空气分离技术

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空气分离技术范文第1篇

关键字：火力发电厂 烟气治理 气力输送 PLC 粉煤灰

中图分类号：F407 文献标识码：A

我国正处于工业发展的高峰期,火力发电厂一直是我国烟尘排放的主要源头,因此火电厂实现除尘环保非常具有现实意义。气力输送系统是火力发电厂环保除尘的重要环节,科学合理地设计其控制系统,发挥其最大的效益十分必要。

采用PLC控制系统,对大型火力发电厂燃烧炉的粉煤灰气力输送控制系统进行设计。离线模拟和现场实践表明,该气力输送控制系统控制简便、灵活、经济、可靠，完全可以取代工业计算机控制。

1粉煤灰气力输送系统

1.1粉煤灰气力输送工艺描述

粉煤灰气力输送系统是由电除尘器、电动锁气器、饲料机、斜槽风机、仓泵、空压机、粉煤灰灰库及管线连接组成。

从除尘器灰斗至灰库部分具体输送程序为：首先在仓泵泵体内无压力的情况下，打开进料阀和排气阀（有仓泵导电除尘器灰斗，以保证仓泵内空气以洁净状态排放）、启动锁气器，把电除尘灰斗内的灰料经锁气器斜槽饲料机进料阀送入仓泵内，达到设定填充时间时，停止锁气器运转，关闭进料阀、排气阀，打开出料阀，再打开进风阀，利用高压空气将泵内的灰料通过输灰管道输送至灰塔，一个周期完成。然后再确认泵内无压力后，打开进料阀和排气阀，如此循环，直至全部完成电除尘器分离出的粉煤灰送至灰塔库的任务。粉煤灰气力输送系统对环境保护和粉煤灰的再利用具有重要的作用，有效地处理了火力电厂锅炉煤燃烧后产生的废气及粉尘污染，优化了粉煤灰的质量。

1.2粉煤灰气力输送系统中的设计参数

输送量,输送风速和输送浓度是系统设计和选型的重要参数，对设计要求和工作运行的可靠性起着决定性的作用。

1.2.1 输送密度

G物――物料输送总量kg/s

G气――空气流量kg/s

输送密度u=G物/G气

运用于粉煤灰中等距离输送,输送密度应在u=0.5~5之间.

1.2.2 输送速度

输送风速,必须保证物料能可靠的输送,同时也要考虑工作的经济性.风速过高,能耗过大,动力消耗几乎与风速的三次方成正比.风速过低,对物料输送量的变化适应性小,工作不稳定,容易发生堵管.通常当物料的比重和颗粒愈大,输送浓度愈高,或者管道弯道多,所需风速较大,反之较小.粉煤灰气力输送的风速一般为20~25米／秒。

1.2.3 粉煤灰的物理特性

密度/（g/cm3）1.9～2.9 2.1

堆积密度/（g/cm3） 0.531～1.261

原灰标准稠度/% 27.3～66.7

1.2.4 系统出力计算

计算公式：Gf= (Q/v1)× [(p1v1-p2v2) / (m-1)]×[3.6 / (V2/2g+Lf+H+V2fNπ/ 2g)g]

Gf――系统出力,t/h;

Q――进口空气流量,m3/s;

v1――进口空气比容,m3/ kg;

v2――出口空气比容,m3/kg;

p1――进口空气压力,Pa (绝对);

p2――出口空气压力,Pa (绝对);

m――绝热系数,可取1.2:

V――管道平均流速,m/s;

g――重力加速度,9.81m/s2;

L――输送水平距离,m;

f――摩擦系数;

H――垂直升高,m;

N――90°弯头个数,当弯头小于90°时,折算为90°弯头.

2 PLC控制粉煤灰气力输送系统特点

粉煤灰气力输送系统是一种以空气为载体，借助于某种压力设备在管道中输送粉煤灰的方法。粉煤灰气力输送技术具有如下的特点：（1）节省大量的冲灰水，资源节约；（2）在输送过程中，灰不与水接触，固灰的固有活性及其他特性不受影响，保证了品质，有利于粉煤灰的综合利用；（3）减少灰场占地，方便存放和保管；（4）避免灰场对地下水及周围大气环境的污染；（5）不存在灰管结垢及腐蚀问题；（6）系统自动化程度较高，所需的运行人员较少；（7）设备简单，占地面积小，便于布置；（8）输送路线选取方便，布置上比较灵活；（9）便于短距离或集中定点输送。

可编程序控制器（PLC）的主要特点1)可靠性高；2)模块化组合灵活；3)功能强,性能价格比高；4)编程方便；5)适应工业环境，可靠性高，抗干扰能力强；6)安装、维修简单；7)运行速度快；8)总价格低等。

3 PLC控制系统设计要点

3.1粉煤灰气力输送控制系统的工作原理

粉煤灰输送系统是利用压缩空气将干灰沿输灰管道输送至灰库或中转仓，输送空气压力较高，输送距离较长。进料阀由锥阀、连杆和活塞开关等部分组成，当活塞开关的活塞被气压顶至上部的时候，连杆带动摇臂杆使锥阀落下来，进料阀打开；反之，当活塞开关的活塞处于下部的时候，靠活塞开关内部的弹簧压力把锥阀推到上方，并与橡胶圈压紧，此时，进料阀是关闭的状态。

