生物质混煤燃烧过程中钾的迁移转化规律

通过将稻秆和褐煤混燃,研究了燃烧温度以及生物质掺混比例对于混燃过程中K的释放、灰样中K的赋存形式以及矿物质变化的影响。研究表明,燃烧温度对于混合燃料中K的释放影响显著。在600-750℃时,随着温度升高,水溶性K和醋酸铵溶性K大量释放到气相,使得K的释放速率较快;而当温度在750-850℃时,水溶性K和醋酸铵溶性K开始大量地转化为其他形式的K而被固定在灰样中,使得K的释放速率变得缓慢;当温度高于850℃时,随着温度升高,盐酸溶性K的分解导致K释放速率重新增大。通过XRD分析发现,灰样中水溶性K主要以KCl的形式存在,K₂SO₄的生成同时受到原料中K的含量和S/Cl比值两个因素的共同影响,原料中K的含量越高,且S/Cl比值越大,越会促进K₂SO₄的生成。同时也发现生物质和煤混燃时存在协同作用,煤中Al、Si等元素会和生物质中的K反应生成碱性硅铝酸盐,从而导致更多K留在灰烬中。     

生物质混煤燃烧过程中钾的迁移转化规律

通过将稻秆和褐煤混燃，研究了燃烧温度以及生物质掺混比例对于混燃过程中K的释放、灰样中K的赋存形式以及矿物质变化的影响。研究表明，燃烧温度对于混合燃料中K的释放影响显著。在600-750℃时，随着温度升高，水溶性K和醋酸铵溶性K大量释放到气相，使得K的释放速率较快；而当温度在750-850℃时，水溶性K和醋酸铵溶性K开始大量地转化为其他形式的K而被固定在灰样中，使得K的释放速率变得缓慢；当温度高于850℃时，随着温度升高，盐酸溶性K的分解导致K释放速率重新增大。通过XRD分析发现，灰样中水溶性K主要以KCl的形式存在，K₂SO₄的生成同时受到原料中K的含量和S/Cl比值两个因素的共同影响，原料中K的含量越高，且S/Cl比值越大，越会促进K₂SO₄的生成。同时也发现生物质和煤混燃时存在协同作用，煤中Al、Si等元素会和生物质中的K反应生成碱性硅铝酸盐，从而导致更多K留在灰烬中。     

生物质焦制备条件对其燃烧反应特性的影响

在热重分析仪上,研究了生物质焦的制备条件对其燃烧反应特性的影响。生物质焦由闪速裂解技术制得,裂解温度为 748 K、773 K和823 K;原料含水质量分数为0、7.0%和11.3%。研究发现,生物质焦中挥发性物质的质量分数和H/C质量比随裂解温度的增加而降低,其燃烧反应性随裂解温度的增加而降低;与高裂解温度条件下制得的生物质焦相比,低裂解温度条件下制得的生物质焦具有较高的反应活化能和对燃烧温度更敏感。原料含水量对生物质焦的燃烧反应特性影响很小;但对高裂解温度条件下制得的生物质焦中的挥发性组分含量有较大的影响。简化的生物质焦本征燃烧反应幂函数动力学模型可以很好地描述其燃烧行为。     

脱灰预处理对水稻秸秆物化性/水蒸气气化反应特性的影响

在固定床反应器中研究了水洗、不同浓度酸洗预处理对水稻秸秆物化性/水蒸气气化反应特性的影响。结果表明,水洗处理后稻秆中的钾、钠脱除率分别为90.5%和82.1%,酸洗处理后稻秆中的钾脱除率达到99.2%,而钠脱除率随酸种类略有差异,在84.6%~92.3%;酸洗并未改变稻秆中主要组分含量,但破坏了稻秆微观物理结构。比较不同浓度酸洗后稻秆的孔容、孔径分布、BET比表面积发现,各指标的排列顺序均为水洗稻秆>3%硫酸洗后稻秆>原稻秆>7%硫酸洗后稻秆>10%硫酸洗后稻秆;各种预处理酸的浓度均为3%时,硫酸洗后稻秆的孔容、孔径分布、BET比表面积最大,而磷酸洗后稻秆各指标则最小。水蒸气气化结果表明,钾、钠及丰富的孔径结构均能促进H₂的生成,且钾、钠对气化过程的作用明显强于孔径结构对气化过程的影响。水洗稻秆气化产气中H₂、CO₂的瞬时释放浓度高于酸洗稻秆;CO、CH₄则相反。4种酸的浓度为3%时,稻秆气化中H₂、CO₂瞬时释放浓度与稻秆孔径分布呈正相关性;CO、CH₄瞬时释放浓度则与稻秆孔径分布呈负相关性。4种酸浓度为3%时,孔径越丰富,气化速率越快。脱灰预处理虽降低了稻秆气化氢气产率,但提高了气化气体热值。     

