低温热提质褐煤的复吸水特性研究

选取云南昭通褐煤,经NaBH_4和盐酸预处理后在200~500℃下热解体质,采用FTIR分析了提质过程中煤表面含氧官能团OH和C=O相对含量的变化,采用N_2吸附法分析了提质煤的孔隙结构,在恒温恒湿箱中研究了提质煤的复吸水特性。实验旨在研究提质煤的复吸水机制并探索降低复吸水率的方法。结果表明,提质煤的复吸水率随热解温度的升高而降低;HCl处理降低了OH氢键和C=O的相对含量,明显降低了提质煤的复吸水率,NaBH_4处理抑制了褐煤的热解且只能还原部分COOH中的C=O,对降低复吸水率的效果不明显。     

印尼褐煤经溶剂提质后理化特性的变化规律

分析印尼褐煤经乙醇和正己烷两种有机溶剂加压提质后理化特性的变化规律。在反应温度为300℃,压力为17MPa时,褐煤经乙醇提质后的固体产率为65.1%;在反应温度为300℃,压力为12 MPa时,褐煤经正己烷提质后的固体产率为74.4%。提质后褐煤的O/C和H/C降低,热值大幅度提高,煤阶升高。提质后褐煤表面产生较多微孔和大孔,且随着反应温度的增加,小孔数量减少,大孔数量增加。提质后褐煤中羧基、羰基、羟基等含氧官能团大幅度减少,芳香环缩合程度增加。在反应温度为300℃下,褐煤中的羰基所含比例由原煤19.42%分别下降到5.72%(乙醇提质)和2.04%(正己烷提质),而羧基已经全部分解。     

集成热泵干燥的褐煤发电系统理论研究

对褐煤干燥提质是提高褐煤发电系统发电效率的有效手段,热泵干燥是一种节能干燥技术。因此,本文考虑在褐煤发电系统中集成热泵干燥技术,设计了系统流程,并建立了该系统热效率、分析模型。进而,结合某600MW直接燃褐煤发电机组实例,对该系统的节能潜力进行了计算,结果表明:燃烧过程损降低是褐煤预干燥节能的本质,而通过热泵干燥在基准工况下可以降低机组供电标准煤耗率达11.54 g.kWh~(-1)。最后,分析了主要系统参数对系统能效的影响规律,结果表明:干燥机热效率、热泵热力完善度越高,褐煤干燥程度越大,系统供电标准煤耗率的降低量越大。     

峨山褐煤的分子结构和分子模拟

作为重要的化石能源，褐煤资源潜力巨大、分布广泛但综合利用率低。研究褐煤的分子结构模型，有助于预测褐煤在热解、液化和气化过程中的化学反应机理及反应路径，进而提高褐煤的综合应用水平。以云南峨山褐煤为研究对象，利用傅里叶变换红外光谱、13C核磁共振波谱及X射线光电子能谱等分析测试方法，获取了峨山褐煤的含碳、含氧及含氮结构参数。在此基础上，借助Gaussian 09计算平台，采用量子化学建模的方法构建并优化了峨山褐煤的分子结构模型。研究结果表明：峨山褐煤的芳碳率为39.20%，芳香碳结构主要为苯和萘，且芳香桥头碳与周边碳的比值χ_b为0.07；脂碳率为49.51%，脂肪碳结构主要为亚甲基，季碳和氧接脂碳；氧原子主要存在于羟基、醚氧、羰基和羧基结构中；含氮结构则以吡啶为主。基于元素分析、13C 核磁共振波谱分析，又经过热重实验消除褐煤中残余水分的影响后，计算出峨山褐煤的分子式为C₁₅₃H₁₃₇O₃₅N₂。依据分子式及分析结果计算出峨山褐煤的结构单元含量并构建出其初始结构模型，采用半经验法PM 3基组及密度泛函理论M06-2X/3-21G基组对初始分子构型进行优化。优化后的分子模型具有明显的三维立体特征，芳香环之间较为分散且在空间中排列不规则，芳香簇主要通过亚甲基、醚氧基、羰基、酯基和脂肪环连接，含氧官能团主要分布在分子边缘，脂肪族侧链较多。对优化后的分子模型进行振动频率计算进而获得了分子模型的模拟红外光谱，其与实验红外谱图吻合度良好，证明了峨山褐煤分子结构模型的准确性、合理性。分子结构模型的构建有利于直观地了解峨山褐煤的分子结构特征，从而有助于从微观分子角度研究峨山褐煤的宏观性质。同时，峨山褐煤分子结构模型可为其在热解、液化和气化等领域研究中提供理论指导。     

Na2CO3调质钙基脱硫剂硫化机理实验研究

对经Na2CO3溶液调质石灰石煅烧产物CaO的物理结构及硫化特性进行了研究,发现同等条件下调质后石灰石煅烧产物CaO(M-CaO)比未经调质的CaO(N-CaO)具有更高的钙转化率.利用XRD技术对CaO晶体结构进行了测定,通过比较二者的晶胞参数和晶格畸变度等并结合其孔特性,证实M-CaO之所以比N-CaO具有更高的钙转化率,是由于M-CaO比N-CaO具有更高的晶体缺陷浓度,使得在硫化反应过程中通过产物层的扩散具有更高的离子扩散率.     

