煤表面对氧分子物理吸附的微观机理

应用量子化学的理论和方法研究煤这种非晶体物质的物理吸附机理,从微观上揭示其吸附机理和吸附过程,定量研究煤对氧分子发生物理吸附过程中吸附量和放出热量的关系,从而揭示煤炭氧化自燃初始反应的本质.从煤表面对多个氧分子吸附优化后的平衡几何构型可以看出,煤表面吸附5个以下的氧分子时,1个氧分子在煤表面含氮的侧链吸附,其余的氧分子被苯环所吸附.煤表面吸附6个氧分子以上时,苯环对氧分子的吸附减弱,被吸附的氧分子偏向侧链端,在煤表面侧链部位吸附了大量的氧分子,这也证明了在煤的氧化自燃过程中侧链首先被氧化的结论的正确性.煤表面对氧分子的吸附量与吸附能呈线性关系.     

噻吩结构与O_2反应机理的理论研究

为研究煤自燃的反应机理,利用Gaussian 03程序,采用密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP/6-311G水平下研究煤结构中噻吩型有机硫与O2反应机理。由计算结果可知,反应物的初始连接方式有3种,其中Path 1的反应物经过过渡态TS1异构化为中间体IM1是无需克服势垒的放热过程,这说明煤中的噻吩结构无需从外界吸收热量,与氧气接触即可被氧化。此反应主要有6条反应路径,其中,Path 2是反应的主要反应路径,其速控步骤为过渡态TS6,需要克服的势垒为117.06 kJ/mol,其产物P2(C4H4O+SO)是反应的主要产物。     

缺陷钙钛矿LaMnO3催化煤矿乏风瓦斯燃烧性能

我国煤矿开采乏风瓦斯排量大,其温室效应是CO₂的21倍,会引起严重的环境问题。催化燃烧作为一种高效、绿色的净化技术,在较低温度下可将低浓度甲烷完全转化。目前,甲烷催化燃烧反应的关键科学问题是氧活性位的确认及其催化机制。采用溶胶-凝胶法制备一系列不同物质的量比La/Mn的菱形钙钛矿LaMnO₃-x催化剂,并考察其在甲烷催化燃烧的反应性能。通过X射线衍射、N₂物理吸附、透射电子显微镜和H₂-程序升温还原技术对催化剂的物化性能进行表征。此外,采用X射线光电子能谱、O₂-程序升温脱附和拉曼光谱技术研究了钙钛矿LaMnO₃-x中氧物种的种类和相对含量。X射线衍射结果表明,所有催化剂均为菱形钙钛矿LaMnO₃结构,未观察到其他La和Mn物种的衍射峰。固定床评价结果表明,钙钛矿LaMnO₃-90具有介孔孔道,比表面积较大,且具有最多的体相和表面晶格氧物种,使其催化活性最高。此外,缺陷钙钛矿LaMnO₃-9...     

K360钢堆焊合金层组织与抗裂性能

采用CO₂气体保护焊的堆焊方法,选用RD-YD450（Q）焊丝对试验所用母材中板（日本K360超级耐磨钢）进行焊接试验.利用光学显微镜、SEM,TEM,XRD对堆焊层组织进行了鉴定与分析.采用刚性固定对接裂纹试验对YD450（Q）的堆焊层的抗裂性进行研究.结果表明,堆焊层产生的裂纹为延迟裂纹,此裂纹产生的主要原因是焊接过程中的拘束应力过大.试验结果证明,采取焊前预热的方法,选择合理的预热温度能够避免裂纹的产生.     