催化剂对煤粉燃烧特性的影响

在燃烧试验台上考察了不同类型催化剂对烟煤、无烟煤的催化燃烧作用。燃烧率测定、扫描电镜观察和Ｘ射线衍射分析，Ｆｅ＾３＋、Ｆｅ＾２＋、Ｃａ＾２＋及其与ＣａＣＯ３的混合物有效强的催化作用，且对无烟煤更显著。其中ＣａＣＯ３－Ｍ（Ｆｅ、Ｃａ）二元催化剂更适于工业应用，其最佳加入量为５￣７Ｗ％左右。     

对碱金属相关论述的商榷

笔者认为中学化学和大学化学教材,对碱金属的有关论述有以下不严谨之处：     

煤中矿物质对灰熔融和燃烧特性的影响

采用化学分步萃取、XRD和SEM-EDS、煤灰灰成分分析等测试方法对五彩湾煤中矿物质的赋存形态进行了研究,并对逐级萃取前后煤样的燃烧特性和灰熔融特性进行了分析和比较.结果表明,五彩湾煤中原始矿物质主要有方解石、硫酸钙、高岭石、石英、黄铁矿等;煤中钠含量很高,主要以水合离子的形态溶于煤的内水中;有机形态的钠、镁和钙提高了煤的燃烧特性;五彩湾煤的煤灰熔融性主要受铁钙物质的量比(F₂O₃/CaO)影响,灰熔融特性温度随铁钙物质的量比(F₂O₃/CaO)的增大而降低.     

秸秆与煤混燃过程中碱金属钾对氮迁移转化的影响

选用经酸洗法脱灰的煤和秸秆制得实验样品。实验采用热重差热分析仪和气相色谱质谱联用仪对不同比例混合的煤和秸秆以及附加不同比例KOH的样品进行燃烧实验,研究秸秆与煤以不同比例混燃过程中碱金属K对NO释放特性的影响。研究结果表明,脱灰样品中参混一定比例秸秆能有效抑制NO释放,且在燃烧过程中NO释放曲线为单峰曲线。低秸秆比例的脱灰混样中,随着K含量的递增,对NO还原的催化作用越强,但含量达到一定值时趋于稳定。混燃气氛中氧气含量越低对还原NO越有利。     

煤液化残渣与褐煤混煤燃烧特性的实验研究

煤液化是提高煤炭资源利用率、减轻燃煤污染的有效途径[1].在煤液化工艺过程中,煤液化残渣的主体是由液化原料煤中未转化的煤有机体、无机矿物质以及外加的液化催化剂组成,是一种高炭、高灰和高硫的物质,在某些工艺中会占到液化原煤总量的30%左右,如此多的残渣量对液化过程的热效率和经济性所产生的影响是不可低估的[2].     

不同植物纤维的热解和燃烧特性研究

本研究采用不等温热重法研究六种纤维（针叶、阔叶、竹、亚麻、草和棉）在N₂和空气气氛下的热解和燃烧特性,并采用Friedman法对其进行动力学分析。结果表明,纤维不同的热解和燃烧特性参数与其自身结构组成有关。纤维在热解和燃烧过程中,其挥发分析出温度Ts、终止温度Th、DTG峰温T_max、固定碳燃烧峰温、最大质量损失速率、热解指数P和燃烧指数S均随着升温速率的增加而增加;在N₂气氛下,亚麻纤维T_max最大,竹纤维T_max最小,棉纤维的T_s最大,草纤维的最大热解质量损失速率-（dm/dt）_max、热解指数P和燃烧指数S均最小;在转化率为0.05-0.85条件下,阔叶纤维平均表观活化能最小（173.3 kJ/mol）,竹纤的最大（201.10 kJ/mol）。在空气气氛下,所有纤维的热解过程的T_max均低于N₂条件下,在转化率为0.05-0.65时,纤维在空气中热解的表观活化能E_α     

