油菜籽粕生物质热解过程特征研究

以油菜籽粕生物质为原料,采用电加热方式,研究了不同加热速率下的热解过程及产物产出规律,对热解产物中不凝气体的成分进行了分析,考察了加热速率对产物产出率的影响.结果表明:油菜籽粕的热解过程可分为水分蒸发、半纤维素热解、纤维素和木质素热解、木质素炭化4个阶段;加热速率的高低虽然对水分的蒸发过程特征没有影响,但在低加热速率下,生物质中不同的组分将在不同的反应温度区间内进行热解反应;不凝气体和冷凝液体两种热解产物主要在100-550℃之间析出,是半纤维素和纤维素的主要热解产物,它们的产出率与温度的关系具有不同的特征;不凝气体中可燃气体的体积分数随着反应温度的升高逐渐增多;当控制加热速率为4-6℃/min时,油菜籽粕的3种热解产物量均可以达到较理想的效果.     

炼铁用生物质焦的制备及其性能

采用两种不同的升温制度对生物质进行碳化,碳化温度选为300、400、500、600和700℃,保温时间分别为30、60和90 min.利用扫描电镜及热重分析仪对所得生物质焦的成分、微观结构及燃烧性能等进行分析,并研究了制备条件对生物质焦的产率及与CO₂反应性的影响.结果表明,生物质焦具有与煤不同的典型管状或片状结构,其N、S、灰分、碱金属含量及燃烧性能优于煤炭,适合用作炼铁过程的还原剂和发热剂,以替代部分煤粉和焦炭.综合考虑,炼铁用生物质焦的最佳制备条件是,采用恒温加热模式将生物质加热至500℃进行碳化,并保温30 min.      

生物质焦与煤混合燃烧特性及动力学分析

利用热重分析天平,采用非等温燃烧的方法对生物质热解产物——生物质焦与两种无烟煤混合试样的燃烧特性及其反应动力学参数进行了实验研究,考察了不同配比的混合试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数,求出了反应的动力学参数活化能E_a和指前因子A.结果表明:活化能和指前因子均随混煤中生物质焦比例的增加而降低,存在动力学补偿效应;煤中掺入生物质焦后,试样燃烧的第一阶段和第二阶段的活化能分别呈现出"U形"曲线和"阶梯形"曲线的规律,且对混合燃料热解过程的作用要优于对固定碳燃烧过程的作用;活化能的计算表明生物质焦的存在有助于改善煤的着火性能,对煤的燃烧有催化促进作用.      

轧钢油泥与生物质共热解特性

为探究轧钢油泥与生物质混合共热解处理工艺，本文利用热重分析仪在N₂气氛下对轧钢油泥、生物质(玉米秸秆、稻草秸秆)单独热解并对3种不同混合配比的轧钢油泥与生物质混合进行试验研究，讨论上述混合物的协同热解特性；同时，在不同升温速率(β)条件下，采用Friedman-Reich-Levi法对混合热解过程进行动力学分析，得到动力学参数。结果表明：轧钢油泥的热解过程主要为水分析出、油分分解、铁氧化物还原3个主要阶段，生物质的热解主要失重阶段为挥发分析出；玉米秸秆、稻草秸秆与轧钢油泥共热解协同作用与生物质种类和混合比有关，当生物质混合比为70%时促进作用更明显，稻草秸秆对轧钢油泥的促进作用优于玉米秸秆；两种生物质与轧钢油泥共热解的活化能出现随转化率的增加先升高后降低的趋势，在转化率为0.6或0.7时达到最大活化能，为52.45～80.02 kJ/mol。     

沥青燃料的热解特性研究

利用热重分析系统对沥青燃料的热解特性进行了详细的研究。实验在一个大气压、氮气环境下进行 ,加热速率为 5 0℃ /min和 80℃ /min。同时建立了一个描述沥青热解的分阶段一级反应模型。在该模型中 ,两个不同阶段沥青的活化能不同 ,但与加热速率变化和沥青种类无关 ;沥青热分解的频率因子与加热速率有关 ,与沥青的种类无关 ;沥青的最终挥发分产量与沥青的种类有关。通过实验结果验证 ,计算结果与实验符合得较好     

快速加热条件下BH钢再结晶规律

 通过Gleeble-3500热模拟试验机以及运用金相、显微硬度、EBSD技术等研究方法,研究了不同加热速率对BH钢再结晶退火组织和织构演变的影响。结果表明：再结晶温度随加热速率的提高而升高。加热速率的提高,缩短了BH钢完成再结晶所需时间。快速加热条件下,BH钢再结晶晶粒得到细化,再结晶织构组分强度降低。EBSD分析发现：提高加热速率,再结晶完成后,再结晶织构仍以有利于深冲性能的管状γ织构为主。再结晶结束后,升高温度和增加保温时间有助于{111}织构的发展。在780℃保温一定时间的条件下,低加热速率形成以{111}〈112〉组分为主的再结晶织构,而快加热速率下{111}〈110〉织构组分得到一定的发展,γ织构强度分布更加均匀,有利于BH钢的成型性能。     

