用量筒加秒表进行测定。氨氮富集率通过以下公式进行计算:

其中, M0为膜出水中NH4+-N浓度; M1为反应器中的氨氮浓度。

2 结果与讨论

2. 1 电流对膜组件的影响

电场力是本试验氨氮富集过程的主要推动力, 而根据以往的研究[7]报道, 电渗析过程中电流大小直接影响着水中离子的迁移速度。因此, 控制其他条件不变, 将电流强度作为变量考察其对膜组件氨氮富集的影响。在进水流量为6. 8 m L/min, 膜组件出水流量为5 m L/min, 控制膜组件间歇出水的抽停时间比为10 min∶ 5 min下, 电流试验共7 组, 每组电流分别为0 A, 0. 05 A, 0. 1 A, 0. 15 A, 0. 2 A, 0. 25 A, 0. 3 A。试验采用同一装置连续进行, 前一组试验和后一组试验的间隔时间为1 h, 目的是改变参数后, 给反应器运行稳定留有足够时间。试验结果如图3 所示。

图3 表示了不同电流下膜组件对氨氮富集情况。由图3 可看出, 不同的电流对膜组件富集性能影响较大, 具体分为三个阶段:当电流I < 0. 05 A时, 膜组件氨氮富集率较低, 而当系统未加电流运行时, 膜组件仍有些微的富集率, 这可能由于膜组件通过扩散渗析原理[8], 可以富集到少量NH4+离子。当0. 05 A < I < 0. 25 A时, 随着电流的增大, 富集率呈现明显上升趋势, 分析主要原因是阳离子交换膜的传质主要由扩散传质、对流传质和电子传质共同作用的结果, 当电流在此区域时, 电子传质占主导地位, 迁移速度随着电位增大而增大[9]。通过试验发现, 当电流I > 0. 25 A时, 虽然富集率很高, 但富集率已呈现一个缓慢的上升趋势, 在电极附近已经出现大量的气泡, 电解反应剧烈, 同时, 考虑到能源消耗、膜渗漏以及电极寿命, 电流强度不适合再往上增加[10], 因此该工艺最佳电流为0. 25 A。

2. 2 膜出流量对膜组件的影响

控制其他运行条件不变, 将膜出流量作为变量考察其对膜组件氨氮富集的影响。在进水流量为3. 5 m L/min, 膜组件两侧加的电流为0. 25 A, 控制膜组件间歇出水的抽停时间比为10 min∶ 5 min下, 流量试验共7 组, 每组流量分别为3 m L/min, 4. 05 m L/min, 5. 8 m L / min, 7. 5 m L / min, 8. 6 m L / min, 10. 9 m L / min, 12. 5 m L / min;试验采用同一装置连续进行, 前一组试验和后一组试验的间隔时间为1 h, 目的是改变参数后, 给反应器运行稳定留有足够时间。试验结果如图4 所示。

从图4 中可以看出, 随着膜出流量的增加, 膜组件氨氮富集率先增加然后降低, 最后趋于平缓, 其变化过程大致可以分为4 个阶段: 膜出流量在1. 45 m L / min ~ 4. 05 m L / min时, 氨氮富集率呈现明显上升趋势; 膜出流量增加至4. 05 m L/min ~7. 5 m L / min时, 氨氮富集率开始缓慢降低; 而当膜出流量上升至7. 5 m L / min ~ 8. 6 m L / min时, 氨氮富集率呈现了急剧下降的趋势; 膜出流量在8. 6 m L/min ~ 12. 5 m L/min时, 氨氮富集率趋于稳定。由此可知, 随着膜出流量的增加, 氨氮富集率先增加后下降。对于不同膜出水流量下氨氮富集率变化形成原因, 经分析建立了膜组件氨氮迁移示意图, 见图5。

其原因可能是: 如图5 所示, 设定NH4+通过离子交换膜进入膜组件的迁移速度为V1, 通过超滤膜进入膜组件的迁移速度为V2, 通过泵的抽吸作用离开膜组件的速度为V3。分析认为, 当增加膜出流量时, V3和V2会不断增加, 而V1因为只受电流强度影响, 当电流不变时, V1也不会改变。当V3过小时, 由V1提供的氨氮数量未能及时经V3带走而在超滤膜端流失, 大于V3由于抽吸而带走的氨氮数量, 若V3增大, 则能有效抵消流失过程, 因此, 在膜出流量1. 45 m L/min ~ 4. 05 m L/min时, 氨氮富集率随流量的增加而上升。当膜出水流量增加到一定程度后 ( 例如增加到4. 05 m L / min后) , 此时因为V3的抽吸速度较大, 氨氮的消耗量也较大, 而V1和V2所提供的氨氮小于消耗的氨氮, 导致膜后氨氮浓度降低, 因此氨氮富集率下降。由以上结果可知, 最佳膜出流量选择为5. 5 m L/min。

2. 3 进水流量对膜组件的影响

NH4+离子经过富集进入膜组件后, 氨氮分离器中的NH4+离子浓度会相应地减少, 而NH4+离子的补充来自于原水的注入, 因此, 反应器的进水流量也会对膜组件氨氮富集效能产生影响。控制电流0. 25 A, 出水流量5. 5 m L/min, 抽停比10 min∶ 5 min的条件下, 试验每组进水量为: 3. 6 m L/min, 5 m L/min, 6. 2 m L/min, 7. 6 m L / min, 8. 9 m L / min, 10. 4 m L / min, 试验采用同一装置连续进行, 前一组试验和后一组试验的间隔时间为1 h, 目的是改变参数后, 给反应器运行稳定留有足够时间。试验结果如图6 所示。

从图6 可知, 膜组件的氨氮富集率随着膜进水量的增加先增加后减少。其过程大致可分为两个阶段: 膜进水量在3. 6 m L/min ~6. 2 m L / min时, 氨氮富集率随着膜进水量的增加而增加; 而膜进水量在6. 2 m L/min ~10. 4 m L/min时, 氨氮富集率随着膜进水量的增加呈现一个下降趋势。分析在膜进水流量较小 ( 3. 6 m L/min ~6. 2 m L / min) 时, 进水对氨氮分离器中NH4+的补充速度小于NH4+向膜组件内部的迁移速度, 因而在该进水流量范围内随着进水流量的增加, NH4+的补充速度和消耗速度趋于平衡从而使富集率呈现一个上升的趋势。当进水量继续增加时可能造成NH4+在氨氮分离器中停留时间过短导致富集率相应下降。