进气阀是由阀上的上下气流压力差与弹簧之间平衡作用，维持一定的开度让一定量的压缩空气进入缸体，使缸体内物料气化后，利用缸体与管道之间的压差，将气化后的物料送至输送管道。

按下启动按钮，系统投入运行，排气阀打开，通过时间继电器的延时，延时时间到，进料阀打开，进料时也是通过一个时间继电器来计量何时料满；料满延时时间到，就关闭排气阀与进料阀。此时生产转入下一程序，当仓泵压力达到一个给定值时，仓泵就应进行出料的生产过程。此时进气阀和出料阀都应打开，出料延时时间继电器开始延时，出料完成即出料延时时间到，关进气阀与出料阀，生产自动切换到进料过程，打开排气阀，然后打开进料阀。

状态指示：为监控生产过程的进行情况，应设置过程指示灯，对此时此刻的生产过程进行指示。

故障指示：为保证生产过程的顺利进行和检修的方便，应设置故障指示灯与报警设施。在本仓泵的控制系统中，主要是对仓泵进料阀、出料阀和排气阀的打开和关闭进行监控，如出现紊乱或开关不严，就应故障指示，及时修理。

在仓泵输送系统的控制过程中有大量的连锁及闭锁，通过PLC的控制，可达到操作的精确，降低人为的误操作。在仓泵内仍有余压的情况下只能打开排气阀降压，禁止打开进料阀，进料阀和排气阀未完全关闭时禁止打开进风阀，以防止返灰；在输灰管压力较允许值高时则闭锁打开出料阀和进风阀，以防止灰管堵塞或堵塞故障变大；在空气母管压力较低时闭锁打开进风阀，防止堵塞；在进风阀未完全关闭时，闭锁打开排气阀和进料阀；当仓泵内的灰料高度达到预定位置，同侧的另一台仓泵不再出料状态，且空气母管压力已达到规定值时，连锁打开出料阀和进风阀进行出料；当空气母管压力降到规定值后，连锁关闭进风阀和出料阀，停止出料；还有阀门故障检测系统，当一阀门从全关位置到全开位置或从全开位置到全关位置的动作时间超过一定时间值是，则发出报警信号，提示运行管理人员该阀门有故障，应立即进行处理。

4 PLC控制系统程序设计

根据工艺过程的特点和控制要求，首先确定控制过程中的连锁关系，各个输入、输出先后次序和逻辑关系，然后运用逻辑运算的各种基本规律，写出PLC各输入、输出点逻辑关系，再由逻辑关系转化为梯形图，程序设计时，除使用PLC的内部输入和输出继电器外，还要充分利用其内部定时器、辅助继电器等各种功能模块，然后可利用专用编程软件在计算机上编写梯形图，编好以后，直接将程序下传至PLC，同时在调试程序的过程中，根据要求，修改定时器时间，以使系统达最佳工况状态，满足生产的要求。

气力输送系统程序流程图

5 结语

由可编程序控制器来构成的此粉煤灰气力输送控制系统安全、稳定、操作简便、控制灵活、维护工作量少、修改控制系统相当方便，且有能满足生产的要求，所以本系统具有推广价值。

参考文献

[1] 王平海. 粉煤灰长距离气力输送系统[J]. 水泥工程, 2006, (01) .

[2] 严玮,张小勇. CFB锅炉掺烧生物质技术及气力输送系统方案[J]. 华东电力, 2006, (11) .

[3] 霍锁军,曹万华,任怀军. 正压浓相气力输送系统在下花园发电厂的应用[J]. 华北电力技术, 2006, (05) .

[4] 谢一华,程继斌. 陶土、煤粉流态化气力输送系统[J]. 中国铸造装备与技术, 2001, (06) .

[5]丁炜 魂孔平.可编程控制器存工业控制中的应用[M].北京:化学工业出版神,2004..

空气分离技术范文第2篇

[关键词]青贮 机理 控制技术

中图分类号：S2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）23-0219-01

1 青贮过程中养分降低的机理

1.1生化反应过程产生的损失

生化反应过程主要体现在青贮的发酵过程。刚收割下的青贮原料，在切碎装窖过程中，植物细胞尚未死亡，还在进行呼吸。前期为有氧呼吸。植物利用青贮原料空隙中残留的空气氧化糖分，产生二氧化碳和水，同时释放出大量的热能，如果窖内残留的空气过多，呼吸越强烈，放出的热量越多。植物呼吸会导致原料中含糖量的下降。乳酸菌主要依靠饲料中的糖分进行繁殖和产酸。如果青贮原料中的糖分不足，乳酸菌主要依靠饲料中的糖分进行繁殖和产酸。如果青贮原料中的糖分不足，乳酸菌的生长和繁殖受到抑制，致使乳酸菌的数目下降，产酸量降低，从而导致青贮过程中养分大量流失。另外，在一些酶的作用下，有些蛋白质被分解为氨基酸，随着分解的进行和植物的萎蔫，有害微生物开始侵入植物体，使牧草植物开始腐败或变质，同时也耗费掉大量养分，最终导致导白质保存率和牧草品质下降或完全腐烂。

