神府煤与稻杆共热溶研究

研究了神府煤与稻杆在1-甲基萘溶剂中不同温度下的共热溶行为。相对神府煤,稻杆单独热溶时具有更高的热溶率,表明其具有较好的热溶活性。但稻杆的热溶过程中产生大量的挥发性气体,导致其热溶率和热溶物产率之间的较大差异。神府煤单独热溶时,其热溶率与热溶物产率之间的差异相对较小。神府煤与稻杆的共热溶表明,两者之间存在协同效应,并且该协同效应受温度的影响显著。在热溶温度为320~340 ℃时,对热溶物产率而言具有正的协同效应,也即其热溶物产率的实验值大于通过神府煤与稻杆单独热溶时热溶物产率经质量加权平均计算得到的理论值。在研究的热溶温度范围内,共热溶的热溶率实验值均低于质量加权平均的理论计算值。相对于理论计算值,在320 ℃时热溶物产率的实验值增加达到最大,为7.9%。此外,通过对热溶物的性质表征,还进一步探讨了共热溶过程中的协同作用机理。     

煤热解过程中含氮产物的析出及金属离子的催化特性研究

选择3种典型煤种为研究对象,通过脱灰和添加含Fe、Ca、Na等金属盐,研究煤热解过程中金属离子对含氮气相产物析出特性的影响以及与煤种和温度的交互关联。结果表明,脱灰煤HCN和NH3的产率均比原煤样下降,而随温度的升高HCN的产率逐渐增大,NH3的产率则先增加后减小,在800℃有最大值。金属离子对不同变质程度煤的含氮气相产物析出的催化作用不同;Fe和Na抑制中等变质程度煤HCN的析出,而对低变质程度煤起促进作用,Ca则对HCN的析出均有一定的促进作用。而对于NH3的形成,3种离子均对中等变质程度煤有抑制作用,而对低变质程度的煤则有促进作用。不同金属离子对HCN和NH3析出的催化作用均有一定的范围。煤热解时含氮气相产物的析出是煤中固有多种金属离子共同作用的结果。     

中国煤中溴的含量及分布

在测试分析中国27个省、直辖市和自治区的305个煤样中溴含量的基础上,从煤的不同成煤年代、不同变质程度以及不同聚煤区等方面分析和考查中国煤中溴的分布状况。结果表明,中国煤中溴的含量为0.12~69.66μg/g,因其对数值呈正态分布,故可用其几何平均值(7.04μg/g)表征中国煤中溴的含量,该值低于大多数其他国家煤中溴的平均含量,和日本煤中溴的平均值(7.10μg/g)较为接近。按煤中溴的平均值,中国13个省市小于5μg/g;9个省为5~15μg/g;5个省市高于15μg/g。根据煤的变质程度,中国煤中溴含量按照烟煤、无烟煤、褐煤、次烟煤顺序依次下降;根据成煤地质年代,按早石炭纪、新近纪、晚石炭纪、早二叠纪、中侏罗纪、晚三叠纪、早侏罗纪、晚侏罗纪、古近纪、中石炭纪依次下降;根据聚煤区,按西北、华北、华南、滇藏和东北聚煤区依次下降。中国煤中溴的分布受多种因素的影响,任何单一因素和其没有密切的相关性。     

煤液化沥青分析表征及结构模型

对从煤液化残渣中萃取出的沥青类物质进行了固体13C-CP/MAS NMR分析、元素分析、红外光谱分析(FT-IR)和光电子能谱(XPS)分析,得到煤液化沥青的芳香结构单元信息及相关结构参数信息。结果表明,煤液化沥青芳香桥碳与周碳之比为0.115,芳香碳原子的存在形式以苯结构为主;脂肪结构多以甲基和环状亚甲基形式存在;氧主要以羰基、酯基的形式存在;氮主要以吡咯的形式存在。利用结构参数和分析表征结果构建了煤液化沥青的大分子结构模型,并运用13C-NMR预测软件ACD/CNMR Predictor计算了煤精制沥青大分子结构模型的13C化学位移。根据计算结果对大分子结构模型进行了修正,获得了与实验谱图吻合较好的大分子结构模型。     

循环流化床富氧气化实验研究

在循环流化床富氧气化实验台上,通过调节水蒸气流量使气化温度基本稳定在910℃,研究了不同氧气浓度及气化当量比对煤气组分、产气率、冷煤气效率及碳转化率的影响。结果表明,氧气浓度从25%增加至40%时,N2体积分数从48.82%降低至33.83%,H2从21.47%不断增加至27.59%,CH4基本不变;受水蒸气流量影响,氧气浓度高于35%时,CO体积分数降低,CO2体积分数增加;氧气浓度40%时的煤气热值为空气气化煤气热值的1.84倍,产气率随氧气浓度增加从2.35 m3/kg降至2.13 m3/kg,冷煤气效率和碳转化率不断增大;当气化当量比从0.20增加至0.29时,N2体积分数先降低后升高,H2体积分数从24.01%增加到25.46%后基本保持不变,CO和CH4持续减小,CO2不断增加,产气率由1.94 m3/kg升高到2.29 m3/kg;受水蒸气和气化当量比综合影响,冷煤气效率先增大后减小,碳转化率持续增加。     