此外, 本试验所用的离子交换膜属于Na+型膜, 根据“空穴传导—双电层”假说[11]建立本试验中离子交换膜端传质模型, 如图7 所示, 可推测, 在直流电场E下, 膜中Na+在电场作用下向右移动, 进入溶液, 并在膜内留下“阳离子空穴”。由于膜中Na+的减少, 固定离子A-形成电场方向指向膜中心的静电场E2, 并且逐渐增强。溶液中的NH4+受到E和E2两个电场的作用。膜进水流量主要影响的是氨氮分离器中的氨氮浓度, 即图7 中离子交换膜左侧溶液中的氨氮浓度。

在膜进水流量不大时 ( 例如在3. 6 m L/min) , Na+由于受到电场E向右的静电吸引力, 从膜中进入到膜右侧溶液, 留下大量的“阳离子空穴”。此时, 由于膜左侧溶液中NH4+受到电场E和E2吸引, 迅速地进入膜内填补空穴, 并不断进入膜右侧溶液。使得膜右侧溶液中的NH4+的浓度迅速增加, 且增加的速率远大于膜左侧溶液中NH4+的增加速率。所以氨氮富集率迅速增加。在膜进水流量达到一定量的时候, NH4+已经基本填满膜内的“阳离子空穴”。在膜右侧溶液中的NH4+在浓度差、E电场作用力与E2电场力的作用下, 与膜内的NH4+达到动态平衡, 即由膜右侧进入膜内和由膜内进入到膜右侧溶液的NH4+的数量相等。所以在膜右侧溶液中的NH4+浓度基本不会改变。而膜进水流量不断增大, 在膜左侧溶液中NH4+亦不断增大, 故氨氮富集率自此开始下降。综上所述, 最佳进水流量选择为6. 5 m L/min。

3 结语

1) 电流强度越大, 膜组件氨氮富集性能越好, 最佳电流强度为0. 25 A。

2) 随着膜出流量的逐渐升高, 系统氨氮富集率呈现先上升后下降再趋于平缓的趋势, 最佳膜出流量为5. 5 m L/min。

3) 膜组件的氨氮富集率随着膜进水量的增加先增加后减少, 最佳进水流量选择为6. 5 m L/min。

摘要：采用浸没式组合膜对生活污水进行氨氮富集, 应用单因素试验法, 进行了不同的电流强度、膜出流量和进水流量下氨氮富集性能试验, 通过分析研究结果, 提出了浸没式组合膜的最佳运行参数。

浸没分析 第2篇

在浸没式膜生物反应器(SMBR)中,以人工配制的`含氮废水作为原水,考察了在HRT为6 h、SRT为50 d、不同碳氮比(C/N)和DO条件下系统的同步硝化反硝化效应.结果表明:①在原水TN容积负荷为0.17 kg/(m3*d)、C/N值为15、DO为1.0 mg/L条件下,可获得81.2%的NH+4-N去除率和83.6%的TN去除率;②在原水TN容积负荷为0.36 kg/(m3*d)、C/N值为10、DO为1.5 mg/L条件下,可获得76.5%的NH+4-N去除率和52.8%的TN去除率.

作 者：齐唯 李春杰 何义亮  作者单位：上海交通大学,环境科学与工程学院,上海,40 刊 名：中国给水排水  ISTIC PKU英文刊名：CHINA WATER & WASTEWATER 年，卷(期)： 19(7) 分类号：X703.1 关键词：SMBR   C/N   DO   同步硝化反硝化  

浸没分析 第3篇

关键词：防洪,浸没,分析,评价

1 工程概况

太子河防洪综合整治工程威宁桥-梁家段,位于本溪市北郊的太子河上,全长约8.1km,该段两岸旧堤多为浆砌石堤,堤顶至地面约1.5~4.0m,顶宽约2.0m,底宽约4.0~6.0m,防洪标准较低,不利于该市国民经济发展的需要。

拟在下游沙漠岭隧洞附近建1座拦河坝,蓄水后河水位将抬高约6.00m,正常高水位高程119.50m。拟新建或扩建两岸堤防约8.1km,堤型为浆砌石与砂砾石混合型,堤高约10m,堤顶宽约8m,两岸堤间距为300m。

2 地质概况

下游左岸有溪田铁路、民用建筑和耕地,铁路距拟建堤防较近,路基顶高程122.00~126.62m,堤外铁路路基下地面高程114.00~121.40m,地形比较平缓,地势东高西低;右岸拟建堤外主要分布民用建筑,地面高程115.40~123.40m,地形较平缓,面积较大。

堤基地层基本为单层结构(见图1),主要为砂砾石层。两岸堤内的地质结构多为双层结构,上部为薄层粉质粘土层和粉土层,层底埋深0.6~0.7m,层厚0.4~0.5m;下部为细砂层和砂砾石层。

堤防建成后,左岸铁路与堤防之间形成闭合的场地,右岸堤防建成后堤内不会形成闭合场地,两岸堤内大部分地面高程低于正常高水位。

在拟建拦河坝回水范围内,两岸地下水位高程113.7~121.6m,太子河水位113.2~119.5m,勘察期间地下水位略高于太子河水位,地下水补给河水。丰水期地下水、河水位将回升,受大气降水等补给,并主要以地表径流等方式排泄到河里。根据室内土工试验结果并结合地区经验,粉质粘土层渗透系数建议值2.11×10-5cm/s,弱透水;粉土层渗透系数建议值1.48×10-5cm/s,弱透水;粉细砂层渗透系数建议值1.21×10-3cm/s,中等透水;砂砾石层渗透系数建议值1.5×10-2cm/s,强透水。

3 浸没区地下水壅高计算

根据本区水文地质条件及地层结构特点,主要含水层为砂砾石层。拟建拦河坝正常高水位按119.5m考虑,初始地下水位数据为各钻孔稳定地下水位。

由以上分析采用含水层均一,隔水层倾向河床的计算公式:

式中:y为正常高蓄水位岸边透水层厚度(m);h为当前河水位岸边透水层厚度(m);y1为正常高蓄水位条件下,计算断面处透水层厚度(m);h1当前河水位条件下,计算断面处透水层厚度(m);d为开始断面与设计断面隔水层高差(m)。

地下水壅高计算示意图见图2。

计算中,d取2.0m,由以上公式可得:

