含碳燃料燃烧热值变化规律

本文利用手册数据 ,通过物理化学计算得出了含碳燃料的燃烧热值变化规律。计算结果的分析表明 :( 1)有机物的燃烧过程是先气化 ,再分解 ,然后氧化。 ( 2 )通过使用催化剂 ,油 (或煤 )与水之间的气化反应可使燃烧完全 ,而气化反应的动力可由混合焓提供 ,因此掺水燃料可以减少污染 ,提高能量利用率。 ( 3)由此增加的能量受相关过程的限制 ,不会超乎寻常地增大。     

洁净煤技术方兴未艾——我国煤炭工业的绿色化学技术

洁净煤技术,是指从煤炭开发到利用的全过程中,旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术。主要包括“煤的有机硫脱除技术”、“煤的气化技术”和“煤的液化技术”等内容。洁净煤技术的开发与利用,是本世纪我国实施可持续发展战略的重要的绿色化学工程之一,对弘扬可持续发展文化,促进人类社会进步,以及国民经济的昌盛繁荣和环境建设等具有十分重要的意义。     

基于发展高中生化学学科核心素养的教学——以“盖斯定律”为例

以《化学反应原理》中“盖斯定律”这一教学内容为例,基于发展高中生的化学核心素养为目的确立本课时教学目标,将“理解盖斯定律的本质”“应用盖斯定律计算反应热”这2个问题的讨论作为重点,主要从“证据推理与模型认知” “科学态度与社会责任”2个维度,探讨如何在化学课堂上发展高中生的化学核心素养,探索素养为本的有效课堂教学模式。     

不同预处理方法对准东高碱煤中碱金属含量测定的影响

以四种不同的准东高碱煤及气化飞灰为研究对象,对高碱煤及气化飞灰中碱金属(Na、K)的赋存形态,以及不同预处理方法(低温灰化法、直接消解法、中国国标法、萃取法及氧弹燃烧法)对准东高碱煤及气化飞灰中碱金属(Na、K)含量测定的影响进行了测试分析。结果表明,准东高碱煤中碱金属Na主要以水溶态形式存在,碱金属K主要以水不溶态形式存在;不同的预处理方法对准东高碱煤中碱金属(Na、K)含量的测定结果影响显著,对于准东高碱煤及气化飞灰中碱金属(Na、K)含量测定,建议采用氧弹燃烧法,萃取法也可以相对准确地反映煤中碱金属Na的含量。     

手持技术数字化实验支持下的“盖斯定律”认知*

在“多重转化、比较建构”认知模型指导下,利用手持技术数字化实验和改进装置,在中学化学教材中“中和热的测定”实验的基础上进行拓展设计,用温度传感器测量3个变化过程的反应热:强碱固体溶解于水、强碱固体与稀盐酸反应以及强碱溶液与稀盐酸反应,并基于“四重表征”理论进行分析,实现对“盖斯定律”的验证,促进对“盖斯定律”的内涵认知。克服了操作烦琐、可视性不佳、实验误差大等问题,有助于在教学中渗透化学核心素养。本研究是对教材内容的补充和拓展,为教师进行“盖斯定律”教学实践提供一定参考。     

准东煤流化床气化飞灰的理化特性研究

采用灰熔点测定仪、X射线荧光光谱仪、扫描电镜和热重分析仪等方法,研究了准东煤流化床气化飞灰的灰熔融特性、物理结构和化学组成及气化反应活性。结果表明,准东煤与其流化床气化飞灰中Si O2、Fe2O3、Na2O和Ca O等矿物质含量存在显著的差异,但飞灰的灰熔点与原煤无明显差异。准东煤气化飞灰具有较宽的粒径范围,呈现双峰分布特征,且不同粒径区间飞灰的元素含量存在显著差异。提高气化温度,有利于提高飞灰的气化反应活性。准东煤流化床气化飞灰石墨化程度比煤焦要高,但其孔隙结构更为发达,含有丰富的中孔和中大孔,使得飞灰的气化反应活性高于煤焦。可通过提高气化温度、循环再气化的方法提高气化效率。     

不同煤燃烧方式降低NOx排放比较及解耦燃烧应用

采用两段反应器研究了三种煤在不同燃烧方式下抑制NO_x生成的效果。结果表明,煤的热解气和部分气化生成气再燃均能较好的抑制NO_x生成,抑制效果优于空气分级燃烧,解耦燃烧方式抑制NO_x生成的效果最显著,相对于传统燃烧其NO_x排放降低了32%以上。煤种对各种燃烧方式降低NO_x的程度有明显影响,煤中单位氮含量的燃料比(固定碳/挥发分)越小,煤的热解气和部分气化生成气再燃以及解耦燃烧方式下NO_x的排放量越低。在煤部分气化生成气再燃烧方式中,部分氧化气化段通氧量不同,降低NO_x排放的效果也不同,在氧气体积分数为8%~10%时的NO_x生成量最低。基于解耦燃烧技术原理,研制了1.4 MW解耦燃烧工业锅炉,在燃烧同一煤种时,解耦燃烧锅炉和传统立式锅炉相比,烟气中NO_x排放量降低了32.9%。     

