工业硅余热锅炉结渣和积灰特性研究

为了探究和解决工业硅余热锅炉面临的严重结渣和积灰问题,从运行现场采集灰渣样品,分析其微观形貌和粒度分布,利用XRD/Rietveld全谱拟合方法得到非晶和晶体组分的半定量质量分数。结果表明,工业硅余热锅炉灰渣的主要成分为纳米级的无定形SiO₂、方石英和石英晶体颗粒。高温段以结渣为主,无定形SiO₂含量超过60%,其部分熔融导致颗粒黏结形成连续渣块。低温段以积灰为主,无定形SiO₂含量约40%,形成疏松脆性灰块。锅炉不同部位的传热元件及清灰方法应根据上述结渣与积灰特征进行合理选择。     

硅和硅铝化合物对生物质结渣影响的机理研究

生物质由于含有较多碱金属,燃烧会导致设备结渣。文章研究了硅和硅铝化合物对生物质结渣影响的机理,结果表明,硅和硅铝化合物会使生物质燃烧时可溶性K倾向于转变为不可溶性的硅酸盐和硅铝酸盐,而该过程反应与纯生物质燃烧过程反应相同。在流化床炉温(815℃)附近时,硅化合物容易使灰中生成低熔点的K的硅酸盐,低温熔融结渣可能性增大,选择其作为结渣抑制剂需要慎重。在层燃炉炉温(1 000℃)附近时,硅铝化合物既可减轻碱金属结渣又使灰不易结渣聚团,是层燃炉优良的结渣抑制剂。     

硅铝矿物对将军庙煤中碱金属Na迁移转化特性影响的研究

采用实验和数值计算的方法研究新疆煤在高温燃烧条件下添加硅铝矿物后碱金属Na迁移转化特性的影响。通过实验获得高温条件下煤粉燃烧生成的碱金属Na的赋存形态,在此基础上通过计算软件FactSage得到硅铝矿物对碱金属Na迁移转化特性的影响。研究结果表明：硅铝矿物在煤燃烧过程中对含Na物相有良好的捕捉效果,抑制气相Na的生成;SiO₂对含Na物相的捕捉固化效果明显,SiO₂添加量越多,对气相Na的释放有较好的抑制效果;Al₂O₃对含Na物相也有捕捉固化效果,也会抑制气相Na的释放,但其与Al₂O₃添加量相关性较小;硅铝矿物的混合物对含Na物相的固化和捕捉效果最好,对气相Na的生成也具有较强的抑制作用。同时计算结果表明温度是影响气相Na释放量的决定因素,是影响含Na物相生成量和占比的主要因素。     

热解气氛对准东煤中钠行为的影响及半焦结渣特性研究

碱金属热解预处理是一种控制高碱煤燃烧灰问题的新思路,结合实验室煤炭分级转化多联产系统的实际热解气氛,利用水平管式炉对准东大成煤进行N₂、H₂、CH₄、CO₂及煤气气氛热解实验,探究热解气氛对钠迁移转化的影响。结果表明：与N₂气氛相比,多联产气氛热解时钠释放量显著增加,发达的孔隙结构有利于钠的释放。N₂气氛热解半焦中被包覆的水溶钠占原煤总水溶钠的40%以上,通过孔结构表征推断中孔段堵塞是造成碳包覆的主要原因。多联产气氛下被包覆的水溶钠含量大幅减少,进而促进了钠释放以及钠长石(NaAlSi₃O₈)、霞石(NaAlSiO₄)等高熔点硅铝酸盐的生成,有利于碱金属热解预处理。利用结渣指数及灰熔点对比了原煤及煤气气氛热解半焦的结渣特性,证明热解预处理能有效降低煤焦的结渣倾向。     

Al2O3/SiOxNy/SiNx叠层钝化膜对PERC太阳电池性能及LID效应的研究

由于等离子体增强化学的气相沉积（PECVD）法制备的SiO_xN_y薄膜中含有大量H原子,因而具有优异的表面钝化性能。通过在PERC太阳电池的Al₂O₃/SiN_x背钝化叠层中间插入一层SiO_xN_y薄膜,形成Al₂O₃/SiO_xN_y/SiN_x结构,可避免SiN_x所带的固定正电荷对Al₂O₃负电荷场钝化效应的负面影响。试验结果表明,硅片少子寿命从原来的130 μs提高至162 μs,电池转换效率增加0.09%。同时,基于Al₂O₃/SiO_xN_y/SiN_x背钝化的PERC太阳电池的LID也得到了改善,由对照组的1.83%下降到实验组的1.09%。     