计算地下水壅高后的地下水位(y1)见表1。

4 浸没影响分析

4.1 毛管水上升高度的确定

经现场实测,粉质粘土层毛管水上升高度为1.50m;砂砾石层毛管水上升高度为0.06~0.1m。

4.2 安全超高值的确定

根据场区地质条件特征,结合前人已有研究成果[1~6],综合确定合理的安全超高值。

通过调查勘察场区内农田区种植的各种农作物品种,一般农作物根系层厚度0.30~0.45m,参考有关资料,农业区根系层厚度按0.45m计。

两岸村镇建筑比较集中,沿太子河两岸呈长条形分布,大多为民房,高度约3.0~4.0m(局部有高度超过10m的多层建筑位于浸没评价范围之外),建筑区距拟建河堤约50~500m。基础均座在砂砾石层中,基础砌置深度一般为0.5~0.7m,采用泥浆砌石、水泥浆砌石。根据建筑结构及荷载情况,地基主要持力层深度按3倍基础宽度考虑。一般民房基础宽度按0.7m,地基主要持力层深度为2.1m。毛管水上升进入地基主要持力层后会影响建筑地基承载力及变形稳定,其影响程度随毛管水的上升而加重。根据当地实际地质条件,持力层为砂砾石层,毛管水上升对建筑的影响程度不大,考虑当地冻胀深度,村镇建筑区安全超高按1.0m。

铁路路基一般高1.5m~2.0m,宽约5.0~6.0m,道床碎石层厚约0.5~0.6m。根据《铁路路基设计规范》TB100001—99,地下水位和地面积水较高地段的路基,其路肩高程应大于地下水位+毛管水强烈上升高度+0.5m。对于季节冻土地区路基的路肩高程应高出冻前地下水位或冻前地面积水水位+毛管水强烈上升高度+有害冻胀深度,+0.5m。本区有害冻胀深度按1.0m,路基土层毛管水强烈上升高度按1.5m,则铁路安全超高值为1.5m[7]。

4.3 浸没临界地下水位埋深的计算

按《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99中附录C,浸没的临界地下水位埋深由下式计算:

式中 Hcr——浸没的临界地下水位埋深(m);

Hk——地下水位以上毛管水上升带高度(m);

ΔH——安全超高值(m)。对农业区,该值即根系层的厚度;城镇和居民区,该值取决于建筑物荷载、基础型式和砌置深度。

计算结果见表2。

4.4 浸没范围及影响程度的确定

如果壅高后地下水位埋深小于临界地下水位埋深,则该地区为浸没区。由此可以确定两岸浸没范围。同时,根据地下水埋深与毛细管上升带高度及相应危害程度,可将浸没区分成一般浸没影响区和严重浸没影响区。

浸没范围及影响程度分区详见表3。

由表3,并结合实地地质条件,可圈定浸没影响范围及影响程度:

(1)左岸建筑区,均位于铁路南,距拟建堤防较远,地面高程均在123.0m以上,为非浸没影响区。

(2)右岸建筑区,距拟建堤较远,地面高程较高,最大地下水壅高为123.0m,相应最高地面高程127.5m,为非浸没影响区。部分距拟建堤较近的建筑(均为民房),经计算局部壅高地下埋深0.76~1.06m,但由于持力层为砂砾石层,实际壅高地下埋深一般不会达到计算值,且对地基承载力影响不大,因此浸没对建筑的影响不大。

(3)左岸农业区,分铁路北和铁路南两部分。铁路北农业区,在拟建堤防建成后面积将比现在缩小二分之一左右,考虑地面表层有粘性土层,层厚按0.70m计,毛管水上升带高度按1.50m,下面砂砾石层毛管水上升带高度按0.06m,由于当毛管水上升至距粘性土层底板距离小于0.06m以内时,毛管水继续上升进入粘性土层并可升至地表层,小于0.45m,因此壅高地下水埋深大于0.80m的范围为非浸没影响区;壅高地下水埋深小于0.80m即为严重浸没影响区。通过计算和分析,从拟建拦河坝向上1.5km的范围为严重浸没影响区。铁路南农业区地面高程较高,在122.0m以上为非浸没影响区。

(4)右岸农业区,从拟建拦河坝沿拟建堤防附近向上1.5km范围为严重浸没影响区。但由于此区位于拟建堤防内未形成闭合的场地,蓄水后,地下水将向拦河坝下游排出,排出量大于补给量时,地下水壅高达不到计算值,因此实际发生的浸没影响程度会不大。

(5)溪田铁路,路肩高程122.0~126.0m,地下水壅高118.7~120.0m。壅高地下水埋深大于3.00m的范围为非浸没影响区;壅高地下水埋深小于3.00m的范围而大于1.50m的范围为一般浸没影响区;壅高地下水埋深小于1.50m的范围为严重浸没影响区。下游从拟建拦河坝向上约1.5km的范围,为一般浸没影响区。

5 结论及建议

(1)对于浸没影响区内的右岸建筑,持力层的原始状态部分发生变化,地基强度相对下降,承载力及抗变形能力降低,上部结构的安全稳定性受到影响由于本区持力层均为砂砾石,影响程度不会很大,但会出现室内地面潮湿不干现象,对于基础、结构较差的房屋容易导致沉裂。

(2)对于严重浸没影响区内的农业区,土壤中含水量明显增大,甚至饱和。地下水补给量大于蒸发量,土壤含水量超过植物生长的适宜含水量,农作物生长缓慢或死亡,造成农业减产。局部地下水壅高至地表,地面浸泡成为沼泽地,造成农业绝收。

(3)一般浸没影响区内的溪田铁路段,由于持力层含水量增大,地基土孔隙比较大,浸水后地基强度会降低,如果铁路路肩3.0m以下长期浸水,加上铁路本身的运动荷载,可能导致上部地基变形而波及铁路路堤的稳定性。此外,当正常高水位时,铁路南北两侧存在一定的水位差,地下水运动速度有所增大,路基的渗透稳定性将降低,也会影响到路堤的稳定性及地基承载力。建议与铁路部门协商采取有效的措施。

(4)浸没影响区内,表层粉质粘土较薄约0.70m,主要持力层为砂砾石层,因此为非湿陷性。

(5)地下水壅高至地表或毛管水上升至地表,当地表水蒸发量小于毛管水上升水量时,地面浸泡易形成沼泽化。沼泽化地带地下水埋深小于毛管水上升带高度或浸泡地表。预测本区沼泽化地带不大,主要分布在两岸堤内下游靠近拟建拦河坝及堤防附近的长条形地带,长约1.5km,宽约100m,建议抬高地面高程。

参考文献

[1]曹政之.对江南地区水库浸没预测评价的浅见[J].水力发电,1986,1.

