富氧/水-氧条件下准东煤熔融特性研究

煤灰中矿物质在不同气氛条件下的转化机理影响煤的熔融结渣过程。为了研究在富氧/水-氧气氛下准东煤的熔融特性,并为预防燃用准东煤锅炉的结渣提供参考,使用电荷耦合器件（charge coupled device,CCD）相机记录准东煤粉样品在热台上形变的过程。通过图像处理技术对煤粉样品在不同温度下的面积变化进行分析计算,得到面积变化特征点对应的煤粉熔融温度,并对比不同富氧/水-氧气氛条件下准东煤粉开始熔融的温度。研究表明,随着氧气体积分数增加,煤粉开始熔融的温度降低;随着水蒸气体积分数减小,煤粉开始熔融的温度升高,水蒸气和富氧气氛能促进准东煤粉熔融行为。     

结渣初始层中Na2SO4的第一性原理研究

以量子化学从头算法(Ab initio quantum chemistry)和密度泛函理论(DFT)为理论基础,采用广义梯度近似(GGA)及PW91算法,对煤灰沉积初始层中的含钠矿物质Na2SO4的电子结构和热力学性质进行了计算。通过声子态密度法计算了Na2SO4的热力学性质(熵、热容、焓和吉布斯自由能),并对所得数据组图。通过Na2SO4与菱镁矿的热力学性质的对比分析,表明Na2SO4在高温区更易熔融并在受热面形成结渣初始层,从而导致水冷壁沾污结渣。     

煤和市政污泥掺烧的灰熔融特性研究

通过利用Factsage热力学模拟软件、X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）等分析方法,对煤与3种市政污泥按不同比例掺混后混合燃料的灰熔融特性进行研究。结果表明,在污泥添加量不超过10%时,混合燃料的灰熔点随着污泥加入比例增大而降低,这是由高温条件下碱性氧化物熔融所形成的共融体,以及磷矿物反应生成的非晶态矿物的共同作用导致的;灰熔融温度的预测趋势与实际测定数据的规律基本一致;煤中掺混污泥后矿物质之间的反应受燃烧温度的影响,低温时几乎不反应,温度升高后各矿物质间相互反应生成新的矿物质。     

灰化温度对准东煤灰成分和灰熔融特性温度的影响研究

利用ICP-OES和灰熔融仪研究了灰化温度对两种准东煤灰成分及灰熔融特性的影响。结果表明,五彩湾煤(WCW)和西黑山煤(XHS)的灰产率随着灰化温度的增加而降低;Ca和Fe含量越大灰产率的相对变化率越大,低温灰的氧化物加和值越小。随着灰化温度升高,煤灰中钠含量降低,其它常量元素含量变化不大;灰化温度对WCW和XHS的灰熔融特性影响较小。     

煤灰化学组成与煤灰熔融温度关系的探讨

煤灰化学组成是影响煤灰熔融温度的关键因素。煤灰中各化学组成随着含量升高多数使煤灰熔融温度先降低后升高,一些低含量煤灰化学组成对煤灰熔融温度也有较大影响。增加煤质数据积累量、全面考虑影响煤灰熔融温度的因素、提高化学组成测量的精确度再利用多次优化拟合可以获得准确度高、适用性好的回归公式。     

狭缝式W火焰锅炉翼墙上部结渣原因分析及消除

为研究600 MW超临界W火焰锅炉翼墙上部结渣原因,进行试验研究。从炉内检查发现的结渣位置和试验测试结果分析炉内的流场情况。结果表明：下炉膛上部翼墙区域温度达到1 300℃以上,高于入炉煤软化温度;氧浓度低,CO浓度在10 000 μL/L以上,呈强还原性气氛,存在明显的结渣倾向;同时分析燃烧器下方与翼墙之间存在侧面向上的涡流,将熔融状态的煤灰颗粒带至翼墙上部墙面,这种特殊的流场是造成翼墙上部结渣的主要原因。结合试验分析结果,有针对性地采取燃烧调整、燃烧器喷口布置优化、防结焦风优化等措施,解决W火焰锅炉下炉膛严重结渣的问题,锅炉运行可靠性得到明显提高。     

氧化亚铁对气化细粉灰熔融性的影响

循环流化床煤气化细粉灰残炭含量较高,对其进行资源化再利用能有效提高碳转化率。实验以一种气化细粉灰(来自循环流化床气化炉)为研究对象,利用X射线衍射(XRD)仪和扫描电子显微镜(SEM)、灰熔融仪,从矿物质转化以及灰渣微观结构2个方面,研究在高温还原性氛围下,氧化亚铁对灰熔融性的影响。结果表明,莫来石的存在导致气化细粉灰熔融温度升高;加入氧化亚铁后,钙长石和铁尖晶石等较低熔融温度的矿物质的生成,以及低温共熔现象的发生是灰熔融温度降低的主要原因。扫描电镜下拍摄的灰渣的微观结构验证了XRD的分析结果。     