金属钙离子对煤中含硫活性基团的阻化效果研究

为了揭示阻化剂抑制煤炭自燃的机理,提高阻化效果。采用Gaussian03软件包,对含CaCl_2阻化剂中的金属Ca~(2+)与煤中含S活性结构形成的配位体及分子前沿轨道、稳定化能、自然键轨道和净电荷布居、自然电子组态进行系统研究。结果表明,金属Ca~(2+)能够与煤中含S活性结构反应形成稳定化能变大,前沿轨道能级能隙差变小,形成二配体、三配体及四配体配合物。而且形成配合物后,含S活性结构对前沿轨道的贡献大大减少,同时轨道能级大幅增加,增加了煤中含S活性结构的稳定性,降低了煤的活性,使煤不易于氧发生反应,可有效预防煤炭自燃。     

300MW CFB锅炉尾部烟道增加低压省煤器运行技术分析

作为锅炉主要热损失的排烟热损失的大小直接决定了锅炉效率的大小,降低排烟温度,能有效地减少排烟热损失,从而提高锅炉效率.     

煤表面对多种气体分子混合吸附的微观机理

应用量子化学密度泛函理论,在6-311 g水平上对建立的吸附模型进行全优化.结果表明,煤的表面能够与多组分气体发生混合吸附.煤表面吸附氧、氮和二氧化碳分子组成的吸附态中,氧分子和氮分子在煤表面的侧链吸附,CO2则在苯环的上方.煤表面氨基上的C原子和N原子的电子向氧分子中的氧原子转移.煤表面吸附了二氧化碳和氮分子,氧分子所得的电子减少,表明如果煤表面吸附其它种类分子,则削弱了吸附氧的作用.吸附后O2的频率变化较大,N2和CO2的频率变化很小.煤表面与矿井采空区各种气体发生吸附时的亲和顺序为:氧气>水>二氧化碳>氮气>一氧化碳>甲烷.     

煤自燃生成一氧化碳和水的反应机理研究

应用傅立叶变换红外光谱仪研究煤在氧化自燃中不同温度所生成的气体产物.在30%～100%左右有水和二氧化碳气体析出,温度升至105℃～150%左右时,有一氧化碳生成.采用密度泛函B3LYP法,在6-311G基组水平上研究煤与氧发生自燃反应生成水和一氧化碳的反应体系,对反应势能面上各驻点的几何构型全优化,用频率分析法和内禀反应坐标(IRC)法验证过渡态.计算结果表明,煤自燃生成一氧化碳的反应是氧分子攻击苯环侧链上丙基末端的碳原子,使丙基生成带醛的基团(-CH2-CH2-CO-H)和水,而带醛的基团继续分解生成一氧化碳.由反应活化能可知,生成水和一氧化碳的反应是一个自发式反应.     

煤自燃生成乙烯反应机理

应用傅里叶变换红外光谱仪实验研究了煤在氧化自燃过程中不同温度下生成的气体产物.当温度达到120～170 ℃时,有乙烯生成.采用密度泛函B3LYP方法,在6-311G基组水平上研究了煤与氧发生自燃反应生成乙烯的反应体系,对反应势能面上各驻点的几何构型进行了全优化,用频率分析方法和内禀反应坐标(IRC)方法对过渡态进行了验证.计算结果表明,煤分子氧化自燃生成乙烯的反应是氧分子攻击煤分子苯环侧链上的丙烯基团-C(25)H₂-C(26)HC(27)H₂中间的C(25)原子,使苯环侧链上丙烯基团生成了带酸的基团（-CH₂-COOH）和乙烯.由反应活化能可知,生成乙烯的反应是一个自发式反应.     

退火温度对NM360耐磨钢堆焊层组织与性能的影响

利用D507MoNb焊条对NM360耐磨钢板进行堆焊修复,并于焊后分别在200,400,600℃进行退火处理,研究了退火温度对堆焊层显微组织、硬度、冲击韧性及耐磨性能的影响。结果表明:堆焊层退火前的组织为马氏体+碳化物,在200,400,600℃退火后,堆焊层的组织分别为回火马氏体、回火屈氏体及回火索氏体;随着退火温度升高,堆焊层的硬度降低,冲击韧性增加,耐磨性下降;200℃退火后的堆焊层具有最佳的耐磨性,其相对耐磨性为母材的1.327倍。