[2]凌开琼.水库浸没问题初步探讨;东北水利水电[J.]1992,7.

[3]殷积莹,王立友,刘德复.关于双阳河水库后焦家村浸没问题的探讨[J.]黑龙江水利科技,1994,2.

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[5]曹洪,尹小玲,魏旭辉,叶乃虎.潮州供水枢纽工程库区浸没影响初探[J.]岩石力学与工程学报,2004,5.

[6]吴昌瑜,李思慎,张伟.解析元素法用于老河口市城区地下水浸没影响的研究[J.]长江科学院院报,2001,5.

出山店水库平昌关地块浸没预测 第4篇

浸没对平原型水库区的工农业生产和居民生活危害甚大,它使农田沼泽化或盐渍化;建筑物地基强度降低甚至导致其破坏,影响其稳定性和正常使用;附近城镇居民无法居住,不得不采取排水措施或迁移他处。因此,浸没问题常常影响到水库正常高水位的选择,甚至影响到坝址的选择[1]。

浸没预测主要是通过比较蓄水后地下水壅高后的埋深与临界埋深来进行的。通过对库区进行渗流分析可以预测蓄水后水位壅高[2~4]。国内外对渗流分析计算采用解析法、电拟法和数值法,数值法又分为有限差分法、有限元法和边界元法[5~9]。随着计算机硬件技术的不断革新,开发出各种渗流计算的软件和程序,如曹洪等[10]开发出多层透水地基渗流计算程序。本文采用的GMS软件(Groundwater Modeling Systems)是美国Brigham Young University环境模型研究实验室和美国陆军排水工程实验工作站在综合RT3D、Modflow、Femwater、Modpath、Seam3D等已有地下水模型的基础上开发的一个综合性的、用于地下水模拟的图形界面软件。

本文以淮河出山店水库平昌关地块为例,利用GMS软件对地块进行渗流模拟分析,预测了蓄水90 m时地块浸没情况。

1 库区工程概况及工程地质条件

1.1 出山店水库工程概况

出山店水库是淮河上游干流规划的大型水库,坝址在河南省信阳市平桥区双井乡出山店村附近,水库校核洪水位100.78m,相应总库容17.22亿m3,设计洪水位97.95m,正常蓄水位90.0m。该水库以防洪、灌溉为主,兼顾发电、养殖、旅游、工业及生活供水等功能[11]。

1.2 库区工程地质

出山店水库库区主要位于平昌关中、新生代凹陷内,新生代以来形成了巨厚的第三系、第四系沉积地层,库区周边为一套下元古界老变质岩系地层,间或有加里东期岩浆侵入岩分布其中。库区地貌属桐柏山东麓的低山、丘陵与山前冲积平原的过渡地带,淮河自西北向南东流经库区,至坝区转向东,库区地貌形态主要为低山丘陵和河谷地貌两个地貌单元。其中库区西部和西南部,由岩浆岩、变质岩、第三系红色岩系组成的低山、丘陵,地形坡降大,基底岩性透水性弱,不易出现严重浸没问题;而淮河左岸平缓的阶地和游河、白沙河两岸断续分布的山前倾斜地块是容易产生浸没的地段,阶地一般坡度较缓,地形坡降1‰~1%,地层具二元结构,即上部粘性土和下部砂、砾层,岩性和水文地质条件较为复杂,透水性差异也较大,地下水埋深较浅,浸没问题突出。

2 平昌关地块工程地质条件

2.1 地形地貌

平昌关地块位于库区北面,淮河干流左岸平昌关—刘集路两侧,在淮河左岸漫滩至二级阶地,地表高程在85m~105m之间,延伸长度在3000m~5000 m不等,面积约为10.5 km2,坡度较缓,在0.5‰~6‰之间。村寨较集中,人口较多,蓄水以后,地块形成一面临水的库岸。将有较大面积地块受到浸没灾害的影响。

2.2 地层岩性及水文地质条件

平昌关地块地下水主要接受上游边界二级阶地地下潜流补给。漫滩主要岩性为Q4细沙;一级阶地上部为低液限粘土,下部为砂层,上覆在Q3砂砾石层之上;二级阶地地层为二元结构,上部是弱透水层,主要是低液限粘土(Q3),下部为强透水层,主要为中粗砂+砂砾石(Q3),是分布最广的地层;底部为第三系砂砾岩和粘土岩构成的相对隔水层(图1)。各含水层水文参数见表1。

3 浸没预测

3.1 边界条件

平昌关地块两侧边界与地下水流向平行,为零流量边界,其中西北两侧边界在HH1-1'勘探线外侧;东南侧边界在小徐庄至二里桥一线的外侧。下游边界取在淮河左岸及其支沟中,为已知水头边界,水位取相应河沟水位。上游分水岭或者明水头边界距离水库边太远,计算时用92m水位线作为其上游边界,其距离库水边线超过3500m,经过简单二维剖面估算,库水位上升后对其水位影响不大。因此,认为92m等水位线附近可以作为计算的上游定流量边界(图2)。据2009年3月实测的地下水等水位线可以计算得到上游边界流量1700m3/d。地下水由上游边界补给,在下游边界排泄,假设上下游边界的流量相等。

3.2 地下水流动数学模型

针对平昌关地块,地下水主要储存于砂砾层中,存在统一的地下水面,地下水流动系统遵从水均衡原理和达西定律。区域地下水流从空间上看以水平运动为主,含水介质的岩性特征在垂向上变化较显著,为保证计算的准确性,将水库蓄水前后的地下水运动均概化为非均质各向同性三维稳定流。模拟的最终目的是预测水库蓄水到90m时的地下水埋深。结合该地区的边界和初始条件,可以得到其水文地质模型,其模拟的定界问题可以表示为[12]:

式中:H为含水层厚度;n为含水层边界上内法向单位矢量;Ω为模拟区范围;B1为模拟区上下游定流量边界;B2为模拟区两侧零流量边界;q为含水层边界单宽流量,流入为正。

3.3 水文地质模型建立及识别

据上述水文地质特征,平昌关地块水文地质结构除底部的相对隔水层外,概化为上部为弱透水层,下部为强透水层的双层结构模型。运用GMS软件建立相应水文地质模型,赋给各层相应水文参数,即可进行地下水流动模拟(图3,地层厚度显示时放大20倍)。实测地下水位时间为3月下旬至4月上旬,未有降雨,所以模型识别时不考虑降雨。