生物质燃料的燃烧过程及其焚烧灰特性研究

采用热重-差热分析法分析了秸秆、木屑生物质燃料的直接燃烧过程,研究了其焚烧灰的化学成分、晶相结构及其形貌等特性。结果表明,秸秆、木屑生物质燃料的挥发分含量高、灰分低、着火温度低、易燃烧、放热量高,其燃烧过程可分为水分蒸发、挥发分析出燃烧和固定碳燃烧3个阶段;秸秆焚烧灰中钾、钙、硫及氯含量高,木屑焚烧灰中碱金属含量低,硅、钙含量高;生物质燃料焚烧灰中的碱金属氧化物含量高导致其熔点较低、易熔融、结渣。     

H_2SO_4改性柠檬渣对Hg~(2+)的吸附及性能研究

为了研究柠檬渣对Hg~(2+)的吸附性能,利用15%H_2SO_4对柠檬渣进行了改性,利用单因素法考查了Hg~(2+)的初始浓度、吸附时间、吸附温度和振荡速度对Hg~(2+)吸附的影响,在单因素基础上进行了L_9(3~4)正交试验。测量了吸附剂的比表面积、孔容与孔径等吸附性能,并利用差热分析、红外光谱、紫外光谱、X射线衍射、扫描电镜和能谱对吸附剂进行了表征。结果表明:吸附Hg~(2+)的最优组合为Hg~(2+)的初始浓度为(2.5×10~(-3))mol/L、吸附时间为90min、吸附温度为50℃和振荡速度为400r/min,在此条件下对Hg~(2+)的吸附量能达到18.6mg/g;各因素的主次关系分别为:吸附时间、振荡速度、吸附温度、Hg~(2+)初始浓度。改性后的柠檬渣较原柠檬渣比表面积增加约4倍,孔径分布主要是中孔;柠檬渣属于无定型结构,主要由碳元素组成;改性后的柠檬渣表面疏松,部分与酚烃基结合的H+被Hg~(2+)取代,引起C=O键的振动强度下降。     

聚甲醛流变性能及其纺丝性研究

利用熔融指数仪测、毛细管流变仪测定了聚甲醛在不同熔融温度、时间下的流变性能,由此,为研究聚甲醛的融法纺丝提供理论依据。结果显示:聚甲醛在所测定环境下的流变性质属于假塑性流体,熔融指数(MI)值都随着温度的升高有所增大;在低剪切速率下,POM熔体的黏度值对温度敏感性高,剪切速率大于1000s-1,POM熔体黏度值变化对温度依赖性减弱;此外,提高剪切速率可以较大范围地降低POM熔体的粘流活化能;熔融时间对熔体流变性没有明显的影响,同时通过熔融挤出,确定纺丝温度在210℃为宜。     

超声波导入时初始温度对铝-硅合金组织的影响

采用高能超声波对Al-20％Si合金进行处理,控制Al-20％Si合金熔体温度在620～680℃,研究合金组织随超声波导入时熔体初始温度的变化规律。实验表明,随着导入超声波时熔体温度的升高,初晶硅形貌由粗大的板片状逐渐变成细小的颗粒状,超声波处理熔体的温度控制在660℃左右时,初晶硅的组织细小、圆整度高、分布均匀。     

活化ATP对重金属离子Cr~(6+)的吸附动力学性能研究

天然纳米矿物凹凸棒石(ATP)通过碱焙烧、酸水热及微波活化手段可增大比表面积并改变其表面电荷,从而提高吸附能力。研究了活化ATP表面变化及对水体中重金属离子Cr~(6+)的吸附效果影响,并对吸附动力学性能进行讨论。研究结果表明,碱焙烧、酸水热和微波活化改变了ATP表面官能团、Zeta电位和比表面积。NR-ATP的最佳吸附条件为:Cr~(6+)初始浓度为20mg/L,pH=6.5,温度在25℃、吸附时间为24h;活化ATP对Cr~(6+)的吸附动力学符合准二级动力学方程,且ATP、NR-ATP和HM-ATP中内扩散不是控制吸附过程的唯一步骤。     

基于BP神经网络和最小二乘支持向量机的灰熔点预测和对比

为了预测燃煤锅炉受热面的结渣情况,以灰成分金属氧化物、煤灰SO₃含量以及结渣评判指标为自变量,灰熔点变形温度(deformation temperature,DT)和软化温度(softening temperature,ST)为因变量,建立了BP神经网络(BP neural network,BPNN)和最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)的灰熔点预测模型。回归分析和误差分析结果表明:针对样本量多的DT预测过程,2种模型精度接近,预测结果置信度均达到95%,相关系数均约为0.92,平均相对误差均约为3.4%;针对样本量较少的ST预测过程,LSSVM模型预测效果较优,相关系数为0.950 52,高于BPNN模型的0.904 26,平均相对误差为4.98%,并且大误差点个数少于BPNN模型。因此,LSSVM模型能够更准确预测飞灰的DT和ST。     