灰中酸性成分对灰熔融温度的影响

搜集并统计了世界129种典型煤种、城市污水污泥及污泥/煤混烧灰样的灰成分及灰熔融特征温度等相关数据,研究灰中酸性成分SiO2、Al2O3、TiO2和P2O5对灰熔融特性的影响。结果表明,Al2O3是决定灰熔点的主要因素,酸性金属氧化物SiO2、Al2O3和TiO2形成的耐熔矿物质石英、偏高岭石、莫来石、金红石等可提高灰熔点。非金属氧化物P2O5与污泥和污泥/煤的灰熔点FT二次拟合很好且明显降低熔点,污泥灰中P2O5含量显著高于煤灰是导致其熔点明显低于煤的重要原因。     

FT-IR和SEM用于煤阶对煤催化加氢气化影响的研究

基于加压固定床反应器研究了不同煤阶的煤催化加氢气化效果,对比了煤阶对催化剂添加量、甲烷释放速率以及产品气组成的影响。原煤及气化残渣采用FT-IR和SEM进行表征分析。研究结果表明,不添加催化剂情况下,随着煤阶的升高原煤气化反应性降低,低阶煤的甲烷释放分为两个阶段;加入催化剂之后,3种煤中以神府烟煤的反应性最好,遵义无烟煤和云南褐煤反应性较差。SEM和FT-IR表征结果表明,高阶煤颗粒表面更加光滑、煤结构致密,而煤中的脂肪族结构以及芳香结构振动峰强度随煤阶的降低而升高,催化剂的加入使得脂肪结构吸收峰明显加强。这些差异导致不同煤样催化加氢气化反应活性不同。     

ECONOMICALLY OPTIMAL MARINE RESERVES WITHOUT SPATIAL HETEROGENEITY IN A SIMPLE TWO‐PATCH MODEL

Bioeconomic analyses of spatial fishery models have established that marine reserves can be economically optimal (i.e., maximize sustainable profit) when there is some type of spatial heterogeneity in the system. Analyses of spatially continuous models and models with more than two discrete patches have also demonstrated that marine reserves can be economically optimal even when the system is spatially homogeneous. In this note we analyze a spatially homogeneous two‐patch model and show that marine reserves can be economically optimal in this case as well. The model we study includes the possibility that fishing can damage habitat. In this model, marine reserves are necessary to maximize sustainable profit when dispersal between the patches is sufficiently high and habitat is especially vulnerable to damage.     

Impact of titanate coupling agent on properties of high density polyethylene composite filled with coal gangue

In this study, surface modification of coal gangue (CG) was performed with titanate coupling agent 201 (isopropyl tri(dioctylpyrophosphate) titanate), and the effects of surface modifier on mechanical properties and thermal stability of high-density polyethylene filled with CG (HDPE/CG) and high-density polyethylene filled with modified CG (HDPE/mCG) composites were investigated. The coupling agent was successfully grafted on CG surface through chemical reaction according to the analyses of Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and the coupling agent can effectively enhance the hydrophobicity of surface that was verified by water contact angle beyond 90° of modified CG sample. With the introduction of coupling agent, some enhancements of tensile strength, flexural strength, and impact strength were observed in HDPE/mCG compared with HDPE/CG, due to the improved compatibility between mCG fillers and matrix. The increased storage modulus and decreased loss factor of HDPE/mCG composite further confirm the stronger interface adhesion after modification. Moreover, it is found that titanate coupling agent 201 can improve the thermal stability of HDPE/mCG composite to some extent.     

石灰岩对褐煤模拟地下气化残焦物化性质的影响

基于煤炭地下气化过程中石灰岩可能影响煤焦的组成和结构,借助煤炭地下气化模拟实验系统对不同石灰岩掺量(质量分数为0-30%)的褐煤进行水蒸气气化,并采用低温N_2吸附-脱附、XRD和FT-IR等分析手段研究石灰岩对褐煤模拟地下气化残焦的组成、比表面积及孔结构特征、微晶结构和表面官能团等物理化学性质的影响。结果表明,石灰岩对煤焦的元素组成有较大影响。石灰岩可促使煤焦中的微孔向中孔发育,增大煤焦的比表面积和孔容积;当石灰岩掺量从0增加到30%时,煤焦的比表面积增大21.91%,介孔率增加21.49个百分点。XRD分析表明,钙的存在破坏煤焦的芳香结构,使煤焦无序化程度增加,晶面间距(d_(002))增大,抑制煤焦的石墨化发展倾向。FT-IR分析表明,石灰岩存在下,煤焦的羟基官能团减少。