通过对边界条件和各水文参数的不断调整,使模拟出的地下水渗流场符合实测情况,满足精度要求(图4)。调整后的水文参数如表1所示。

3.4 临界埋深的确定

地下水临界埋深是预测和评价库周浸没范围的定量指标。一般土类地区,地下水埋深不应小于基础深度和毛细水上升高度之和,即[13]:

式中:Hcr为浸没的地下水临界埋深(m);Hk为地下水位以上,土壤毛细水上升带的高度(m);△H为安全超高值,一般地层为基础埋深(m)。

平昌关地块分别出露Q3和Q4地层,毛细上升高度分别为0.52m和0.55m。该地块大部分为农田和平房,但平昌关镇附近为4层左右楼房,故安全超高1.2m,浸没的地下水临界埋深取1.75m。

3.5 蓄水后浸没预测

水库蓄水以后,地块的水文地质结构基本不变。该区域降水有一半集中在每年6至8月,多年平均降雨量1059mm,因此偏于安全考虑降水入渗量为2.5×10-2mm/d。经调整可以模拟计算得到蓄水后地块的等水位线,进而作出蓄水后地下水埋深等值线图(图5)。通过对比临界埋深,可以确定浸没范围和程度。地块浸没面积到1.5km2,受灾对象为沿库边线附近的居民点和农田。

3.6 浸没影响因素分析

影响库周浸没的因素很多,如透水层的水文地质性质、厚度、空间分布,第四系潜水的埋深及补给、径流、排泄条件,库周的气候特征、地形特征等。库周浸没范围的大小是由上述诸多影响因素综合作用的结果。在诸多影响因素中,杨裕云等[9]认为库周地形特征是影响浸没范围的主要因素,其中尤以地表坡降的影响为最大。

从地块的数值模拟结果的分析预测中,统计了模拟区内地表坡降J与相应的水平投影浸没长度L关系的散点图,拟合出相应的关系曲线(图6)和公式(式3)。

浸没长度与坡降关系拟合密切,相关性系数R2为0.92。

式中:L为水平投影浸没长度,即沿地下水流线方向浸没边界到水边线的水平投影距离(m);J为地表坡降。

据此公式,可以推广至蓄水前后水文地质条件类似的其他地块进行初步的浸没预测,从而为水库的建设提供有力的依据。

4 结论

(1)通过计算分析,初步判断当淮河出山店水库正常蓄水位为90m时,平昌关地块受浸没影响严重,沿水库岸附近必须采取一定措施。

(2)公式3为浸没长度和坡降的关系拟合曲线,其相关性系数分别达到了0.92,说明了地表坡降是影响浸没长度的主要因素这一观点的正确性。

(3)针对类似出山店水库这样的平原型水库,其第四系分布较广、地形较缓、开阔,地下水埋藏较浅,容易发生浸没问题。考虑到库周范围较大,而选择具有代表性的地块进行重点研究,然后将其研究成果采用工程地质类比法初步确定整个库周的浸没范围,为水库设计提供依据依据,这一研究思路是可取的。

摘要：浸没问题是平原型水库建设的重要问题,科学预测浸没范围对库区范围的确定和移民迁建工作具有十分重要的意义。以淮河出山店水库平昌关地块为研究对象,通过现场工程与水文地质调绘,对地块进行详细勘察,建立地块的三维水文地质模型,不断调整模型边界和参数,对计算模型进行了识别与检验。采用得到的模型与参数对地块进行了三维渗流数值模拟计算分析,并且得到了浸没范围与地表坡降的统计公式,为水库的建设提供了重要的依据。

浸没分析 第5篇

关键词：浸没式光刻,浸没单元,缝隙流场,流动仿真,计算流体动力学

0 引 言

随着国际微电子产业的高速发展, 目前半导体芯片的特征线宽已经达到45 nm[1]。浸没式光刻机是制造当代超大规模集成电路的核心设备, 它是在光刻物镜与硅片之间填充折射率大于1的浸没液体, 以获得大数值孔径, 来提高光刻系统分辨率[2,3]。随着浸没式光刻中各技术难点被逐个攻克, 从国际微电子制造技术的发展趋势来看, 采用浸没式ArF光刻技术有望把光刻分辨率拓展到22 nm技术节点[4,5]。

浸没式光刻技术由于浸没液体的引入, 也带来了一系列的问题, 如浸没液体的供给与回收方式、液体的流动对物镜的压应力和剪应力、曝光热效应对局部液体温升的影响、光刻胶对液体造成的化学污染等[6,7,8,9,10]。从浸没式光刻技术的研究现状来看, 浸没液体传送及控制系统是实现其过程的一项关键技术, 而浸没单元作为其核心部件, 它的结构参数决定了浸没液体的流动状态。

本研究通过计算流体动力学 (CFD) 仿真对浸没流场的流动进行了数值模拟。

1 浸没单元的工作原理

浸没装置的工作原理如图1所示, 浸没单元提供和回收浸没液体, 它的下表面和硅片上表面之间的缝隙便形成了圆形的浸没流场, 它的缝隙高度在毫米级。

浸没单元一般采用单侧注液、四周回收和单侧注液、单侧回收的结构, 后者如图1所示。不同的结构参数 (如注液口形状和流场缝隙高度) 将影响着液体流动的形态。为了优化浸没单元的结构, 采用FLUENT软件对不同结构参数的浸没单元所形成流场的流动状态进行了数值模拟。

2 注液口形状对流动状态的影响

2.1仿真模型的建立

为了研究注液口形状对流场流动状态的影响, 浸没单元采用单侧注液、四周回收的液体控制方式, 仿真模型采用了6组不同形状的环形注液口α, 如图2所示。

浸没液体为纯水, 密度为998.2 kg/m3, 粘度为0.001 003 kg/ms, 系统的注液压力pin为200 Pa, 回收压力pout为0, 流场高度h为1 mm。仿真模型基于层流假设, 划分网格时对注液口附近的网格进行了加密处理, 在流场的近壁处设置了边界层, 生成的网格数为5×106～8×106。