1.2 二次发酵造成的损失

二次发酵是指经过乳酸发酵后的青贮饲料，在开窖饲喂时，由于窖内温度上升，好氧性细菌、霉菌大量生长繁殖，从而使通气部分的青贮饲料发生霉变，导致青贮饲料的品质败坏的现象。青贮料的二次发酵大体上分为三个类型：

快速改坏型：在启窖后第一天青贮料的温度就达到最高峰，PH值也随时间的推移而上升。当青贮料的缓冲能力达到极限时，PH急速上升，经过中性到微碱性阶段，最后彻底腐烂，呈堆肥状。

亚快速败坏型：是在启窖后第二到第三天开始出现第一个升温高峰，随着温度下降到接近气温，到第四、第五天时又出现第二个升温高峰，PH值在出现第一个高峰后持续上升。由于PH值的上升进一步诱发好氧性微生物增殖，从而又促使蛋白质、氨基酸分解，如此形成一个恶性循环，直到温度达到最高峰之后温度开始下降，走向腐料。

缓慢升温型：青贮饲料的温度直到第五天至第八天以后才开始逐渐上升。随着温度的上升，青贮饲料慢慢的走向腐烂。

造成青贮饲料的二次发酵的原因有很多，如收割期的延期，多数的青贮原料遇到早霜；原料在切短过程中切得过长，装窖密度变小；装窖后没有用重物压紧；每日取出量少，对暴露面不能及时覆盖或覆盖不严等等，都会引发二次发酵。

2 控制技术

2.1 原料的种类和收割时间

2.1.1种类。在青贮原料中糖分含量较高的如玉米、甜高梁、禾本科牧草、甘薯秧、芜青、甜菜叶、向日葵等。这类原料中含有较丰富的糖分，在青贮时不需要添加其它含糖量高的物质。

有些原料含糖量较低，但饲料的品质和营养价值较高，如紫花苜蓿、红豆草、沙打旺、三叶草、饲用大豆等豆科植物多为优质饲料，应与含糖量高的原料如玉米、甜高梁温合青贮，或添加制糖副产物如新鲜的甜菜渣、糖蜜等混合物在一起进行青贮。

有些原料不仅含糖量低，而且营养成分含量不高，适口性差，必须添加含糖量高的原料，才能调制出中等质量的青贮饲料。如南瓜藤和西瓜藤等。

2.1.2收割时间。青贮原料的收割时间要适宜。豆科牧草应在花蕾期收割，禾本科牧草应在抽穗阶段收割，带穗玉米青贮的最佳收割期是乳熟后期至蜡熟前期，即玉米粒尖部出现黑层时为最佳收割期，玉米秆青贮在完全成熟而茎叶尚保持绿色时收割，甘薯藤青贮在霜前收割。收割期不易过早也不易过晚，过早收割会影响青贮的质量，过晚收割会使饲料品质降低。

2.2 青贮设施的种类及选择。

近年来，随着我国畜牧业的飞速发展。青贮饲料也得到了广泛的应用。青贮饲料的用量也越来越多，青贮设施的存在起到了重要的作用。提高了大量青贮饲料的青贮量。为规模较大的饲养来了不可置疑的经济价值。因此青贮设施的建造成为了目的养殖户所关注的重要问题之一。我国的青贮设施主要有青贮窖、青贮壕、地面青贮堆、青贮塔、半地下式堆贮这5类设施，青贮塑料袋在我国应用较少。

为了提高青贮的质量，经过多方面的资料参考和实地考察，对目前我国所应用的青贮设施的建造提出了比较科学和全面的数据和对管理方面应注意的问题进行了分析并加以总结。

空气分离技术范文第3篇

关键词：压力控制器；弹性元件；性能特性

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：16723198（2014）07019102

压力控制器是一种将压力信号直接转化为电气开关信号的机―电转换装置。船用压力控制器适用于电动机位式控制线路或信号报警线路，以便使水、油、气体及蒸汽压力保持给定值，具有调整动作压力值方便之优点。它可作为无侵蚀气体和液体压力到达极限值时的信号装置，或作为压力调整器的电路接触开关之用。

控制器中的弹性元件能将一些难以直接测量的物理量（如压力、流量、温度等）转换成便于测量的长度、角度等参量。在变形不大的情况下，各种弹性元件的弹性特性基本符合虎克定律，其载荷与位移之间具有一定的函数关系，利用这种特性就可以测量力、压力、压差和力矩等参量。同时，弹性元件还能很方便地将很多物理量（如流量、液位、温度、电流、压力等）转换为力、压力和力矩等参量来进行测量。文中主要以船用YWK-50-C型压力控制器为例，分析压力开关中弹性元件的性能特性及影响其性能特性的因数。

1船用压力控制器结构及工作过程分析

YWK-50-C型压力控制器是一种随压力变化可以输出开关信号的控制装置，主要由压力控制器由壳体，给定装置和压力传送器三部分组成（如图1），控制器指针指示值（主调螺栓控制）为设定值，是压力下限切换值，微调螺栓上数字仅表示切换差值大小程度而非实际值，实际值应从标准表读取。该压力控制器可以进行定值动作调节和上下限动作调节，旋转主调螺栓，由给定弹簧整定动作压力下限，通过旋转微调螺栓，由幅差弹簧和给定弹簧共同整定动作压力上限。当被测介质压力低于整定动作压力时，给定弹簧带动杠杆左端向上位移，杠杆右端向下位移，触点1、2断开，触点1、3闭合，同时接通相应电路。当被测介质压力高于整定动作压力上限时，介质压力通过管道接头作用于测量波纹管，顶动顶杆右端向上位移，触点1、2闭合，触点1、3断开，同时接通相应电路。