酸洗污泥与煤共燃烧过程中重金属的迁移分布研究

采用高温管式炉系统进行酸洗污泥与煤共燃烧实验。对共燃烧后As、Cr、Ni、Cd、Cu、Mn、Pb、Zn、Sb、Se重金属元素在烟气、飞灰及炉渣中的分配率进行分析。结果表明,Cd、Se、Zn是易挥发重金属,主要分布在烟气和飞灰中。Cd在烟气中的最大分配率为61%;Se在烟气中的分配率为38.58%~94.612%;Zn在低、高温段分别主要分布在烟气和飞灰中。As、Cu、Pb、Sb是半挥发重金属,Pb在炉渣中的分配率较稳定,分配率为42.67%~64.76%,在烟气和飞灰中的分配率波动较大,其分配率分别是14.176%~45.79%和9.78%~32.55%;Sb在烟气中的最大分配率为37.64%;温度升高反而会抑制As、Cu挥发,这与高温下As、Cu易与矿物质反应生成络合物有关。Ni、Cr、Mn属于难挥发重金属,绝大部分残留在炉渣中,且分配率对温度变化不敏感。赋存于炉渣中的Cr、Ni分别超过95%和97%;随着温度升高,Mn在炉渣中的分配率由71.46%增加到96.89%。     

Simultaneous thermogravimetric-mass spectrometric study on the co-combustion of coal and sewage sludges

To combust coal together with a small percentage (<10%) of sewage sludge may be an option for the management of these wastes. Combustion of two different sewage sludge, one semianthracite coal and several sludges-coal blends (containing different dried mass% of each of the two sewage sludges) were studied by simultaneous TG/MS dynamic runs carried out at 5°C min^–1 in the temperature range 100–800°C. No interactions have been observed between coal and sludge during the blends combustion. Neither the combustion process, neither the studied emissions have changed appreciably for the mass% of sludge in the blends considered in this work.     

煤与生物质混烧灰荷电特性研究

对玉米秸分别与两种煤以不同比例混烧生成的混烧灰进行了荷电特性研究。利用法拉第杯荷电量检测系统和静电低压撞击器(ELPI)测量了混烧灰的总体荷质比及分级荷质比,并借助于成分分析及形貌分析结果讨论了其影响机理。结果表明,随着生物质掺入量在混烧燃料中的增加,混烧灰的成分组成发生变化,使得其介电常数变大,比电阻增大,表面吸附能力增强,从而使混烧灰的总体荷质比有一定的上升趋势。对混烧灰的分级荷质比测量结果表明,排除灰样粒径的影响,生物质的掺入使得混烧灰的荷电能力得以增强,但影响相对较小,颗粒粒径是影响混烧灰荷电能力的主要因素。     

生物质与煤混燃灰的比电阻特性实验研究

以玉米秸、麦秸、锯末纯燃并以不同比例与煤混燃,利用DR型高压粉尘比电阻实验台对灰样比电阻R进行测量, 以AAS对灰样化学成分进行分析。结果表明,纯生物质燃料灰R值为10⁸Ω·cm~10¹0Ω·cm,属于中比电阻。混燃灰样的R值均为10⁸Ω·cm~10¹2Ω·cm。麦秸与煤的混燃灰中,掺混率R_t对比电阻R的影响不明显;玉米秸与煤的混燃灰中,在110℃以下,R_t越高,R越低;在110℃以上,R_t越高,R越大。生物质与煤的混燃改变了燃料的燃烧特性及熔融特性,使灰的物理特性和化学成分、含量发生变化,造成混燃灰比电阻与煤灰比电阻的规律存在一定的差异。     

Kinetic and theoretical studies on alkaline ethanolysis of 4-nitrophenyl salicylate: effect of alkali metal ions on reactivity and mechanism