2.2仿真结果

本研究调整注液口形状从30°～180°, 所得到的流场中心截面 (z=0.5h) 的速度v分布如图3所示。

从图3可知, 随着注液口角度α的增加, 流场内部区域的平均速度变大, 液体填充越来越完整, 而且注液口周围旋涡变小。当注液角度α等于150°和180°时, 注液口内侧出现了低速区, 该区域的存在将可能抑制注液口的供液, 导致注液口中心区域供液趋缓。

本研究取缝隙流场的中心为原点, 建立xoy坐标系, 流场中心的速度沿x和y方向分布如图4、图5所示。

由图4可知, 随着注液口角度α的增加, 注液口内侧 (x=-25 mm) 液体流动的速度从0.32 m/s减小到0.1 m/s;在远离注液口的另一侧 (x=10 mm) , 液体流动的速度从0.05 m/s增加到0.25 m/s。以上结论说明较大的注液口α会抑制注液口的供液, 而较小的注液口使流场内液体的流动速度减慢。

由图5可知, 当注液口角度α从30°～180°变化时, y方向液体流动的速度增加, 但注液口为180°时, 方向液体流动的速度反而较150°时减小。

综上所述, 采用单侧注液、四周回收的浸没单元结构时, 当环形注液口α为90°～150°时, 液体的平均流动速度较大, 液体填充完整, 能形成均一稳定的流场分布, 是理想的注液口的形状。

3 缝隙高度对流动状态的影响

3.1仿真模型的建立

为了研究不同缝隙高度对流场流动状态的影响, 浸没单元采用单侧注液、单侧回收的液体控制方式, 如图6所示。其中, 注液口角度α取为120°, 缝隙高度h的取值为0.1 mm～2 mm, 其他仿真参数同上。

3.2仿真结果

取缝隙流场的中心为原点, 建立xoy坐标系, 从0.1 mm～2 mm改变缝隙高度时, 沿x和y方向流场中心的速度分布如图7、图8所示。

由图7和图8可知, 当缝隙高度从0.1 mm增加到1.5 mm时, x和y方向的速度均增加, 但y方向的速度均匀区变小;当缝隙高度为2 mm时, x和y方向的速度均比1.5 mm时减小, 同时y方向的速度均匀区进一步减小。经分析认为, 中心速度值的减小是由于缝隙高度增加而使注液口处局部压力损失过大造成的。此外, 缝隙高度增加也会使注液口内部出现旋涡低速区, 容易产生气泡且不利于液体的完整填充。为了获得较大的液体流动速度以及较大范围内均匀稳定的速度场, 采用0.7 mm～1 mm的缝隙较为合适。

4 结束语

本研究运用FLUENT软件对浸没流场的流动状态进行了数值模拟, 分析了不同浸没单元结构参数对缝隙流动的影响, 得到了以下几点规律:

(1) 采用单侧注液、四周回收的液体控制方式时, 较大的注液口会抑制注液口的供液, 较小的注液口会使流场内液体的流动速度减慢。当环形注液口α为90°～150°时, 液体的平均流动速度较大, 流场中心速度场分布均匀稳定, 是理想的注液口形状。

(2) 采用单侧注液、单侧回收的液体控制方式时, 采用0.7 mm～1 mm的缝隙可以获得较大的液体流动速度以及较大范围内均匀稳定的速度场。同时, 通过选择稍小的缝隙高度可以抑制注液口内部出现旋涡低速区以及气泡的产生, 并有利于液体的完整填充。

参考文献

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浸没分析 第6篇

随着国民经济的发展,能源消耗日益增大,污染排放也大幅增加,纵观国内能源利用现状,能源利用率较西方发达国家相比依然很低,如何节约能源,提高能源利用率,减少污染排放成为国民经济发展的重要课题。

热水锅炉作为工业生产和人民生活中广泛应用的一种热力设备,其占有重要地位,随着国民经济的飞速增长,燃料的需求量越来越大。天然气作为清洁能源,我国正大力推进天然气的利用,如何提高燃气热水锅炉效率,节约能源减少污染物排放,有着重要的意义。

目前,燃气热水锅炉由于排烟温度较高,烟气中余热未能得到充分利用,虽然有各项余热回收措施,如尾部烟道增加换热器等,可回收一部分热量,但大量热量依然通过烟气排出,对于锅炉效率提高不大。针对燃气热水锅炉,可采用一种新型高效的燃烧技术,最大限度回收烟气中余热,提高能源利用效率,同时减少污染物排放。

1 燃气热水锅炉热效率分析

热水锅炉热效率的高低直接影响锅炉的运行成本,是评判锅炉的一项重要指标。

锅炉热效率有[1]:

式中: q2—排烟热损失,% ;

q3—化学未完全燃烧热损失,%;

q4—机械未完全燃烧热损失,%;

q5—锅炉散热损失,%;

q6—灰渣物理热损失,% 。

由于天然气燃烧后没有灰分,很少有机械不完全燃烧现象,所以影响燃气热水锅炉热效率的因素主要为排烟热损失、化学未完全燃烧热损失和锅炉散热损失。

在实际运行中,燃气热水锅炉在燃烧良好的情况下,化学未完全燃烧损失较小。根据燃烧器厂家提供的数据,燃烧器的燃烧效率一般为99. 0% ~99. 5% ,即气体不完全燃烧热损失率为0. 5% ~1. 0% 。除非在燃烧器调节不当、空气过量系数过小导致燃烧不良的情况下,此项损失较高。

散热损失是指锅炉围墙结构和锅炉范围内的管道及烟风道等,受外界大气对流冷却和向外热辐射所散失的热量。对于快装燃气锅炉,采用导热系数较小的绝热材料及封闭的外罩壳作为保温保护层,散热损失也可以控制在较小的范围。

高温烟气离开锅炉受热面后形成的排烟热损失,等于排出的烟气焓与冷空气焓之差。从燃气热水锅炉排出的烟气温度( 约100 ~ 130℃) 比冷空气温度高很多,排烟损失往往是锅炉各项热损失中最大的一项。影响燃气锅炉排烟热损失的主要因素是排烟温度和烟气量,排烟温度越高,排烟热损失越大。燃气热水锅炉运行中,由于受热面上的积灰、结垢等多种影响因素导致传热效率降低时也会造成排烟温度的逐渐升高。因此如何降低排烟温度,降低排烟损失,是提高锅炉热效率的核心。但排烟温度过低,目前锅炉的设计型式会造成尾部受热面传热温差减小,从而导致燃气锅炉受热面金属耗量增大。