Ag/Al2O3(Li2O)/g-C3N4光催化乙醇制取环氧乙烷

本文制备了一系列Ag/Al₂O₃(Li₂O)/g-C₃N₄复合催化剂,考察了其可见光催化乙醇制取环氧乙烷的性能。Li₂O可调变Al₂O₃表面的酸性,从而降低了主要副产物乙醛的选择性。Ag/Al₂O₃(Li₂O) 在g-C₃N₄上的负载量对产物环氧乙烷的选择性有较大影响,当Ag/Al₂O₃(Li₂O) 负载量为5wt%时,乙醇具有较高的转换率,且环氧乙烷的选择性高达100%。     

富磷添加剂对生物质燃烧中积灰结渣和腐蚀作用的探析

文章探讨了富磷添加剂对生物质燃烧过程中锅炉受热面积灰、结渣和腐蚀的作用机理,分析了其作用效果,考察了燃烧温度、燃烧气氛、生物质种类、Ca/K摩尔比、P/K摩尔比等主要因素对作用效果的影响规律。结果表明,富磷添加剂可以将烟气中的碱金属(主要是钾)和氯元素固定于底灰中,生成高熔点化合物,减轻碱金属熔融结渣和氯腐蚀。同时,添加剂改变了灰的物理和化学性质,使灰松软不易烧结,从而有效减轻了生物质燃烧过程中锅炉受热面的积灰、结渣和腐蚀。     

准东煤燃烧过程中钙硅镁分子动力学研究

针对新疆高钙准东煤燃烧过程中钙镁黄长石的形成会影响准东煤结渣的问题,通过分子动力学方法对不同温度和矿物质配比下钙镁黄长石形成前的2个过程(CaO与SiO₂的结合过程和CaSiO₃与MgO的结合过程)进行探讨,计算分子之间的结合能和扩散系数,研究反应过程中矿物质的结合和扩散特性。结果表明：温度对CaO在SiO₂表面以及MgO在CaSiO₃表面结合特性的影响并不明显,但是对二者的扩散具有重要影响;随着温度的升高,CaO在SiO₂表面的扩散系数以及MgO在CaSiO₃表面的扩散系数均逐渐增大,高温下更易于形成钙镁黄长石。     

生物质与煤混烧灰的熔融性实验研究

为解决生物质与煤混燃存在的结渣积灰问题.以稻秸秆、白杨木屑、稻壳和煤在不同配比下混合燃烧的灰分作为研究对象,利用HR-3C灰熔融性测定仪研究了生物质与煤混合燃烧的熔融特性.研究表明:生物质燃料中碱金属含量比煤中的含量要高,提高生物质的掺入比总体上会使灰熔融温度降低;此外,对于二氧化硅含量不同的生物质燃料其灰熔融性有所差...     

Mo2C/Al2O3的制备及其催化二甲醚水蒸气重整性能研究

通过浸渍沉淀法结合程序升温碳化法制备了Mo₂C/Al₂O₃复合催化剂,并应用于二甲醚水蒸气重整催化体系的研究。考察了二甲醚水解催化载体、水解功能组分Al₂O₃与重整功能组分Mo₂C的比例、反应物浓度对复合催化剂活性的影响。结果表明,β-Mo₂C与γ-Al₂O₃载体以Mo/Al = 1/1耦合后能够高效催化二甲醚重整制氢,其最佳进料水醚比为5,最适反应温度为400℃。     