序言

<正>力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标,是党中央深思熟虑的重大战略决策,实现“双碳”目标的技术创新也成为当前的研究热点。煤是中国最主要的化石能源,生物质是唯一可再生的含碳能源,煤和生物质协同热化学转化(热解、气化、燃烧等)是实现化石能源和非化石能源耦合高效利用的重要技术手段,对于实现“双碳”目标具有重要现实意义。目前,国内外研究人员围绕煤和生物质协同热化学转化展开了大量研究,并取得了积极研究进展。     

显化反应条件视角 发展反应调控意识——受控的燃烧

以波义耳研究燃烧的史实为背景,创新设计燃烧条件的探究实验,并提出“条件叠加式”燃烧条件探究新思路。以“燃灭控”为主线,一以贯之地显性化“条件是认识化学反应的一种基本视角”,落实“在一定条件下通过化学反应可以实现物质转化”的化学观念。基于调控化学反应思想创新设计“燃旺弱灭”反应控制视域,统整开展“情境”“活动”与“任务”三位一体的学习活动。重置教材实验的教学价值取向,结合燃烧的形式美、汉语言文字解读,将化学学科知识与美育、汉语言文化领域跨领域融合。     

用于煤制天然气的气化-热解耦合系统模拟研究及能量分析

大规模煤制天然气系统中气流床气化是一种重要且富吸引力的技术。对一种气流床气化-热解耦合系统进行了研究。该系统中气化炉分为两段:主要进行煤焦气化的气化段以及主要发生煤热解的热解段。采用流程模拟方法建立了耦合系统模型并与煤气化废锅系统进行了比较。同时,考察了操作条件对耦合系统气化性能的影响,提出了优化的操作条件。结果显示,气化温度1400 ℃时,耦合系统优化的蒸汽煤比为250~300 kg(steam)·t^-1(dry coal)。耦合系统的冷煤气效率为88.18%,高于气化废锅系统(84.14%),且其消耗指标均有所降低。但耦合系统的气化性能受到热解段焦油和CH₄产率很大的影响。耦合系统总体能量利用效率为92.26%,略低于气化废锅系统(93.39%),但其火用效率比气化废锅系统高2.2%。这说明通过热解-气化的耦合方式能够有效回收气化高温合成气中的显热并提高其能量品位。     

热重法研究煤的燃烧反应及其动力学

我国是个多煤少油的国家,煤炭是我国的主要能源,在我国的一次能源中所占比列高达70%[1].煤炭被广泛用于人类生产与生活的各个方面,且它的利用主要是通过燃烧直接获得能量.然而由于先进技术的欠缺,我国在煤炭的利用中一直存在着燃烧效率不高和环境污染严重等缺点,这与现今能源短缺和环境保护日益受重视的现状不相适应.本文通过研究分析煤的燃烧反应及燃烧反应动力学,为煤炭在利用时燃烧的清洁化与高效化提供科学依据.     

第七届中日煤化学及碳一化学研讨会征文通知

时　　间　 2 0 0 1年 5月 13- 16日主办单位　中国科学院　日本学术振兴会 　　 会　　址　海南省海口市承办单位　中国科学院山西煤炭化学研究所主要征文范围　 1、煤的结构、性质与表征 ;2、碳一化学与工程 (ＣＨ4 、ＣＯ、ＣＯ2 等的转化与利用 ) ;3、煤转化技术 (煤的热解、燃烧、气化、液化、气化联合循环发电等 ) ;4、煤的加工利用 (型煤、备煤、炼焦技术、水 (油 )煤浆技术、煤焦油加工处理等 ) ;5、煤基材料、煤的非燃料利用 (煤基材料制备、煤基化学品、腐植酸等 ) ;6、煤炭利用中的环境问题 (煤中有害物质的脱除与转化、脱硫、脱…     

粒径对不同煤阶煤焦气化反应活性的影响研究

选取气流床气化炉所使用不同煤阶的八种煤焦,通过多级筛分制得单分散煤粉样本,利用热重分析仪考察了气化温度、煤焦粒径对不同煤阶煤焦CO_2气化反应的影响。对比了不同碳转化率阶段下的反应差异,并讨论了高碳转化率阶段的情况。研究表明,随着煤阶的升高,煤焦碳微晶结构更为有序,其气化活性也随之降低。煤焦粒径对气化反应的影响与煤阶有关。对于无烟煤,平均粒径300μm的无烟煤煤焦转化率达到95%所需时间可达40μm煤焦的7倍;对于褐煤与烟煤,由于其孔隙结构较为发达,粒径变化对煤焦气化活性的影响并不明显。综合煤阶、气化温度、煤焦粒径对气化反应活性的影响发现,相较低阶煤,提高气化温度、减小煤焦粒径能够更有效地提升高阶煤气化反应活性。     