2 烟气余热回收技术原理

燃料发热量分为高位发热量和低位发热量,高位发热量是指1kg燃料完全燃烧时放出的全部热量,包括烟气中水蒸气凝结成水所放出的汽化潜热。从燃料的高位发热量中扣除烟气中水蒸气的汽化潜热,称燃料的低位发热量。显然,高位发热量在数值上大于低位发热量,差值为水蒸气的汽化潜热。天然气的主要成分为甲烷( CH4) ,含氢量大,燃烧后会产生大量的水蒸气,其燃烧化学反应方程式为:

燃烧1m3甲烷可产生2m3的水蒸气,甲烷标态下高位发热量为39842k J/m3,低位发热量为35906k J / m3,相差约3936k J/m3,占低位发热量约11% ,即烟气中带走的水蒸气的气化潜热约为燃气低热值的11% 。根据天然气组分、过量空气系数和空气湿度的不同,烟气中水蒸气含量略有不同。随着锅炉排烟温度的下降,锅炉热效率逐渐上升,当排烟温度下降到一定程度时,烟气中的水蒸气开始凝结,释放出汽化潜热。同时随着排烟温度降低,还可回收烟气中氮气、二氧化碳的显热,通过烟气余热回收技术,可降低排烟温度至60 ~ 70℃ 甚至更低,大幅提高燃气热水锅炉热效率,并减少污染排放。

3 烟气余热回收技术及应用

3. 1 冷凝余热回收热水锅炉系统技术分析

目前,常用的烟气余热回收方式主要是在尾部烟道增加换热器,回收部分热量,但为防止尾部烟道和换热器的露点腐蚀,烟气温度仍在80 ~ 100℃以上,水蒸气的汽化潜热很少被回收,对锅炉热效率提高不大。目前,较典型的技术为冷凝余热回收热水锅炉,换热器布置在锅炉尾部烟道。烟道结构和阻力变化较大,锅炉排烟温度较低,可回收烟气中水蒸气部分汽化潜热。冷凝余热回收锅炉系统流程图如图1 所示。

采暖回水先通过冷凝水回收器换热后进入锅炉,由于烟气中冷凝水溶有CO2及NOX,冷凝水成酸性,排入中和池,需加药中和此部分冷凝水。但该技术存在一定局限性,且在中、小型工业锅炉中,换热器至今未能普及,其主要原因是锅炉排烟余热温差小,烟气与热水换热系数小,要求余热设备的传热面积大,而锅炉本身又要求体积小,重量轻,以致在锅炉系统设计上难以适应。

3. 2 新型高效余热回收热水锅炉

冷凝余热回收锅炉存在一定局限性,并且无法全部回收烟气显热量,目前一种新型燃气燃烧技术,采用浸没式燃烧[2]。预先将燃气与空气充分混合,使高温烟气直接喷入水中,其传热过程属于直接传质传热。水室中水吸收烟气所有热量,达到良好的换热效果。水室热水为酸性水,材质使用不锈钢,水室为常压。同时设置一套加药系统,调节水室p H值。浸没燃烧换热系统流程图如图2 所示。

该燃烧技术不仅能利用天然气的高位热值,吸收烟气中的显热和水蒸气的部分汽化潜热,提高效率,还能减少污染物排放。浸没式燃烧技术目前国内主要用于LNG接收站的加热热源供应上,随着节能、环保的要求日益提高,浸没式燃烧在燃气热水锅炉上的应用会有不错的前景。

结合浸没式燃烧技术特点和热水锅炉的要求,将该换热技术模块化,可集成为一种新型高效常压燃气热水锅炉,应用到住户及办公室热水采暖系统中。提高热水锅炉热效率,并减少城镇污染物排放。

4 浸没式热水锅炉可行性分析

基于浸没式燃烧技术原理,浸没式热水锅炉存在以下特点:

1) 热水出水温度不能太高。锅炉运行后,水室上方的空气组分基本为烟气组分,水室上方空气湿度基本接近饱和。水室上层水温越高,随烟气排走的水蒸汽量会越多,燃烧天然气时,产生的水蒸气份额是一定的,根据水蒸气的分压情况,可得出对应的烟气饱和温度。即随烟气排走的水蒸气量要小于天然气燃烧生成的水蒸气的量时,才能有效利用燃烧生成的水蒸汽的潜热。根据露点温度计算,水室温度约低于60℃ 时,可有效利用水蒸气潜热。水室温度越低,节能效果越明显。根据水室中水温的分布情况,下层高温区布置热水换热器,上层通过加热燃烧空气形成低温区,降低排烟温度,冬季排烟温度甚至可达到40℃。

2) 浸没燃烧装置中由于烟气直接与水接触,对燃气质量要求比较高,燃气的含硫量要很低。

3) 因水室内水呈酸性,对材料抗腐蚀性要求较高。

4) 风机需克服水室阻力并良好配合燃烧,压头较高,调节要求更严格。

5) 热水锅炉水室为常压,不属于压力容器,安全性显著提高。

5 结语

通过对锅炉效率、余热回收原理,浸没式燃烧特点的详细分析,为浸没式燃烧燃气热水锅炉的设计提供了一个良好雏形和系统结构。通过进一步优化和改良,可将此高效节能环保热水锅炉广泛应用于相关领域。另外,由于浸没式燃烧对燃烧器要求较高,相关技术还有待国内进一步学习开发。

参考文献

[1]张泉根,王懋宁,舒世安,等.燃油燃气锅炉房设计手册[M].北京:机械工业出版社,1998.

浸没分析 第7篇

浸没式膜生物反应器 (SMBR) 凭借占地面积小、出水水质优良等特点已在污水处理领域得到了广泛的研究和应用。而在饮用水处理领域, 浸没式膜生物反应器 (SMBR) 技术还相对较新。

据李圭白介绍, 浸没式膜生物反应器 (SMBR) 由于通过底部曝气, 可使反应器内始终保持充足的溶解氧, 因而对高氨氮原水的处理效果明显优于生物活性炭工艺 (BAC) , 所以可以更好地解决水源水中的氨氮污染问题, 包括突发性的氨氮冲击负荷。

而生物活性炭工艺 (BAC) 则因通过活性炭吸附和生物降解的协同作用可更高效地去除水中溶解性有机物。所以, 研究人员尝试在浸没式膜生物反应器 (SMBR) 中投加粉末活性炭 (PAC) , 构建出膜-粉末炭吸附生物反应器 (MABR) , 以强化对溶解性有机物的去除。实验结果表明, 在UF膜截留、微生物降解、粉末炭吸附的共同作用下, BDOC去除率为70.1%;AOC的去除率为48.5%, 而应用浸没式膜生物反应器 (SMBR) , BDOC和AOC两者的去除率分别仅为69.8%和44.3%。