沥青燃烧的热解特性研究

利用热重分析系统对沥青燃料的热解特性进行了详细的研究，实验在一个大气压，氮气环境下进行，加热速率为50℃／min和80℃／min，同时建立了一个描述热解的分阶段一级反应模型。在该模型中，两个不同阶段沥青和活化能不同，但与加热速度变化和沥青种类无关，沥青热分解的频率因子与加热速率有关，与沥青的种类无关，沥青的最终挥发分产量与沥青的种类有关，通过实验结果验证，计算结果与实验符合得较好。     

加热速率对钢筋氧化动力学影响规律的研究

通过热重分析方法和显微结构观察，研究了耐腐蚀钢筋不同加热速率下的氧化规律，并与等温氧化过程做了对比。结果表明，不同加热速率下钢筋的显微组织并没有明显差异，但是氧化层厚度随着加热速率的减小而增加。当加热速率小于10℃/min时，氧化层呈现明显的双层结构，但当加热速度为20℃/min时，氧化层几乎呈现单层结构。通过恒速加热试验建立了一种新的氧化活化能计算方法，与等温氧化试验所得值相比，加热速率为5、10、20℃/min时的相对误差分别为4.14%、5.12%和32.13%，因此，为了保证新方法的精度，试验需在较低的加热速率下进行。     

高炉混合喷吹用生物质燃料可磨性及燃烧性能分析

为探讨生物质燃料应用于高炉喷吹的可行性,缓解高炉能源与环境问题,将干燥后的生物质燃料(花生壳)与高炉喷吹煤粉按不同比例进行混和破碎,并分别对破碎物料进行理化性能检测和燃烧过程分析,研究不采用传统干馏制炭工艺条件下,生物质燃料用于高炉喷吹的可行性。研究表明,花生壳的适量添加有利于提高混合物料的可磨性指数,同时降低灰分和煤粉中硫含量,有利于冶炼工艺控制;并且显著降低混合物料在挥发分析出燃烧与固定碳燃烧阶段的活化能,从而促进燃料燃烧,当添加20%的花生壳时,混合物料中固定碳的燃烧温度相比无烟煤降低了约40 ℃。     

加热速度对煤粉膨胀特性及燃烧行为的影响

随着高炉炼铁喷煤工艺的普及和提高,人们越加重视煤粉燃烧过程中的各种行为,但是迄今,煤粉的有些燃烧特性,如煤粉在不同加热条件下的燃烧行为尤其是膨胀行为尚未被人们所掌握。本研究从观测单颗粒煤粉在加热过程中的形态变化入手,考察加热速度对煤粉的膨胀特性及燃烧行为的影响,为     

生物质焦助燃高炉喷吹煤粉机理的实验研究

利用热重分析天平,在非等温燃烧条件下,研究了松木的热解产物——生物质焦对两种高炉喷吹无烟煤混合试样的催化燃烧反应性的影响。研究结果表明:两种无烟煤的燃点随混煤中生物质焦比例的增加而降低,对无烟煤的燃点有明显的降低作用,能够有效地加快煤粉燃烧速率;生物质焦的掺入有助于改善煤粉的着火性能,对煤粉的燃烧有催化促进作用。     

加热速率对Nb-IF钢退火组织及织构特征的影响

以一种冷轧Nb - IF钢为研究对象,研究了不同加热速率下退火板的微观组织和织构特征.结果表明:当加热速率由10℃/s增加到150℃/s时,再结晶晶粒平均直径由16.72 μm细化到13.8 μm;当加热速率高于100℃/s时,平均晶粒直径变化趋于平缓.试验钢完全再结晶晶粒以大角晶界为主,随加热速率变化,其含量在81.3％～86.9％范围内波动,重位点阵(CSL)含量在34.1％～44.5％之间波动.在快速加热退火和普通加热退火条件下,试验钢均可获得强烈的γ织构,强点密度在f(g)=9.01～ 10.42范围内.     

微波碳热还原转炉渣气化脱磷反应的宏观动力学

在1 100~1 350℃,1 000Pa,3倍碳当量条件下,采用微波加热方法对碳还原转炉钢渣的气化脱磷反应进行了宏观动力学分析。结果表明,微波加热条件下,气化脱磷率为31.0%~35.7%,该气化脱磷反应为二级反应,活化能为55.52kJ/mol,并得到了气化脱磷反应速率常数与温度的关系式,同时界面化学反应为可能的限制性环节。通过提高反应温度、减小钢渣及焦炭粒度、增大反应物料接触面积,可提高气化脱磷反应的速率。研究结果为探明微波碳热还原脱磷反应的机理及速率问题,实现转炉钢渣在钢铁企业内部的循环利用提供了理论依据。     

高炉喷吹混合煤的燃烧特性及动力学分析

利用热重分析天平,研究非等温燃烧条件下无烟煤、贫煤与高挥发分烟煤的混合煤试样的燃烧特性及其反应动力学参数。考察了不同配比混合煤试样的挥发分初析温度、着火温度、最大燃烧速率和燃尽特性等燃烧特征参数,求出了反应的动力学参数活化能Ea和指前因子A。研究结果表明：随着烟煤配入量的增加,混合煤的挥发分初析温度、着火温度和燃尽温度...     

