不同热解升温速率下制备所得生物焦的汞吸附性能

在管式炉中不同热解升温速率下制备了核桃壳生物焦,借助固定床反应器表征了生物焦的汞吸附性能,利用N2吸附/脱附装置和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析仪分析了生物焦的孔隙结构及表面官能团,获得了生物焦对汞的吸附机理.结果表明:在相同吸附时间内,随着定温制备条件中热解温度和变温制备条件中热解终温的升高,生物焦对汞的吸附能力由强到弱依次为600℃、800℃、1 000℃和400℃;其中在定温制备条件下,当热解温度为600℃时,其累积汞吸附量达到最大,在300 min吸附时间内为2 942 ng/g;随着热解升温速率的升高,生物焦对汞的吸附能力先增强后减弱,当热解升温速率为10 K/min时,生物焦对汞的吸附性能最好;同时在生物焦对汞的物理吸附过程中,3～5 nm的介孔起主要作用,累积孔体积越大,累积汞吸附量越大,越利于生物焦对汞的吸附;在热解终温为600℃时,随着热解升温速率的升高,生物焦表面官能团的数量先增加后减少,与汞吸附性能实验结果一致,说明生物焦表面官能团会影响生物焦对汞的吸附性能.     

活性炭微观结构与介电性能的研究

以椰壳、无烟煤以及废弃塑料瓶(PET)为原料,在活化温度800℃,碱炭比4∶1下,采用KOH活化法制备3种活性炭。通过XRD、拉曼光谱、N_2吸附法以及傅里叶红外光谱研究了3种活性炭的晶相结构、孔隙结构和表面官能团。研究发现:椰壳活性炭的比表面积最大(1 809.95 m~2/g),碳原子的有序度最高;PET活性炭的比表面积为1 319.65 m~2/g,碳原子的有序度最低;无烟煤活性炭的比表面积最小(1 191.14 m~2/g),无烟煤活性炭中含氧类官能团的含量高于椰壳活性炭和PET活性炭。使用矢量网络分析仪测试3种活性炭的复介电常数。结果表明:在2～18 GHz范围内,椰壳活性炭的介电常数虚部ε″和介电损耗tanδ最大,PET活性炭的介电常数虚部ε″和介电损耗tanδ略小于无烟煤活性炭,从电介质极化理论出发,探讨了活性炭微观结构对其介电性能的影响机理。     

生物焦负载金属离子对燃煤烟气中汞吸附的量子化学研究

建立了负载金属离子的生物焦(WB)饱和簇模型,并采用量子化学密度泛函理论对单质汞(Hg~0)在改性WB表面的吸附过程进行了研究。结果表明:金属离子可以稳定存在于WB表面;Hg~0吸附在改性WB表面时,与WB表面发生化学吸附,且金属离子提升了WB对Hg~0的吸附能力。     

镁渣晶体结构对脱硫活性影响实验

研究了激冷水合过程中镁渣晶体结构的变化,结合钙转化率研究了晶体结构对镁渣脱硫活性的影响。借助X射线衍射和透射电镜分析了镁渣的晶体结构和形貌特征。结果表明：β-C₂S中的Ca²⁺配位不规则是其水合活性高于γ-C₂S的原因。随着镁渣激冷温度升高,β-C₂S增加,促进了具有发达孔隙结构的C－S－H生成,提高了物理吸附能力;晶粒细化程度增大,晶胞参数变化引起的晶格缺陷增多,增强了化学吸附能力。950℃激冷温度下镁渣脱硫活性最高,钙转化率达到24.6%。     

Ce和Co对Cu-ZSM-5催化分解NO的促进作用

通过液相离子交换法制备Ce和Co掺杂的Cu-ZSM-5催化剂,利用电感耦合等离子体发射光谱(inductively coupledplasma,ICP)、X射线衍射(X-raydiffractometer,XRD)、扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscope,SEM)。X射线光电、H^2-程序升温还原(temperature programmedreduction, TPR)、 O^2-程序升温脱附(temperature programmed desorption, TPD)、X射线光电子能谱(X-rayphotoelectronspectroscopy,XPS)等手段对催化剂进行表征,并对其催化分解NO性能进行了研究。XRD结果显示不存在CO物种,H^2-TPR表征发现掺杂Ce改性后Cu^+与Cu^2+耗氢量差值增大,说明Ce改善了Cu物种分散,防止溶液中Cu(OH)^+聚集,同时Ce^3+与Cu^2+竞争交换位点,Cu^2+/Cu(OH)^+降低,活性中心{Cu^2+-O^2--Cu^2+}^2+增加。O^2-TPD结果表明掺杂Co的样品中非晶格氧的脱附量大于未掺杂样品,掺杂Co有利于{Cu^2+-O^2--Cu^2+}^2+与{Cu^+--Cu^+}^2+之间的氧化还原循环。Ce和Co的协同作用有利于形成更多的活性{Cu^2+-O^2--Cu^2+}^2+物种并促进了它在NO分解过程中与{Cu^+--Cu^+}^2+间的转换,增强了NO的分解活性。实验研究结果证实,将Ce和Co共掺杂到Cu-ZSM-5催化剂中可在空速1200h^-1、最佳反应温度550℃时将NO分解转换率从52%提高到61%。     