图1YWK―50型压力控制器工作原理示意图

（a）结构图；（b）原理图2承受压力时的螺旋弹簧弹性特性分析

船用YWK-50-C型压力控制器采用螺旋弹簧作为主调压力调节的弹性元件，在螺旋升角较小时，可认为弹簧丝仅承受扭转作用。这时，弹簧的轴向变量λ和它所承受的轴向载荷F的关系如下：

λ=8FD32n1Gd4（1）

其中：λ――在载荷F作用下弹簧的变形量；F――作用在弹簧上的载荷；D2――弹簧中径；n――弹簧的有效圈数； G――材料的切变模量；d――簧丝直径。

特性曲线如图2所示：

图2螺旋弹簧拉伸弹性特性曲线图弹簧的弹性特性曲线为一直线，故其弹性特性（力与变形间的关系）遵从虎克定律，即力与变形成正比例关系：

F11λ1=Fmax1λmax=F1λ=Fmax-F11λ0=常数（2）

其中：λ0――弹簧的工作行程；λ0=λmax-λ1。

从式（1）和（2）中可以看出，当弹簧选定后，作用在其轴向载荷和轴向位移量成正比，从而在压力控制器中，也就是刻度指针的位移量与被测压力形成正比关系。

3承受压力时的波纹管弹性特性分析

图3波纹管结构参数图4波纹管的工作特性波纹管的结构参数如上左图所示，在轴向压强下，与波纹管的轴向位移的关系：

y=PSα1-μ21Eh0・n1A0-αA1+α2A2+B0h021RH2（3）

其中：P―作用压强；Sa―有效面积；n―工作的波纹数；h0―波纹管内半径处的壁厚；α为波纹平面部分的斜角（紧密角）。

根据式（3），我们得出波纹管的工作特性曲线（如图4），从曲线中可以看出，波纹管位移与压强成正比，弹性特性是线性的。从而我们可以定量的将压力或温度信号转换成开关信号。

4影响弹性元件性能特性因数分析

弹性元件在测量过程中会因外界因数对其影响，会导致测量出现误差，影响其特性的因数主要有几何尺寸参数、温度、迟滞现象、残余变形以及失稳现象。

4.1几何尺寸参数的影响

从式（1）中可以看出，当弹簧中径和弹簧有效圈数变大，在同一载荷下弹簧的变形量会变大，而簧丝直径变大，会导致弹簧变形量变小，一般我们在设计过程中，根据弹性元件的使用场所和所需功能，通过调整弹性元件工作圈数的方法来消除几何尺寸参数对弹性元件性能的影响。

4.2温度的影响

在温度较高或较低的环境中，弹性元件会在温度的作用下发生变形，特别是长期工作在高温介质中的弹性元件可能会发生永久变形，也就会造成测量误差。弹性模量温度系数β=ΔE1E（t2-t1），从中可以看出当弹性模量温度系数β一定时，弹性模量E是随着温度升高而下降的，从而在同一载荷下弹性形变量变大。一般可以通过采用温度系数极小的材料或者补偿的方式消除温度的影响。

4.3迟滞现象的影响

弹性后效现象是弹性元件在加载与卸载过程中，弹簧管的自由端不立即完成相应的位移，经过停留一段时间后，才能完成相应的位移，导致弹性特性曲线不相重合的现象，而弹性滞后现象是弹性元件在压力加载与卸载过程中，位移量的进程和回程不相重合，存在一定的变差，以上两种现象叠加形成了弹性元件的迟滞现象，迟滞现象的产生会影响到压力控制器的控制精度。克服弹性迟滞现象，一般可以通过以下方法进行处理：一是选择弹性元件材料时应选择高弹性极限，高强度极限和疲劳极限的材料；二是在弹性元件的设计中，要尽可能提高弹性元件的比例极限；三是在弹性元件的制造中，要严格执行相关的工艺要求，如超压、静压工艺和热处理工艺。

4.4残余变形的影响

弹性元件在加载后元件产生位移，而卸载后再经过相当长的一段时间弹性元件仍不能回复到原始位置，从而产生一个永久变形的残留值，残余变形有塑性变形、疲劳变形、蠕变等三种形式。元件的残余变形量与使用状态有关，当拉伸（或压缩）的位移量逐渐增大到一定的位移值后，残余变形将显著增加。在工程中，一般对残余变形量给出一定的界限值，超过界限值将导致压力控制器测量误差的加大或控制器的损坏，这种情况对弹性压力控制器来说是不允许存在的，我们在使用过程中一定要根据允许最大位移严格限定最大载荷。残余变形量的大小主要跟弹性元件的几何尺寸参数及材料性能有关，一般情况下，与材料的屈服强度及外径的平方成正比，而与材料的弹性模量、波纹管的壁厚成反比。从而我们可以根据残余变形量的需要，来选取合适的弹性元件尺寸及材料。