麦秆酶解残渣热解特性及动力学分析

对比分析了麦秆及其酶解残渣的基础物化特性,利用热重−红外联用技术研究了酶解残渣的热解反应过程及其主要气体产物的析出特性,并用混合反应模型计算了酶解残渣热解过程的表观动力学参数。结果表明,麦秆酶解残渣是一种富含木质素的高灰分、低热值的生物质原料,与麦秆原料相比,其热解过程相对平缓,主要失重温度区间为200℃ ~ 800℃,最大失重峰为350℃,与木质素的热解特性相近;提高升温速率可以使酶解残渣热解反应剩余产物质量明显减少,最大失重速率提高;热解主要气体产物中CH4析出的温度区间为400℃ ~ 700℃,CO和CO2在380℃、450℃和650℃都存在析出峰。动力学分析结果表明,酶解残渣热解过程在低温区（200℃ ~ 350℃）和高温区（350℃ ~ 800℃）分别遵循一级和二级反应动力学规律。     

联合CO2捕集的生物质化学链气化制备合成气系统分析

本文提出以Fe₂O₃为载氧体、以CaO捕集CO₂的生物质化学链气化系统,利用Aspen Plus软件对该系统进行了模拟,以合成气组成（干基）、合成气氢碳比、含碳产物的碳摩尔分布、冷气效率及收率等为系统性能评价指标,重点分析了燃料反应器温度（T_FR）、载氧体Fe₂O₃与生物质碳摩尔比（Fe₂O₃/C）、水蒸气与生物质碳摩尔比（Steam/C）、CaO与生物质碳摩尔比（CaO/C）等系统参数对固体生物质化学链气化系统的影响。结果表明,在T_FR = 825℃、Fe₂O₃/C = 0.5、Steam/C = 0.71和CaO/C = 0.26条件下,合成气制备系统性能较优,合成气中H₂和CO₂含量分别为55.2%和15.4%,氢碳比为1.93,冷气效率为78.2%,被CaCO₃捕集的生物质碳为18.2%,收率（湿气基）为1.95 Nm³/kg_biomass,其中合成气中H₂和CO收率为1.24 Nm³/kg_biomass。     

基于化工流程模拟平台的生物质移动床热解多联产系统模拟研究

在Aspen Plus平台上构建生物质移动床热解多联产系统模型,通过对秸秆热解过程的模拟,研究了生物炭、生物油和生物燃气三态热解产物特性,以及热解温度对系统燃料投入、水耗和电耗的影响。结果表明,随热解温度升高,生物炭热值逐渐增大。生物油和生物燃气的产率分别在450℃和650℃附近达到最大值。当热解温度为450℃时,生物油重质组分主要由糖衍生类和脂肪酸类物质构成,而轻质组分主要包括醛类、醇类和水;当热解温度为650℃时,生物燃气则主要由CO₂和CO构成。生产过程中,系统的燃料消耗和电耗均随着热解温度的升高而增大,冷却水消耗量则经历先减少后增加的过程,并在450℃附近达到最小值。     

炭化活化温度对活性炭-CaCl2复合吸附剂性能的影响

为研究并开发高性能的吸附剂,本文以CaCl₂和杉木木屑为原料,采用炭化活化造孔的方法制备复合吸附剂,考察了炭化活化温度对复合吸附剂性能的影响,炭化活化温度分别选择400℃、500℃、600℃和700℃。扫描电镜照片和元素分布图表明,复合吸附剂具有发达的孔隙结构而且CaCl₂分布均匀。NH₃吸附性能实验表明,吸附剂4 h的NH₃吸附量随炭化活化温度的升高而增加。而对于吸附制冷而言,500℃炭化活化温度下制备的复合吸附剂具有最好的性能,其30 min的吸附量达到0.488 g/g。     

生物质气化工艺废水特征及预处理实验研究

对生物质气化中试现场产生的废水进行了水质及水量特征分析,针对生物质气化工艺废水固体颗粒含量高、有机物浓度高、难生化降解、废水增量少的特点,采取减压蒸馏及芬顿氧化对生物质气化废水进行预处理。实验结果表明,在85 ~ 90℃、真空度 -0.07 ~ -0.095 MPa减压蒸馏条件下,废水COD、NH₄-N脱除率分别为74.38%、94.46%;在Fe²⁺-H₂O₂体系中,考察了H₂O₂与废水质量比、H₂O₂与Fe²⁺摩尔比、反应时间、H₂O₂浓度对COD、NH₄-N、TOC、TN等的影响,当H₂O₂与废水质量比为8.40%时,可将减压蒸馏蒸出液COD从2.05 × 10⁴ mg/L降至4.11 × 10³ mg/L,NH₄⁺-N从143 mg/L降至11.1 mg/L。     

