工业废弃物固硫反应的动力学研究

采用热分析方法研究工业废弃物和石灰石的固硫反应,借助等效粒子模型表征固硫反应,并计算和分析固硫反应动力学参数。结果表明,等效粒子模型能较好地描述废弃物的固硫反应,反应存在补偿效应;等动力学温度方法适用于不同固硫控制阶段的反应活性判别;相同实验条件下,所选4种废弃物和石灰石的化学反应速率常数k差别不大,但废弃物的产物层有效扩散系数Ds比石灰石的大一个数量级,说明由于废弃物内的Ca2+向产物层表面的迁移扩散,大大增强了废弃物扩散控制阶段的反应活性;废弃物和石灰石的扩散活化能Ep,都比各自的反应活化能Ea大,说明产物层扩散比固体表面化学反应更难进行,产物层扩散成为控制固硫反应的决定性因素。     

固硫中间产物CaS生成反应动力学研究

在层燃炉和煤粉炉的燃烧固硫过程中,钙基固硫剂的固硫产物主要是CaSO_4和CaS,其中CaS的生成特性对燃煤锅炉的脱硫有很大影响。文中对CO气氛下CaSO_4转化成固硫中间产物CaS的特性进行了热力学分析,并利用热重与红外光谱分析法进行了CaS生成反应特性实验。结果表明：CaS的生成反应优先于CaSO_4的分解反应,CO浓度改变对CaS生成过程的影响不大,但低浓度CO会导致CaSO_4的分解反应提前,CaS的转化率也略低。建立了CaS生成反应动力学,得到CO气氛下CaS的生成反应为1/2阶化学反应,指前因子为5．69×10~(12),表观活化能为461．37kJ/mol。     

废弃物型固硫剂的固硫性能研究

利用高温管式炉和烟气分析仪对4种工业碱基废弃物和1种石灰石固硫过程进行了试验研究,并利用压汞仪和X–射线衍射仪对废弃物的孔结构和固硫产物进行了研究。结果表明：白泥和电石渣在800~1 100 ℃时对低温硫和高温硫都具有较强捕获能力,固硫性能较好;盐泥和赤泥在800~900 ℃时能够有效的捕获低温硫,固硫性能较好,当温度升至1 000 ℃后其固硫性能变差。废弃物具有良好的微观结构,有利于颗粒内部固硫反应的进行。综合上述,工业碱基废弃物具有良好的固硫性能。     

钙基固硫剂高温固硫反应特性的TGA试验研究

燃煤固硫过程中，要求固硫剂具有良好的高温固硫性能。该文通过热重分析方法对钙基固硫剂的固硫反应行性进行了试验研究，其中着重研究了固硫剂的种类，添加剂含量及反应温度对固硫剂钙利用率的影响。结果发现人工配制的复合钙基固硫剂及新型的天然固硫剂－贝壳具有较好的高温固硫性能，与纯CaO相比，其最佳固硫温度向高温区移动约100℃。在1180℃下，添加剂的加入可使固硫剂的钙利用率提高15个百分点，所得试验结果为燃烧中固硫剂的选择并提高其利用率提供了依据。     

固硫型煤开发应用研究

本文通过实验研究，成功地开发出适合各种锅炉、窑炉、茶水炉、小生活锅炉使用的固硫型煤。先后建立了年产３万吨和２万吨固硫型煤生产线，已在长沙市区近１００家单位使用，效果良好，固硫率５０％左右，固尘率增加１０％，节煤率约８％，为今后广泛推广使用清洁能源打下了基础。     

纳米添加剂对燃烧固硫影响特性研究

采用自制的纳米TiO2作为燃烧固硫添加剂,对纳米TiO2催化CaCO3的分解过程进行了热重试验研究,对固硫后气体吸收液和固体产物分别进行了离子色谱和红外光谱分析,并采用Coats and Redfern模型对CaCO3分解反应的动力学过程进行了计算.结果表明,纳米TiO2对CaCO3的分解有明显的促进作用,可使分解温度降低、反应活化能E下降;纳米TiO2会导致CaCO3晶格扭曲,减小微晶的晶格能,促进CaCO3分解成反应活性高的CaO分子;纳米TiO2会加快O2的吸附速度,使添加剂周围煤的反应速度加快,同时促进SO2转化成SO3,以及SO2向CaO的内部扩散,完全燃烧产物还会抑制CaSO3的分解,从而提高CaCO3的固硫效果.     

钙基固硫剂煅烧特性的试验研究

在热重分析仪和固硫实验台上,研究了钙基固硫剂在空气中煅烧和烟气中煅烧的不同特性,分析了升温速率、反应终温、固硫反应对煅烧特性的影响,并从宏观上给出了解释。本文的目的在于探讨固硫剂煅烧反应的定性规律,为实际燃烧设备中选择固硫剂、确定固硫剂的最佳运行工况提供参考。     

丙酸改性钙基固硫剂在煤燃烧过程中固硫特性研究

采用丙酸改性氢氧化钙制成1种新型钙基固硫剂.以龙口褐煤和聊城贫煤为试验煤种,研究了该钙基固硫剂在煤粉燃烧过程中的固硫特性以及对煤粉燃烧特性的影响.结果表明,新型钙基固硫剂的固硫性能明显优于石灰石,1 323 K时,对龙口褐煤的固硫效率高达62％,较石灰石高28个百分点;钙基固硫剂的固硫效率随着钙硫摩尔比的提高先上升后趋于平缓,最佳钙硫摩尔比为1.5～2.0;加入新型钙基固硫剂后,龙口褐煤燃烧反应活化能明显降低.     