焦粉与秸秆混合成型燃料等温燃烧特性研究

利用自制的恒温热重实验装置对焦粉与秸秆混合成型燃料进行等温燃烧试验,分别研究了焦粉与秸秆掺混比为90∶10、85∶15、80∶20、75∶25、70∶30时,在800 ℃、900 ℃、1 000 ℃下的燃烧特性,并根据等温燃烧法得到成型燃料的反应动力学参数。结果表明:温度上升和秸秆比例增加都会使燃料的燃烧速度加快,燃尽时间显著减少;5种混合成型燃料等温燃烧的反应级数在0.9~2.0;反应活化能和指前因子都随着秸秆掺混比例的增加而降低,从25%增加到30%时两者会有一个大幅度降低的突变。     

准东煤焦的微波放电特性

通过微波辐照准东煤焦,研究了炭化温度、粒径、微波功率和负压对煤焦放电的影响,利用FT-IR技术测定了微波放电对煤焦表面官能团的影响。结果表明:常压下,600 ℃以下炭化的煤焦经微波加热到200~300 ℃才会放电;800 ℃以上炭化的煤焦,炭化温度越高,整体放电越弱,终温越低;大粒径煤焦为间歇性弧光放电,小粒径煤焦为间歇性星点放电;煤焦粒径越小,放电时热点越多,煤焦终温越高;煤焦粒径小于98 μm时不放电;功率越高,煤焦整体放电越强;负压可促进煤焦放电,导致煤焦终温升高,达到临界负压,煤焦颗粒难以出现放电火花而温度急剧下降;放电可以促进煤焦芳环的开链和加速脂肪结构、含氧类官能团的转化脱除。     

循环流化床风室的压力脉动特性分析

针对直径为0.205m,高度为7m的冷态高密度循环流化床(CFB)试验台,在表观气速为6.3m/s的条件下,借助小波理论对不同循环流率、不同出口结构的压力脉动特性进行了分析。结果表明:不管是高密度条件下还是低密度条件下的压力脉动,均属于低频脉动,脉动幅度为0~12.5Hz;在相同的出口结构和同一表观气速下,随着循环流率的增加,风室的压力增加,压力脉动的幅度也增加;在同一表观气速和相同循环流率下,Г型突变出口结构的风室压力和压力脉动幅度的增长速率均比C型光滑出口结构的大。     

实物/模型在“锅炉原理”课程教学中的实践与探索

通过分析现阶段"锅炉原理"课程的教学特点发现,在教学中除了需要依靠教材、参考书以及课堂课件外,还应将复杂结构、非常见实物以及模型引入教学过程。教学实践发现,不同阶段引入不同的模型、实物,可以有效地提高教学效率,加深对相关知识点的印象,明显改善教学效果,弥补现阶段实习环节的不足之处。实践表明,将实物/模型与引入教学相结合的方法,简单易行,效果显著。     

高硫煤泥燃烧过程中的汞排放特性

通过固定床程序升温汞脱附试验系统对所选高硫煤泥中汞排放特性进行在线监测,并利用热重分析仪对煤泥热解和燃烧特性进行研究,结合试验所得热解和燃烧特性参数,采用分布活化能模型,进行动力学分析。结果表明：煤泥的热解和燃烧过程可分为3个阶段,非等温条件下,随着升温速率增加,热解过程在高温区发生,最大失重率提升,对应峰值温度偏移,产生热滞后,利于挥发分析出;在煤泥热解过程中少量氧气的参与,抑制挥发分的析出,在7% O₂条件下综合热解特性参数值D最大。热解性能随CO₂浓度升高而得到改善;煤泥燃烧性能随升温速率的增加而得到加强,其活化能随转化率变化呈现“U”型趋势分布;煤泥中无机汞化合物主要为HgCl₂、α-HgS、HgSO₄以及硅铝酸盐类结合汞,总汞释放主要范围对应200~600℃;煤泥中汞释放量随O₂浓度增大,CO₂气氛条件下,随着CO₂浓度增加,总汞释放量逐渐增大。