此外, 为进一步去除以憎水性大分子有机物为主的有机物, 研究人员又尝试在浸没式膜生物反应器 (SMBR) 中直接投加混凝剂, 构建出膜混凝生物反应器 (MCBR) 。实验表明:在生物反应器中直接进行混凝并不会对反应器中的微生物群落造成不良影响, 而且在反应器中投加聚合氯化铝 (PACl) 进行混凝后, 膜混凝生物反应器 (MCBR) 对溶解性硫酸盐的去除效率比浸没式膜生物反应器 (SMBR) 提高了76.9个百分点, 同时, 出水中几乎检测不到磷, 使得出水生物稳定性得到显著提高。

浸没分析 第8篇

“浸没式热水炉”  (专利号:ZL200920108310.X) , 是多年来发展民族产业智慧创新所结出的硕果。

本产品的专利权人施振邦在能源紧缺和环境污染的背景下, 契合着时代发展的潮流, 根据国内各地多年应用供热设备的实际情况, 对热源技术的发展现状进行了探索和创新, 自主研发成功了浸没式热水炉。

浸没燃烧的原理

浸没式热水炉属于燃油 (气) 供热设备, 是由炉的筒体、燃烧室、喷雾与脱水装置和外置的燃烧器、控制柜及进出水箱等各个部分组成。采用的是有容无压新工艺, 在油 (气) 尽燃而产生的高温烟气与经过雾化中的细水滴进行溶解, 燃烧物和被加热的工质进行热量交换, 通过热量传递的烟气脱水后排出炉体之外, 使吸热后的热水非常顺畅地提供给采暖和生活 (洗浴) 之用。

该成果的先进性主要在于:一是不需要间壁式换热器或蒸发器的传热面, 因此 不存在传热上的结晶, 结垢和腐蚀问题, 也不需用耐高温、耐腐蚀的材料。二是高温烟气从液体中鼓泡后排出, 由于气液混合式搅动力十分强劲, 大大增加了气液之间的接触面积, 自然强化了换热过程。采用这种燃烧技术研制成功的浸没式热水炉, 最突出的特点是:高效节能、低碳环保、安全可靠、经济适用, 这种热水炉属于科学排放新一代供热设备。行业专家称:是热源发展史上的一次“重大创新”。

良好的运行效果

浸没式热水炉是以世界先进的浸没燃烧技术“热中燃烧”的全新理念设计而成, 它改革掉了常规热水锅炉在炉膛中间浪费热能的传热装置, 其设计的热效率为96%, 经国家燃气用具质量监督检验中心实际检测达到97.9% (在不同条件实际运行时的检测记录有的为:94.01%至96.20%, 均高于国内和国外进口锅炉设计90%至93%的热效率) 。浸没式热水炉是敞开式无压设备, 运行起来噪音低又安全, 从根本上排除了锅炉承压爆炸的隐患。另外, 由于在生产工艺上的创新, 不仅大大减小了炉体, 而且占地也少了, 可节省相当的基建投资。

从2003年至2012年, 该技术经过初期阶段的试用和中期阶段的完善以及近期的改进与提高, 已在北京地区以及部分省、市、自治区、居民小区、学校、机关、银行、企事业单位、宾馆饭店及桑拿洗浴等不同行业安装了百余台。业经8个采暖季、生活 (洗浴) 的实际考验, 目前已经进入大批量的生产阶段。由于运行效果显著, 广大用户反映良好。

浸没热水炉特点

1.热效率高。浸没式热水炉的热效率高达96%以上;排烟温度可保持90度以下, 而国内外其他常规热水炉的排烟温度高达150～200度, 有的旧式热水炉排烟温度还要高, 所遗下的很多热量随着烟气而白白排掉, 而浸没式热水炉节省的能耗达25%左右。

2.低碳环保。它排放气体中的一氧化碳和碳氢化合物接近于零, 硫氧化物和氮氧化物的含量仅为国家标准的1/3。可使锅炉及其采暖系统不易结垢, 并能保持锅炉房内外清洁无污染。

3.安全可靠。 浸没式热水炉在炉体内没有锅管, 它采用了有容无压的敞开式热交换方式。从根本上排除了类似锅炉承压爆炸的隐患, 运行起来非常安全可靠, 而且噪音也低。

4.节省投资。浸没式热水炉的体积小, 占地很少。既可把它安装在平地上, 也可以安装在地下室、屋顶或楼层中。由于占地面积不大, 可节省相当的基建投资。

5.坚固耐用。浸没式热水炉是无压的供热设备。从设计本身就改掉了容易结垢腐蚀而又浪费钢材的传热装置, 在炉堂里的关键部位还使用了少量特殊钢和不锈钢材。使用这种热水设备既坚固耐用, 又能延长使用寿命。

6.自动运行。浸没式热水炉配有进口燃烧器, 并且安装了国内先进的智能控制设备, 可保证用户采暖或洗浴的用水温度。由于这种热水炉具有自动运行的控制功能, 便于用户随时调整用水温度, 在锅炉房内也无需用人日夜长时间看守。

7.采暖费低。浸没式热水炉既高效又节能。在同样条件下, 它比国内外常规热水锅炉的采暖费用都要低一些。在近几年, 由于煤价上涨, 浸没式热水炉燃用天然气的采暖费用, 比燃煤的热水炉还要便宜。

8.炉型齐全。为了适应全国各地不同类型居民住宅楼、写字楼、单体楼、工厂厂房及独门小院与别墅的需要, 现在已将浸没式热水炉原有的5种产品增加为8种。

产业化前景广阔

有关油 (气) 国家“十二五”规划资源的大力开发和全国各地对环保节能政策的普遍实施, 类似浸没式热水炉这种低碳节能产品都将突飞猛进的发展。

我国人口的密集, 给生态环境建设带来了严峻挑战, 有利于生态和环境建设的科技创新, 应予足够的重视和切实的推广。在我国科技界, 施振邦的国家实用新型专利——浸没式热水炉, 传递出了“低碳科技”的爱国情怀和以人为本的发展理念, 对把我国建设成为一个环保大国及环产大国, 具有尤为重要的推动意义。