4.5失稳现象的影响

弹性元件（如螺旋弹簧、波纹管等）在载荷作用下会发生失稳现象。比如波纹管可能会发生波纹环板平面翘曲、变形、波距不均匀或者波纹瞥轴线总体弯曲，偏离原来的直线位置。失稳现象会导致波纹管的几何形状失去原有平衡状态，产生形状突然畸变，降低了其承压及补偿位移的能力。防止元件失稳的措施有：元件设计时应避免元件过长过薄；长波纹管在使用时应采用心轴或拉杆保护；弹性元件承载时，载荷应加在元件的适合位置，防止载荷偏斜。

5结语

通过对船用YWK-50-C型压力控制器弹性元件性能特性及影响因数分析，我们可以看出，弹性元件能够将被测信号（温度、压力等）以线性输出为位移信号，从而可以作为位式控制元件。但是由于自身或者外部环境的因数影响，也可能会导致输出信号的非线性度，所以我们在设计过程中，要尽量通过设计弥补自身因数的影响，同时根据不同的外部工作环境选取合适的压力控制装置。

参考文献

[1]刘人怀，袁鸿.弹性元件国内外理论发展概况[J].仪表技术与传感器，2011，（9）.

空气分离技术范文第4篇

【关键词】大体积混凝土；施工；温度

1.技术措施分析

1.1混凝土的温度控制

对大体积混凝土的温度进行控制，包括控制混凝土出搅拌机温度、混凝土入模温度和混凝土内部温升值等方面。有效控制混凝土的温度，可降低结构物内部和表面的温差，降低和减少温度裂缝的产生。

1.1.1控制混凝土出搅拌机的温度

根据搅拌前混凝土原材料总的热量与搅拌后混凝土总的热量相等的原理，可用以下公式计算出混凝土的出机温度TO：

T=

式中：

Cs、Cg、Cc、Cw――分别为砂、石、水泥和水的比热，J/(kg・℃)，一般取Cs=Cg=Cc。=800J/(kg・℃)，Cw =4000J/(kg・℃)。

Ws、Wg、Wc、Ww――分别为混凝土中砂、石、水泥和水的用量，kg/m3。

Ts、Tg、Tc、Tw ――分别为砂、石、水泥和水的温度，℃。

Qs、Qg――分别为砂、石的含水量，%。

由式(1)可见，砂石的比热较小，但其在每m3混凝土中所占的比例较大(尤其是石子占混凝土重量的45%左右)；水的重量在每m3混凝土中占的比例较小(占混凝土重量的6.5%左右)，但水的比热较大。因此，对混凝土出搅拌机温度影响最大的是石子及水的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响较小。所以，降低出机温度最有效的办法是降低石子和水的温度，其次是降低砂的温度。

1.1.2控制混凝土入模的温度

混凝土的入模温度即浇灌温度，是指混凝土从搅拌机出料后，经搅拌车或其他工具运输、卸料、浇筑、振捣、平仓等工序后的混凝土温度。根据相关资料 ，混凝土浇筑温度工。可按下式计算：

Tp=To+(Tcl ―To)(θl+θ2+θ3)(式2)

式中：

To――混凝土出搅拌机温度，℃。

Tcl――混凝土运输浇筑过程中的气温，℃。

θl――混凝土装、卸和转运温度变化系数，每次变化系数为O.032，如装、卸和转运共3次，则θ1=0.032×3，如装、卸共2次，则θ1=0.032×2，其余类推；

θ2――混凝土运输过程中温度变化系数，θ2=At，t为运输时间( min)，A取0.0005～0.0040。

θ3―混凝十浇筑过程中温度变化系数，θ=0.003t，t为浇筑时间(min)。

由式(2)可见，从混凝土出机温度到浇筑温度，以混凝土的装卸和转运次数、运输和浇筑时间以及运输浇筑过程气温高低的影响最大。所以，尽可能减少装卸和转运次数、缩短运输和浇筑时间以及降低运输浇筑过程的温度对控制混凝土的浇筑温度具有重要意义。

1.1.3控制混凝土的内部温升

混凝土中的热源主要来自胶凝材料(尤其是水泥)的水化热，胶凝材料的水化热使混凝土温度升高。假定混凝土处于不能散发热量的绝热状态，此时混凝土内部的温升称为绝热温升。控制混凝土内部的绝热温升关键是控制绝热最高温升。绝热最高温升Tmax计算：

T=式中：

w――混凝土中水泥含量，kg/m3。

Qo―― 水泥水化热，J/kg。

C――比热，一般为0.92～1.0×10。J/(kg・℃)。

γ――混凝土容重2400～2500kg/m3

但是，实际结构都不是绝热的，在水化热升温的同时，就有散热发生，故实际的最高温升一般都小于绝热温升。则土建工程大体积混凝土最高温升值TTmax。可按下式计算：

T=T++式中：

Tp一混凝土浇筑温度，℃。

Q――混凝土中水泥用量，kg/m3。

F――混凝土中粉煤灰用量，kg/m3。

由式(4)可见，混凝土升温的主要热源是水泥水化热，选用中低水化热的水泥品种，是控制混凝土温升的最基本方法，见表l。其次，在满足混凝土强度和耐久性的前提下，可采用减少混凝土中水泥用量(水泥用量每增减10kg，其水化热将使混凝土的温度相应升降约1℃)，增加矿物掺合料(如粉煤灰)用量的措施控制温升(掺加掺合料可在不改变水泥品种的前提下有效降低混凝土的温升)，见表2。