钙基脱硫剂固硫特性的试验研究

利用热重分析法、微观结构表征法研究了2种钙基脱硫剂(石灰石Ⅰ,Ⅱ)固硫反应特性,揭示了钙基脱硫剂固硫反应机理,并通过等效粒子法模型分析了石灰石固硫反应动力学特性。研究结果表明:在800~900℃温度范围内,石灰石钙转化率随温度提高而增强;石灰石粒径越小,钙转化率越高。石灰石Ⅰ钙利用率对温度敏感,而石灰石Ⅱ对粒径敏感。石灰石煅烧后在晶粒表面形成的裂纹促进SO2的扩散,有利于固硫反应的进行。动力学计算结果表明,石灰石Ⅱ在扩散控制阶段有较高的有效扩散系数,最终钙利用率高于石灰石Ⅰ。     

添加复合固硫剂后炉内固硫试验研究

在实验室水平管式炉及1 000MW机组锅炉上对添加以碱土金属Ca、Ba、Sr盐为主的复合固硫剂后炉内的固硫效果进行了研究,分析了复合固硫剂添加比例对固硫效率、灰分中SO3含量、硫分布特性和锅炉燃烧的影响。结果表明:复合固硫剂添加比例分别为0.5%、1%、2%时,在水平管式炉内固硫效率分别达到9.2%、22.4%、52.4%,在1 000MW机组锅炉的固硫效率分别达到6.6%、15.8%、23.6%。随复合固硫剂添加比例的增大,烟气中含硫量占炉前煤总硫量比例减小,灰分中含硫量占炉前煤总硫量比例加大,固硫效果显著。     

Quantitative model for the kinetics of compositional intermixing inGaAs-AlGaAs quantum-confined heterostructures

A quantitative atomic-scale model for the kinetics of intermixing in GaAs-AlGaAs quantum-confined heterostructures is presented. The model takes into account the statistical nature of the defect diffusion through heterostructures and calculates its effect on the Ga-Al interdiffusion across the associated interfaces. The model has been validated by successfully predicting the observed amounts of bandgap shift induced by the process of hydrogen plasma induced defect layer intermixing, as well as for the process of impurity-free vacancy disordering using SiO₂ caps. Good agreement between calculated and measured bandgap shifts has been observed. Values of the group-III vacancy diffusion coefficient, where the agreement took place, are between 2 and 3×exp[-2.72/k_BT] cm²·s^-1     

微包覆对贮氢电极性能及放电机理的影响

用交流阻抗法、恒电位阶跃法和模拟电池充放电实验,研究了贮氢合金表面微包覆处理前后在不同的放电时刻电极表面的电化学反应阻抗、氢在合金中的扩散系数和电极的放电性能。结果表明,在放电末期电极表面电化学阻抗的急剧增大是引起贮氢合金电极放电终止的主要因素;微包覆铜和钴可促进氢的扩散并显著降低电化学反应阻抗,推迟阻抗增大的时间,因而提高了电极的放电性能。     

锂离子扩散系数的测定方法

锂离子电池在充／放电过程中,主要的电极反应是锂离子在正极或负极材料中的嵌入与脱嵌。因此锂离子在正、负极材料中的扩散系数是一个重要的指标。本文介绍了用电化学方法测定锂离子电池正负极材料中锂离子扩散系数的方法,重点讨论了电流脉冲驰豫技术（ＣＰＲ）、交流阻抗技术（ＡＣ）、电位阶跃技术（ＰＳＣＡ）和恒电流间歇滴定技术（ＧＩＴＴ）等,并对这些技术的应用范围和特性进行了比较和讨论。通过分析和讨论认为,当扩散是该电极过程的控制步骤时,ＣＰＲ技术、ＣＩＴＴ技术和ＰＳＣＡ 技术是非常适用的;ＡＣ技术可通过频率容易地区分电极过程的控制步骤,但用ＡＣ技术求扩散系数只适用于阻抗平面图上有Ｗａｒｂｕｒｇ 阻抗的情况。     

空气的压缩性对湍流边界层流场时均量的影响

为研究空气的压缩性对湍流边界层流场时均量的影响,对来流Mach数(Ma)分别为0.058、0.233、0.466、0.874和1.457的二维、定常边界层湍流流场进行了数值模拟计算。结果表明:空气的压缩性对速度边界层和温度边界层粘性底层区速度和温度分布影响较小,但会使完全湍流区速度和速度梯度、温度和温度梯度变大;对分子扩散过程影响极小,而对湍流扩散过程影响较大;当局部Reynolds数大于1×106且来流Ma大于0.466时,使得平板局部摩擦阻力系数较不可压缩态变小,而局部传热系数较不可压缩态变大。比较模拟计算结果和不可压缩态下经验公式的计算结果表明,模拟计算结果真实可靠。     