Pseudo-first-order rate constants (k(obsd)) for reactions of 4-nitrophenyl salicylate (7) with alkali metal ethoxides (EtOM, M = K, Na, and Li) in anhydrous ethanol have been measured spectrophotometrically. Interestingly, the k(obsd) value decreases significantly as the concentration of EtOM increases. Because the phenolic moiety of substrate 7 would be deprotonated and exist as an anionic form (i.e., 7(-)) under kinetic conditions, the ground-state stabilization of 7(-) through formation of a six-membered cyclic complex with M(+) (i.e., 8) is proposed to be responsible for the decreasing k(obsd) trend. The k(obsd) value at a given concentration of EtOK increases steeply upon addition of [18]crown-6 ether (18C6) up to [18C6]/[EtOK] = 1 in the reaction mixture and then remains relatively constant thereafter. In contrast, k(obsd) decreases upon addition of salts (e.g., LiClO(4) or KSCN) to the reaction mixture, which indicates that M(+) ions inhibit the reaction. However, in the presence of 18C6, the k(obsd) value is independent of the concentration of EtOK but remains constant, which indicates that the reaction proceeds through a unimolecular mechanism in the presence of the complexing agent. Although two conceivable unimolecular pathways (formation of ketene 9 and lactone 10) can account for the kinetic results, the reaction has been concluded to proceed via formation of ketene 9 as the reactive intermediate on the basis of theoretical calculations.     

O2/CO2气氛下稻秆添加磷酸二氢铵对固钾及灰熔融特性的研究

研究了21%O₂/79%CO₂气氛下,磷酸二氢铵对稻秆不同温度下的固钾能力及对灰熔融性的影响。利用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)等检测手段,对稻秆燃烧灰中K元素含量、产物物相以及微观形貌进行分析。固定床燃烧固钾实验表明,添加NH₄H₂PO₄能够有效提高稻秆固钾率,900℃下稻秆自身固钾率为14.65%,添加NH₄H₂PO₄后固钾率为68.79%,可以有效抑制生物质燃烧过程中碱金属以气态形式析出,并缓解了灰结渣现象。700℃燃烧条件下NH₄H₂PO₄和钾反应的主要产物为KPO₃;900℃下反应的主要产物为高熔点物质K₂CaP₂O₇,从微观形貌可以看出NH₄H₂PO₄能够抑制灰颗粒的烧结,添加NH₄H₂PO₄能有效提升稻秆灰熔点。     

Method of Continuous Variations: Applications of Job Plots to the Study of Molecular Associations in Organometallic Chemistry

Applications of the method of continuous variations (MCV or the Method of Job) to problems of interest to organometallic chemists are described. MCV provides qualitative and quantitative insights into the stoichiometries underlying association of m molecules of A and n molecules of B to form A_mB_n . Applications to complex ensembles probe associations that form metal clusters and aggregates. Job plots in which reaction rates are monitored provide relative stoichiometries in rate‐limiting transition structures. In a specialized variant, ligand‐ or solvent‐dependent reaction rates are dissected into contributions in both the ground states and transition states, which affords insights into the full reaction coordinate from a single Job plot. Gaps in the literature are identified and critiqued.     

煤催化气化工艺中碱金属腐蚀刚玉质耐火材料的实验研究

针对煤催化气化反应器设计中遇到的材料问题,采用碳酸钾及催化气化工况富含碱金属气化灰渣为实验原料,进行了碱金属腐蚀刚玉质耐火材料的实验研究。着重考察了有氧空气气氛和无氧还原性气氛、反应温度、反应时间、碱金属存在形态对腐蚀行为的影响,并结合SEM-EDX、XRD、核磁Al谱等表征手段,研究了反应前后碱金属和刚玉质耐火材料的成分、物相及结构变化。结果表明,碱金属对耐火材料腐蚀行为受反应的温度、气氛、时间及碱金属存在形态等因素影响较大。分析表明,有氧空气气氛下腐蚀尤为严重的原因是,原料中存在的钾与刚玉耐火材料发生化学反应生成新的钾的铝酸盐物相,且其含量随温度升高、反应时间延长而增加。     

白云石添加剂对稻秆灰熔融特性及固钾能力的影响

在管式炉中研究了稻草秸秆的结渣特性与白云石作为添加剂对稻秆燃烧结渣的影响及其机理。采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和X射线衍射(XRD)表征了稻秆灰分与白云石之间的相互作用。结果表明,当白云石添加质量分数为5%时,对稻秆的结渣特性具有明显的改善。白云石具有较好的固钾能力,在900和1000℃下尤为明显。白云石中富含的Mg和Ca元素能够与稻秆灰分中的SiO₂反应形成高熔点的硅酸盐矿物,包括透辉石、钙镁橄榄石和镁硅钙石。