表1水泥水化热值（KJ/kg)

表2掺加粉煤灰对水泥水化热的影响（KJ/kg)

1.2混凝土的浇筑控制

浇筑控制主要是强调对混凝土拌合物表面的抹面处理及初凝硬化之前的抹面处理。这些措施主要是为了改善新拌混凝土的表面状况，减少干燥收缩微裂缝的形成。

学者模拟混凝土施工的实际情况，设计了A和B两种施工方式，其中A为混凝土浇筑后直接暴露于相对湿度55%.的条件下，而B则为混凝土浇筑后在终凝硬化前对混凝土进行二次抹面处理，实验结果见表3。从结果看出，与直接暴露的施工方式相比，抹面处理后混凝土的初裂时间推迟了，而且裂纹的数量、总长、开裂面积都有所减少，开裂程度较小。这是因为通过混凝土初凝后的二次抹面一方面可以消除混凝土早期产生的微裂纹；另一方面抹面也封堵了已经形成的失水通道，减少水分的直接挥发；而且二次抹面还可以使混凝土表面更密实，提高其表面强度。因此，通过二次抹面可显著减少混凝士表面形成的裂纹。

表3不同施工方式对混凝土开裂的影响

大体积混凝土施工强调收二次面，第一次是粗收.起平整作用(即浇筑的同时进行平整收面)；第二次是细收(二次抹面)，预防或减少表面微裂纹，在初凝硬化前进行二次抹面(初凝时间以现场实测为准，采用木模抹面、不要压光)。

1.3混凝土的养护控制

大体积混凝土施工后要加强保湿保温养护，包括初、终凝之前的覆盖养护及覆盖养护时间的保证等方面。在混凝土浇筑之后，尽量以适当的材料加以覆盖，采取保湿和保温措施，不仅可以减少升温阶段的内外温差，防止裂缝产生和扩展，而且可以使胶凝材料顺利水化，提高混凝土极限拉伸值，防止产生过大的温度应力和温度裂缝，确保结构物的强度增长和耐久性的提高。需要注意的是，把握养护时间是获得良好养护效果的关键，若养护时间把握不当，养护将失去意义。

2.工程实例应用

某28层商业住宅项目的转换层为大体积混凝土结构施工，采用现场搅拌的C45泵送混凝土浇筑，为了确保结构物的工程质量，针对该项目大体积混凝土施工的特点，制定了一系列的技术措施。这些措施严格实施后，取得了显著的效果，转换层的大体积混凝土结构没有出现严重的可见裂缝。

2.1制定的技术措施

为了有效降低和减少转换层有害裂缝的产生，对大体积混凝土进行温度、浇筑及养护等方面的控制，技术措施如下：

温度控制（混凝土出机温度、入模温度和温升值的控制）浇筑控制（强调收二次面，初凝之前进行二次抹面）养护控制（初凝之前盖润湿的麻包袋，终凝之前盖塑料薄膜，覆盖时间12-14天）

(1)控制混凝土出搅拌机的温度在28～C以下。采取如下措施：

①防止太阳直晒砂石，降低砂石的温度，可在砂、碎石堆场搭设简易的遮阳装置或者对碎石、砂堆场中的集料进行洒水喷淋，温度可降低3～5～C(和气温相比)。

⑦避免立刻使用刚从罐车输送进搅拌罐的水泥。

③可用冰水作为混凝土拌合用水(浇筑混凝土前一个晚上将冰放入储水槽中，降低拌合水的温度)，这样可大幅降低混凝土的出机温度。

(2)控制混凝土的入模温度在35℃以下(即混凝土浇筑的温度)。应尽可能地避免太阳直射泵送管道，高温天气情况下(太阳暴晒)应经常洒水冷却管道。

(3)控制混凝土入模后的最大温升值在55℃以下。采取如下措施：

①对现行C45混凝土配合比进行调整(见表4)，降低混凝土的绝热温升值，不得随意更改配合比和加水。

②转换层的混凝土采取整体分层连续浇筑的方式，沿长度方向自一端向另一端进行，每层连续浇筑的厚度应在500～600Imm必须在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕，否则层面应按施工缝处理。

(4)转换层混凝土强调收二次面。第一次是粗收，起平整作用(即浇筑的同时进行平整收面)；第二次是细收(二次抹面)，预防或减少表面微裂纹，在初凝前进行二次抹面(初凝时间以现场实测为准，采用木模抹面、不要压光)。

(5)高层建筑转换层的大体积混凝土施工应加强养护。混凝土的养护要遵循以下原则：

①二次抹面后，立即在混凝土结构物的表面及侧面模板覆盖提前润湿的麻包袋(麻包袋必须充分润湿，覆盖工作必须在初凝之前完成，否则不能有效预防裂缝)。

②麻包袋覆盖完毕后，应立即或在终凝之前覆盖塑料薄膜，如条件允许，可先进行蓄水(即四边围护，放水养护)再盖塑料薄膜(养护时间的掌握极为重要，如果混凝土晚上已经终凝，直至第二天才盖塑料膜养护，将失去意义)。