不同反应气氛下准东高钠煤中钠的迁移转化与积灰特性

为了获得循环流化床工艺下不同反应气氛对准东高钠煤中钠的迁移转化与积灰特性的影响,在0.4t/d循环流化床实验装置上开展了相同床温(950℃)下的新疆沙尔湖高钠煤的气化(还原性气氛)与燃烧(氧化性气氛)实验研究。结果表明,气化和燃烧气氛下飞灰与积灰中Na主要以NaCl的形式存在;气化比燃烧更容易将Na、Cl固留在底渣和飞灰中,相应的进入气相中的Na、Cl更少;燃烧气氛下,部分NaCl会被烟气中的SO_2硫化,生成稳定性更高的Na_2SO_4并冷凝在飞灰和积灰棒表面,燃烧过程中产生的飞灰粒径更细,积灰更严重;沙尔湖煤燃烧与气化过程中存在HCl对金属壁面的腐蚀。     

运用文本分析法对比研究新旧人教版教材“反应热”内容

从课标、概念组织结构、教学资料对新旧人教版选修“反应热”内容进行对比分析,研究发现:(1)新课标在内容上更加强调“反应热”概念的学科理解,渗透变化观与守恒观等基本观念,突出学习素材的重要性;(2)新教材在内容组织上厘清了“反应热”“焓变”“能量转化”等核心概念之间的关系,重视对“反应热”内容的结构化认识;(3)新教材在图片、实验、习题增强了情境性与科学性。建议教师在教学中增进对“反应热”的学科理解,运用概念构图策略促进学生知识结构化,创设真实情境提高学生的问题解决能力,培养化学学科核心素养。     

化学课堂结构的教学行为解读

从教学行为的视角看化学课堂教学,教的行为与学的行为共生共存,形成"教学行为对";若干个教学行为对按一定方式连接在一起形成了“教学行为链”,也就是一个具体的教学活动;若干个教学行为链组合起来形成“教学板块”,就可完成一个明确的教学任务。这样,就以教学行为为基础,以复杂性科学的系统论、融贯论为指导,从另一视角认识了化学课堂的结构,这对于课堂观察、教学设计、教学行为优化等研究以及化学教师的专业发展都具有重要意义。     

基于认识视角与认识思路的化学课堂教学*——物质的分类及转化

以解决“保存NaOH溶液的试剂瓶为什么不用玻璃塞”这一真实问题为情境,设计3个教学板块:运用分类方法认识物质、对物质进行分类、合成物质,从物质组成和物质变化的认识视角,对物质进行分类,建构分类观。依据物质分类研究同一类别物质的性质及应用,在完成知识结构化的同时,重在凝练基于物质分类及转化的认识视角和认识思路,寻找并体验陌生情境下解决复杂化学问题的突破口和思维框架,发展学生的化学学科核心素养。     

化学学科核心素养导向下的“化学平衡”教学研究

为了克服现行教材编写的不足及现有教学研究的局限性,在“化学平衡”主题教学中设计和实施“素养为本”的有效课堂教学策略。引导学生从宏观上认识可逆反应及化学平衡状态,再从微观上对化学平衡进行解释。通过猜想、演算、验证、推广等探究活动认识化学平衡常数,从而实现化学平衡的定性分析到定量判断。通过“收集证据、提出假设、构建模型、模型预测和实验验证”等活动探究外界条件对化学平衡的影响,创新了“勒夏特列原理”的认识方式。整节教学中设计“以真实情境为载体,以具体问题为驱动,以实验事实为证据,以思维模型为导向”的基本教学程序,让学生在系列探究活动中逐步发展化学学科核心素养。     

煤焦分形维数及其对比热容的影响研究

比热容是煤炭热物理性质之一，在煤矿的矿井防火、防止煤与瓦斯突出、井下降温设计及煤炭加工利用(如煤炭的燃烧、气化、焦化、液化等)等方面是关键参数之一，对提高煤炭热能利用率、提高经济效益、减少环境污染等，具有非常重要的意义。比热容的影响因素很多，如煤化程度、水分质量分数、热解温度等，煤焦微观结构的影响也是其中很重要的一方面。分形几何由Mandelbrot 1982年创立，是定量描述自相似或自相关等不规则形体的工具。研究表明，煤焦微观结构具有分形特征。在煤焦分形的研究中，常用的实验技术方法为吸附法、小角度X射线散射法和孔度法，采用扫描电子显微镜和数字图象处理方法研究煤焦的分形结构，能更加深入地理解其分形维数与性能的关系。     

煤炭能源中的化学问题*

煤炭是我国的主要能源, 国家可持续发展要求煤的高效洁净燃烧和高效洁净转化。煤炭能源中的主要化学问题就是解决效率、污染、能源形式转化过程中所遇到的化学问题, 包括对煤组成结构的认识、煤中不同组分在热场中的化学变化与相互作用和阶段特征, 特别是煤中污染组分的赋存形态和变迁规律、煤基合成气的催化反应等。