掺杂稀土元素对Ni(OH)2晶格的影响

首次研究了掺杂稀土元素La、Nd对Ni(OH) 2 晶格的影响 ,通过掺入异种高价离子 ,改变了Ni(OH ) 2 的晶格常数 ,特别是c轴的增加 ,改善了材料的质子扩散性能 ,减少了电化学反应的阻力。另外 ,掺杂异价离子降低了Ni2 的局域能级 ,引入了大量的正缺陷。相对于未掺杂晶体 ,其OH-的数量增多 ,增大了质子扩散的几率 ,因而提高了材料的电化学性能。     

蒸汽活化改善中温烟气脱硫的机理

用蒸汽处理用于中温烟气脱硫的失去反应活性的脱硫剂可以显著提高钙利用率和脱硫效率。为了探明蒸汽活化机理，借助于成分分析和表观形貌检测，分析了蒸汽处理后的脱硫剂理化特性的变化，用CaO迁移的新观点揭示了中温蒸汽活化提高脱硫剂固硫能力的机理，经过蒸汽活化后，乏脱硫剂颗粒除了发生破碎外，其内部未反应的CaO会与蒸汽水合成Ca(OH）2，继而在体积膨胀作用下迁移到颗粒表面，并在分解温度以下还原和与SO2发生反应，迁移过程还改变了颗粒表层的孔隙结构，改善了SO2与CaO扩散，接触和反应。     

自然潮差下粉煤灰混凝土氯离子扩散性能时变性

基于自然潮差环境下的现场暴露试验,研究了粉煤灰掺量对混凝土氯离子扩散性能及其时变性的影响。测试了4个暴露时间后,粉煤灰掺量分别为水泥质量的0%、20%、30%、40%和50%的混凝土内的自由氯离子浓度,同时用MIP法测试了试验混凝土的孔隙率;根据Fick第二定律,计算得到粉煤灰混凝土的氯离子表观扩散系数,并基于其表观扩散系数分析了混凝土的氯离子即时扩散系数,建立了粉煤灰掺量与混凝土氯离子扩散系数的时间衰减系数的关系模型;最后以实测试验混凝土氯离子浓度验证了氯离子即时扩散系数的时变模型。结果表明,混凝土的氯离子表观扩散系数及即时扩散系数均随暴露时间延长和粉煤灰掺量的增大而减小;混凝土氯离子即时扩散系数的时变性表明,粉煤灰混凝土的前期抗氯离子能力较强,后期逐渐减弱;混凝土氯离子扩散系数的时间衰减系数均随着粉煤灰掺量的增加而逐渐增大,氯离子即时扩散系数的时间衰减系数在暴露360 d后基本趋于稳定;基于暴露360 d后得到的混凝土氯离子即时扩散系数时变模型能较准确地预测混凝土中自由氯离子浓度。     

锂离子电池放电过程瞬态生热特性分析

为探索纯电动汽车用锂离子电池在放电过程中的瞬态热特性,通过试验测试得到不同温度下的内阻和不同放电倍率下的温升曲线,计算出不同放电倍率下的瞬时生热率;根据0.5C放电倍率下的瞬时生热率和内阻生热率,求出熵热(可逆反应热)系数变化曲线,分析锂离子电池熵热特性对瞬态生热特性的影响。分析结果表明:锂离子电池的瞬态热特性主要受电池内阻热和熵热(可逆反应热)的瞬态特性影响;熵热是影响电池放电过程中温度波动的主要因素,在放电中期会出现由相变反应引起的吸热现象;在小倍率放电过程中,熵热对电池温度场的影响大于内阻热,而在大倍率中则相反。通过分析,可以为电池瞬态生热模型的建立与完善提供依据。     

自然风对逆流式自然通风冷却塔进风口区域阻力系数的影响

自然通风逆流式冷却塔在自然风的作用下,冷却效果降低,冷却塔的设计中需要考虑自然风的影响程度,以便修正设计。通过压力水槽模型试验,对自然风对冷却塔的进风口区域的阻力系数影响进行了试验研究,结果表明：随着自然风速的增大,进风口区域的阻力系数增大。经过分析给出了不同自然风速冷却塔进风口区域阻力系数的增大估算公式,供设计参考。     

双树复小波域图像非线性扩散滤波

提出了结合一种双树复小波变换的非线性扩散图像滤波模型。充分利用了双树复小波变换和非线性扩散两者的优点。通过对噪声图像经双树复小波变换后的不同尺度上的子带图像进行扩散,在双树复小波域计算子带图像的梯度.采用p-范数方法选择合适的梯度阈值,在扩散过程中可以根据图像属性自适应选择扩散强度。实现了建立在图像精细分析基础上的新非线性扩散模型。实验分析表明,提出的模型能有效抑制传统非线性扩散模型出现的阶梯效应,在对图像滤波的同时能保留更多的图像边缘,纹理等细节信息。