③混凝土的覆盖养护要持续12～14d(不得随意缩短，否则混凝土结构物将产生裂缝并造成强度损失)，养护期间要经常掀开塑料膜喷淋麻包袋表面以保持构件表面湿润。

(6)如突遇大雨，应尽快中止混凝土浇筑；对己浇筑还未硬化的混凝土应立即进行覆盖，严禁雨水直接冲刷新浇筑的混凝土。

2.2技术措施实施后的效果

上述3.1的措施严格实施后，取得的效果见表5。

表4混凝土配合比的调整

表5实施后的结果与效果

空气分离技术范文第5篇

关键词：公路旁土壤；重金属；空间分布；灰色关联

中图分类号：S151.9；X131.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）03-0527-05

土壤是重要的农业资源，也是污染物重要的汇集地。公路运营、农药与肥料的使用、污水灌溉和工业“三废”排放均能造成土壤受到重金属污染[1-3]。除此以外，土地利用方式[4]、重金属形态特征[5]、土壤理化性质[6，7]都对它的迁移和固化过程有重要影响。虽然以公路旁土壤为载体的研究不少[8，9]，但专门探讨公路旁土壤重金属空间分布与理化性质关系的研究却较少[10，11]。因此，研究土壤重金属分布特点与土壤理化性质及周围环境的关系，可为土壤修复提供参考。

1 材料与方法

1.1 采样区概况

采样路段位于连霍高速郑汴间中牟段（1994年通车，车流量大），属暖温带大陆性季风气候：年均气温14.4 ℃，年降水量616 mm，平均风速3.0～3.5 m/s。成土母质为黄河冲积物，以沙质土为主。农作物有小麦、花生、棉花等，主要施用碳酸氢铵、磷肥和农家肥等。样区周围10 km内无“三废”排放企业，3 km内无乡镇等人口稠密的居民点。农田灌溉均取自地下水，无污水灌溉现象。

1.2 样品采集、处理及测定

前人研究表明，在靠近公路的100 m范围内土壤受污染程度较为严重。本研究按距离路基0、5、15、25、35、50、75、100、200、300和1 000m布点（1 000 m样点为对照点），共布设3个断面（图1，分别为万胜、卢岗和林场断面，彼此间距在4 km以上）。按梅花形布点和四分法取样，共采集33个表层土样。在距离路基30 m处挖掘剖面，采集9个土壤剖面样品。经自然风干、研磨、过筛后装袋备用。土壤重金属均为彻底破坏矿物晶格的总量，试剂为优级纯，用水为去离子水，原子吸收光谱仪为AA-6601F型（日本岛津）。酸度计为PHS-3B型（上海）、重铬酸钾容量法（外加热）测有机碳、PD型颗粒分析仪（成都）测土壤机械组成、醋酸铵法测阳离子交换量[12]。

2 结果与分析

2.1 3个断面各表层土样6种重金属含量水平分布特征

由图2可知，3个断面各表层土样6种重金属含量在距路基0或5 m处均有一个较高值（林场的Cr和Cu例外），这是因为无铅汽油燃烧尾气颗粒物中仍含有铅、镍、镉等多种元素[13]，含有多种重金属的轮胎和筑路材料的磨损颗粒以及运输物品的泄漏均以各种形式颗粒存在于路表，由于路面径流或人为清扫，这些颗粒物质便排放到路基附近，因此导致距离公路较近地域的各种重金属元素都相对较高。

其次，随着离路基距离的增大，各曲线均没有呈现出简单的下降趋势。这是因为汽车尾气中重金属元素是依赖颗粒大小不同粉尘的吸附作用而得以扩散。而且不同重金属元素或是同一重金属元素在不同粒径粉尘中的吸附效果并不一致[14]。依据大气污染物中的连续点源扩散模式[15]，这些粉尘除粒径极小的部分直接逸散到大气中以外，其他大部分均在高速公路两侧发生沉降，并且在远离路基的某一距离范围内出现沉降浓度最大区域。如万胜的Cd（距路基75 m处）、Ni（距路基50 m处）、Pb（距路基75 m处）、Zn（距路基200 m处）、Cr（距路基200 m处）在远离路基处出现了污染峰值点。

各断面大部分元素在出现峰值（带）后，曲线总体上呈现出较为明显的下降趋势（以万胜的Cd、Pb和卢岗的Zn、Ni、Pb、Cu和林场的Pb、Cd、Zn、Ni曲线最为明显）。但是，万胜和林场断面的Cu在1 000 m对照点的含量并没有明显低于整个断面有些更靠近公路样点的含量，这表明公路运营并不是造成路旁土壤出现重金属污染的惟一原因。前人研究表明有机肥的施用可使农田土壤含铜量大幅度提高[16，17]。因此，公路运营、施肥及土壤背景都可对重金属累积产生影响。