用热重法研究首钢高炉喷吹煤粉的燃烧反应

利用热重法主要研究了首钢3种典型喷吹煤粉在不同升温速率下(5、10、20、50℃/min)的燃烧反应特性,研究了各工况热重曲线后发现,升温速率对煤粉的燃烧特性有影响。随着升温速率的提高,煤粉的着火温度升高,最大失重速率增大,最大失重速率对应的温度升高。参考两段电加热法计算煤粉燃烧率的原理,计算了升温速率50℃/min时煤粉的燃烧率。研究结果表明,700℃时煤粉燃烧率的计算结果与两段电加热法计算燃烧率的结果趋势基本一致,热重法可以计算不同煤粉的燃烧率。     

不同升温速率下CeO_2催化煤粉燃烧研究

通过热分析技术,研究了在5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min四种升温速率下分别添加0.5%、1%、2%CeO2对煤粉的燃烧影响,使用扫描电镜对反应后物质进行了微观分析。研究表明,CeO2对煤粉燃烧具有催化作用,适宜作为高炉喷吹煤粉的助燃添加剂;升温速率影响煤粉初始燃烧温度,升温速率越大,煤粉初始燃烧温度越高;升温速率不同时,CeO2对煤粉燃烧的催化作用也不同,升温速率越大,CeO2对煤粉燃烧的催化作用越显著;在一定范围增加CeO2的添加量有利于促进煤粉燃烧;升温速率较大时,增加CeO2的添加量对煤粉燃烧的催化作用不明显。     

生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥

对生物质松木锯末和烟煤还原焙烧高铁拜耳法赤泥进行对比试验研究,包括还原温度、还原时间、还原剂用量对还原效果的影响.生物质松木锯末还原高铁拜耳法赤泥所需还原温度低而且还原时间短最终还原效果较好.试验通过热分析和X射线衍射、动力学研究结果揭示出生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥机理.同时确定了生物质松木锯末中低温还原的最佳还原条件.研究表明生物质松木锯末为赤泥质量分数的20%,还原温度为650℃,还原时间为30 min可将赤泥完全磁化.生物质松木锯末热重试验分析表明250~375℃温度区间为锯末热解的主要阶段,350℃左右热解速率达到最大,450℃后热解反应趋于平缓;烟煤热重试验表明300~700℃温度区间为烟煤热解的主要阶段,450℃左右热解速率达到最大,650℃后热解反应趋于平缓.动力学研究表明锯末在300~400℃区间热解表观活化能比烟煤热解表观活化能要低很多,说明在此温度范围内锯末比烟煤更加容易发生热解反应.生物质能够中低温还原高铁拜耳法赤泥,还原温度比煤基还原的还原温度低200℃左右.      

粒度对微波加热锰硅粉固相脱硅动力学的影响

以锰硅粉与巴西粉锰矿的脱硅反应为体系,研究了微波加热条件下粒度对动力学参数的影响规律,根据试验结果推导出固相脱硅反应在扩散为控速环节的动力学方程,并得到反应的动力学参数与反应物粒度的函数关系式。结果表明:随着原料粒度的减小,微波加热物料升温速率减慢。微波加热条件下扩散是固相脱硅反应的限制性环节,并推导出固相脱硅反应动力学方程1-2/3a-(1-a)2/3=kt。随着反应物粒度的减小,固相脱硅反应的速率常数增大,而表观活化能和指前因子均减小,且速率常数的对数、表观活化能和指前因子的对数均与反应物粒径的倒数呈线性关系。此外,反应物粒度是通过摩尔表面积、摩尔表面能和摩尔表面熵影响固相脱硅反应的动力学参数。     

退火工艺对普通取向硅钢初次再结晶组织的影响

为研究退火工艺对普通取向硅钢初次再结晶组织的影响,对经不同温度、保温时间和升温速率退火后的材料组织进行了分析。结果表明:在等温退火条件下,加热至600℃时开始发生初次再结晶,800℃以上初次再结晶组织发展完善;而在最终冷轧板直接进行最终高温退火的情况下,加热温度在500～700℃时,将升温速率提高到80℃/h,初次再结晶组织更易于发展完善。     

热冲压硼钢非等温奥氏体相变动力学模型

 利用Gleeble-3500热模拟试验机对热冲压硼钢进行了线膨胀试验,得到了不同加热速度下硼钢奥氏体化动力学曲线;研究了加热速度对相变过程的影响,结果显示,加热速度越高,获得相同体积分数的奥氏体所需的时间越短,且奥氏体开始转变温度升高,当加热温度介于[Ac1]和[Ac3]时,奥氏体体积分数转变速度随着加热温度的升高先增大后减小。根据奥氏体形核长大理论,考虑加热速度的影响,建立了非等温条件下热冲压硼钢的统一奥氏体相变动力学模型。利用遗传算法确定并优化了硼钢奥氏体化动力学模型中的材料常数,所得材料常数确定的相变模型能够较好的描述硼钢连续加热过程线膨胀曲线,并能够较好地预测硼钢在不同加热速度下的奥氏体体积分数。