聚芳硫醚砜/聚苯硫醚合金的流变行为

将聚芳硫醚砜(PASS)和聚苯硫醚(PPS)按照不同的比例通过熔融共混制备高性能合金材料。采用旋转流变仪分析了纯PASS树脂和共混物熔体的流变行为。结果表明,纯PASS树脂通过提高剪切速率和升高温度来改善熔体的流动性效果不佳;在实验范围内,随着合金中PPS含量的增加,合金的加工流动性得到明显改善,当PPS的质量分数为50%时,PASS/PPS合金的熔融加工温度最低,凝胶点降至270℃。     

热处理对β-PPR和高熔体流动速率β-PPR结晶性能的影响

通过添加稀土β成核剂和过氧化物获得β-PPR和高熔体流动速率β-PPR。运用差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)研究了熔体流动速率对结晶性能的影响。结果表明,过氧化物的加入使β-PPR中β晶含量降低。将无规共聚聚丙烯(PPR)、β-PPR和高熔体流动速率β-PPR分别在80℃~120℃热处理1 h,随热处理温度升高,PPR的结晶度持续升高,而β-PPR和含过氧化物的β-PPR结晶度呈现先升高后降低的趋势。在研究温度范围内,随热处理温度升高,各样品中β晶含量降低。     

间规聚苯乙烯/高抗冲聚苯乙烯共混物的结晶行为

用双螺杆挤出机制备了间规聚苯乙烯/高抗冲聚苯乙烯(sPS/HIPS)共混物,用差示扫描量热仪和X射线衍射仪研究了HIPS对sPS熔体结晶和冷结晶行为、晶型的影响。结果表明,熔融温度为290℃时,少量HIPS提高sPS熔体结晶温度,但HIPS含量增加降低sPS熔体结晶温度。熔融温度高于300℃时,sPS熔体结晶温度随HIPS含量的增加而降低。熔融温度从290℃提高到300℃,sPS结晶温度降低,结晶热明显增加。sPS冷结晶峰温随HIPS含量增加和扫描速率加快而提高,HIPS对sPS的结晶主要起阻碍作用。退火处理使得sPS和sPS/HIPS生成α和β晶,且随着HIPS含量的增加,α晶含量增大。     

第一性原理计算XCO3（X=Ca、Mg）的热力学性质

采用第一性原理(First-principles)的超软赝势平面波法,结合广义梯度近似(GGA)及PW91算法,计算了煤中的方解石CaCO3、菱镁矿MgCO3和白云石CaMg(CO3)2的电子结构和热力学性质。首先,分别对这3种矿物质的结构进行优化,使其达到最稳定的状态,计算结果给出了这3种矿物质的电子结构和晶胞参数。其次,采用声子谱态密度方法计算了这3种矿物质的熵S、热容Cp、焓H及吉布斯自由能G。最后,由相应的数据拟合成图像。这样,采用微观计算得出的结果,给煤灰结渣问题的研究提供理论上的指导作用。     

等温熔体结晶尼龙1010的熔融

本文用DSC研究了等温熔体结晶尼龙1010薄膜试样的熔融。发现结晶温度T_c<190℃时有三个峰T_m、T_2和T_3,其低温转化峰T_3=13.5±0.94T_c;T_c<170℃时T_2=175℃,到180℃升至190℃;熔融热随T_c线性升高,至192℃后又线性降低;结晶度随低规整度晶体增加而增加;结晶时间长时高规整度晶体增多。     

针对解决锅炉结焦问题的探究

锅炉的结焦问题是比较普遍存在的现象,结焦对锅炉运行的经济性与安全性均带来不利影响,严重的结焦会导致锅炉被迫停运,极大地影响锅炉的安全性和经济性。熔化状态下的灰沉积在受热面上是结焦的根本原因。可见,结焦的关键是灰的熔点。煤灰对于高温受热面沾污结焦的倾向,可用灰熔点温度及灰的主要成分来判断煤灰的结焦指标。通常可用灰成分中的钙酸比、硅铝比、铁钙比及硅值来判断其结焦倾向,用Na2O的质量分数可以判断其沾污性。结焦会引起锅炉超温、爆管,严重时造成被迫停炉,给除灰系列造成具大压力。结焦还会威胁到锅炉设备的使用寿命;排烟损失增大,锅炉效率降低;引风机消耗电量增加;由于结焦往往是不均匀的,因而水冷壁结焦会对自然循环锅炉的水循环安全性带来不利影响。     

熔融条件对聚苯硫醚/尼龙6共混物结晶与熔融行为的影响

用ＤＳＣ研究了熔融温度与熔融时间对聚苯硫醚／尼龙６共混物中两组分的结晶行为的影响。虽然熔融条件不同,共混物中ＰＰＳ组分的熔体结晶温度比纯ＰＰＳ的高出２０～４０℃随熔融温度提高和熔融时间延长而降低;但其熔点、结晶与熔融热比纯ＰＰＳ的低。表明ＰＡ６熔体对ＰＰＳ结晶有成核作用,ＰＰＳ与ＰＡ６组分之间存在的相互作用受熔融条件的影响。