2.2 土壤重金属含量垂直分布特征

剖面设计规格为80 cm×150 cm×100 cm，并根据土壤颜色、结构和质地等外部形态划分土层。但由于黄河在其下游表现为地上悬河（导致两侧区域地下水位高），考虑到地下水对土壤重金属迁移的影响，3个剖面均挖到地下水浸出为止，如林场剖面深度只有30 cm，土壤剖面不同深度重金属含量见表1。鉴于林场与万胜剖面挖掘较浅，土壤分层有限，因此主要分析卢岗剖面重金属垂直分布规律（图3）。由图3可知，卢岗剖面土壤重金属表层富集十分明显，其他两剖面也有类似特点（林场的Cd和万胜的Ni例外）。在未受人为干扰的土壤剖面中，一般是随着深度的增加重金属含量逐渐减少。这主要是进入土壤的重金属受到土壤胶体的吸附、代换、络合和螯合作用，大部分被固定在表层中。Scheetz[18]对位于美国某狩猎场土壤研究发现，由于受到有机质的吸附，Pb在垂直方向的迁移能力较弱。但是，图3中重金属含量并没有随剖面深度加大逐渐线性降低，表现在土层Plg-3时，6种元素下降趋势停止，并出现了“反弹”，到Plg-4时又表现出明显的下降趋势（表1中万胜的Cd和Cr也有此现象，但该断面其他元素不明显）。前人研究发现，在农业活动[19]、降水淋溶[20]、植物根系作用[21]、动物活动和土壤理化性质等条件影响下，随着深度的增加重金属含量减少这种规律可发生改变。

卢岗剖面“反弹”现象的出现，很可能也与上述原因有关。耕作农田土壤逐年深翻以及淋溶作用，导致了近地表层土壤中的重金属垂直方向发生了较强的迁移。在野外挖掘到Plg-3深度（犁底层）时发现土壤呈胶泥态的片状结构（黏粒含量达173.956 g/kg，为整个剖面的最大值），这可能阻碍了重金属的进一步下移，以致于表层重金属元素无法下移至Plg-4深度，并在Plg-3深度附近出现了富集。陈怀满[22]也指出，土壤质地越黏重，它对进入土壤中重金属的持留性就越大。所以，卢岗剖面重金属垂直分布中的“反弹”现象，是农耕深翻、降水淋溶和土壤性质等多因素共同造成的，其中土壤质地对“反弹”现象影响最大。

2.3 3个断面各样点土壤理化指标及其与重金属的灰色关联分析

土壤中重金属迁移与富集受多种因素的影响，其中土壤有机碳含量（SOC）、阳离子交换量（CEC）、pH和黏粒含量等理化性质是重要的影响因素。传统的分析是相关分析，但在相关分析中因素y对x的相关程度与因素x对y的相关程度相等，其实是与实际情况不太相符的[23]。由于自然现象与问题的复杂性，传统的相关分析方法对数据变化的灵敏度高，有可能出现反常的结论[24]。而灰色系统理论的关联度分析能分析各变量之间相关关系的紧密程度，并可以对这种程度的亲疏进行排序。分别以6种重金属元素作为母序列，表2中4种土壤指标作为子序列，经过原始数据变换、计算绝对差和关联系数，得到了每种重金属元素与各理化指标的灰色关联度（表3）。

由表3可以看出，pH与Zn、Ni、Cd和Pb的关联度高，表明在这4个土壤理化指标当中，pH与这4种元素关系最为密切。这是因为它的变化会导致土壤胶体总电荷发生变化，其吸附阳离子的能力也发生变化。钟晓兰等[25]认为pH与土壤胶体（黏粒、有机质和铁锰氧化物等）对重金属的吸附能力呈现出很好的相关性。Bang[26]研究发现，当pH大于5时Cu、Pb和Cr的移动性仍将保持在一个较低的水平。

CEC与Cu、Cr的关系密切（其他4种重金属均与pH关联度高），这是因为CEC反映了土壤负电荷量的多少，其大小可表示土壤保蓄能力的高低，因此它对重金属元素的累积有着重要影响。黏粒与重金属关系较弱可能是样区主要为沙质土壤，淋溶作用导致表层富集的重金属迁移能力较强。有学者对同处黄河下游某地研究表明，土壤沙粒含量与重金属含量有极显著的负相关关系[27]。

相对于其他理化指标，SOC总体上与6种重金属的关系都较为疏远。张剑等[28]研究表明，土壤中各种有机碳都有季节性变化特点，且基本上都是冬季处于四季中的最低值。表3中SOC与6种重金属的关联度不理想，可能是与此有关。因为冬季微生物活性和数量都处于较低值，植物基本停止生长，凋落物分解缓慢，再加上大部分样点集中在农田，冬季土地赋闲、土壤有机肥料得不到补充，所以这些原因共同导致了土壤有机碳和6种重金属的关联度均较低。

3 小结与讨论

路旁土壤出现了不同程度的重金属积累。公路运营并不是造成路旁土壤出现重金属污染的惟一原因。土壤重金属水平方向分布总体表现为靠近公路区域积累程度较强。垂直方向分布总体表现为表层富集明显，但其含量并没有随剖面深度的加大而逐渐线性降低。在典型剖面土层Plg-3出现了“反弹”，它是农耕深翻、降水淋溶和土壤性质等多因素共同造成的，其中该剖面土壤质地对这一现象影响最大。对于这6种土壤重金属来说，总体上pH与它们的关系最为密切，其次是CEC和黏粒含量，密切程度最差的是SOC。分析是建立在重金属元素总量基础上的，并没有测试其不同形态的含量及分布特点。氧化还原电位、不同类型有机质、电导率和土壤动物等其他要素与其关系并没有涉及。

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