Application of metal oxides-based nanofluids in PV/T systems: a review

Having the wide application of metal oxides in energy technologies, in recent years, many researchers tried to increase the performance of the PV/T system by using metal oxide-based nanofluids (NFs) as coolants or optical filters or both at the same time. This paper summarizes recent research activities on various metal oxides (Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, Fe₃O₄, CuO, ZnO, MgO)-based NFs performance in the PV/T system regarding different significant parameters, e.g., thermal conductivity, volume fraction, mass flowrate, electrical, thermal and overall efficiency, etc. By conducting a comparative study among the metal oxide-based NFs, Al₂O₃/SiO₂-water NFs are mostly used to achieve maximum performance. The Al₂O₃-water NF has a prominent heat transfer feature with a maximum electrical efficiency of 17%, and a maximum temperature reduction of PV module of up to 36.9°C can be achieved by using the Al₂O₃-water NF as a coolant. Additionally, studies suggest that the PV cell’s efficiency of up to 30% can be enhanced by using a solar tracking system. Besides, TiO₂-water NFs have been proved to have the highest thermal efficiency of 86% in the PV/T system, but TiO₂ nanoparticles could be hazardous for human health. As a spectral filter, SiO₂-water NF at a size of 5 nm and a volume fraction of 2% seems to be very favorable for PV/T systems. Studies show that the combined use of NFs as coolants and spectral filters in the PV/T system could provide a higher overall efficiency at a cheaper rate. Finally, the opportunities and challenges of using NFs in PV/T systems are also discussed.     

Effect of support on catalytic properties of Rh catalysts for steam reforming of 2-propanol

Catalytic performance of Rh catalyst supported on CeO₂, Al₂O₃, SiO₂, ZrO₂, MgO or TiO₂ for steam reforming of 2-propanol has been studied. The performance was greatly influenced by the type of the supports through interactions between Rh and supports. CeO₂-supported Rh catalyst resulted in the highest selectivity among the catalysts studied here. It probably has a longer catalytic life than Al₂O₃-supported catalysts actually known to be stable, because the amount of coke deposited on it was much smaller than that on the Al₂O₃-supported one. This mitigation of coke deposition has been explained by a reduction and oxidation cycle of CeO₂.     

Vapor fractionation of silicate melts at high temperatures and atmospheric pressures

The relative volatility of the seven major oxides, SiO₂, Al₂O₃, FeO, CaO, MgO, K₂O and Na₂O in a melt with an initial content of 82 percent SiO₂ was studied. The melt was heated by a solar furnace in air ambient to temperatures of 2600 deg to 2800 deg C (+) for from 5 to 45 minutes. Results show that, under these conditions, potassium is slightly more volatile than silicon; that sodium is less volatile. Aluminum is found to be the least volatile component. Heating at 2800 deg for 45 minutes resulted in a decrease of the silica content of the melt to 45 percent. The general order of volatility of the components of the melt is: K₂O > SiO₂ > Na₂O > FeO > MgO Al₂O₃ CaO.     

CO2单井增强地热系统取热性能研究

为提高闭式单井系统取热性能,提出一种CO2单井增强地热系统（CO2-SEGS）。建立井筒流动换热和储层热-流-固耦合的数学模型,考虑CO2可压缩性以及井纵向压力传递特性,对比分析了水和CO2在SEGS中的取热性能,研究系统取热性能与封隔间距、井筒保温的关系。结果表明：（1）额定循环流量下,井口生产温度从134.09℃降低至116.06℃;CO2在采出过程中降压膨胀做功,产生明显的温降效应,中心管井口温度比底部低约57℃。（2）井筒不同位置处CO2的密度、热容差异很大,当循环流量小于50 kg/s时,依靠浮升力作用,SEGS可实现自主循环运行,无需额外泵功。（3）当水和CO2的流量分别为15 kg/s和40 kg/s时,两者年均取热速率近似相等,CO2的采出温度比水低约40℃,而压力损耗远小于水。（4）SEGS取热性能与封隔间距以及中心管保温性能呈正相关。研究结果可为SEGS系统的开发提供参考。