褐煤品质的傅里叶变换近红外光谱定量分析

采用傅里叶变换浸反射近红外光谱法采集了94个褐煤样品的Kubelka Munk(KM)光谱数据,同时建立了褐煤的全水分、内水分、挥发分、含硫量、高位发热量、低位发热量和折合率7个指标的偏最小二乘(PLS)定量分析预测模型,并对预测模型进行了验证,验证结果显示:全水分、内水分、挥发分、含硫量、高位发热量、低位发热量和折合率的相对误差分别为9.1%、11%、2.8%、10%、3.4%、2.5%、3.4%,得到了满意的预测效果,基本达到了实际分析的要求;本研究采用近红外光谱分析的方式实现了一种快速分析煤炭品质的新方法,可以替代基于热分析的传统化学分析方法,为工业在线分析煤炭品质论证了可行性.     

褐煤烟气预干燥发电系统变工况特性的仿真研究——机组负荷与原煤水分的影响

本文建立了常规褐煤发电系统与褐煤烟气预干燥发电系统的全厂机炉耦合变工况仿真模型,以600 MW机组为例研究了机组负荷和原煤水分变化对褐煤烟气预干燥系统节能、节水效果的影响。仿真结果表明:褐煤烟气预干燥发电系统具有显著的节能优势和水回收能力。在THA工况下,原煤水分由39.5%降低至预干燥煤的9.82%,同时乏气废热用于预热空气至55℃,可使烟气预干燥发电系统的标准煤耗率比常规褐煤发电系统降低9.91 g·(kW·h)~(-1),同时可回收12.8t·h~(-1)煤中水分。机组负荷下降至50%THA时,节煤量下降至9.30 g·(kW·h)~(-1),水回收量下降至7.3 t·h~(-1)。原煤水分每下降10%,节煤量下降1.25 g·(kW·h)~(-1),同时水回收量下降3.8 t·h~(-1)。     

Ce-MCM-48立方介孔分子筛结构的光谱表征

在碱性条件下,以混合模板剂pH调节水热合成了掺入铈的介孔分子筛Ce-MCM-48,并采用XRD,DRUV-Vis(紫外-可见漫反射),FTIR,XRF结合BET等测试手段对样品进行表征。实验结果表明,采用本方法所合成的掺铈介孔材料仍保持立方介孔的有序结构,同时适量的铈的掺入和pH调节使分子筛的有序性及吸附性能得到改善,晶胞参数增大,孔径更均一,孔壁增厚。从而可推出Ce-MCM-48的热稳定性、水热稳定性、催化活性及择形选择性可得到提高。掺入的铈以四配位状态高度分散在介孔的有序结构当中。红外光谱表明不同量的铈的掺入对骨架硅的各种振动扰动程度不同。     

太阳望远镜的倒锥导流式热光阑研制

对于大口径地基开放式太阳望远镜,热光阑温升将导致其像质劣化。尤其是,热光阑通光孔紧挨成像光束,其与环境的温度差对像质影响很大。这是中国巨型太阳望远镜(Chinese Giant Solar Telescope, CGST)计划面临的诸多问题之一。解决热光阑温控问题的具体方法是设计整体冷却效率高且在关键位置得到进一步强化的热光阑结构,以达到温控均匀的目的。本文提出倒锥导流式热光阑设计方案,该方案有利于降低通光孔位置温度,使温度极高点离开通光孔。对流换热系数和光阑温度场仿真结果证明此方案明显优于目前常用的方法。倒锥导流式热光阑的极限温升为3℃,优于GREGO的极限温升(7℃);实测温度场与仿真温度场进行对照,结果在误差范围内。结果证明导流式倒锥结构具有较好的温控效果。     

带串联三角形孔的氮化硼纳米带的热整流效应

采用非平衡分子动力学方法,模拟了含有三角形孔的氮化硼纳米带(BNNR)不同方向的热导率和热整流效应;采用声子波包方法,分析了热整流机理;并结合正交试验设计,考察了温度、串联孔数和三角形孔边长的影响。研究结果表明;带孔纳米带的热导率低于完整纳米带;氮化硼纳米带从三角形孔的顶角到底边的导热能力强于相反方向的,三角形结构所造成的声子透射率差异是产生整流效应的主要原因;随着孔数的增多,热整流效应增强,但由于多孔界面间相互反射的影响,其增强趋势逐渐减缓;随着孔边长的增大,界面散射影响增加,热整流效应明显增强;孔边长因素比孔数对热整流效应的影响更大。     

云南褐煤提取褐煤蜡的新工艺

建立了用甲苯从褐煤中提取褐煤蜡的新工艺.通过正交试验对五个影响因素进行了考察,得到最佳提取工艺条件为:提取温度90℃,提取时间1.5h,料液比1∶5g/mL,水分14.64％,粒度0.5-1.0mm,在此条件下褐煤蜡产率可达6.82％,且品质较好,该工艺的建立可以为提高我国褐煤资源利用率,弥补褐煤蜡产量不足,提供有力的技术保障.     

湿空气与溶液传热传质过程的潜热(火积)

空气除湿器中,吸湿溶液和湿空气在温差和湿差驱动下进行热量和水分的传递。为量化该过程的不可逆程度,定义了湿空气和溶液水分传递过程的潜热(火积)及(火积)耗散并得到了绝热逆流除湿器中热质传递过程的(火积)平衡方程,给出了潜热(火积)的简化表达式及其T-Q_1图分析法。用上述新定义和分析方法对典型绝热逆流除湿器中湿空气和溶液热质交换过程进行了分析计算,结果表明,过程的潜热(火积)耗散约为显热(火积)耗散的3倍,因此,除湿器中水分传递的优化需要引起足够重视。     

基于表面改性的锂电池热质传递及热稳定性

电极材料表面结构改性对锂电池电化学性能、热质传递性能和热安全性的提高具有重要意义。本文通过对锂电池正极材料进行表面改性,实现电池内部热质传递性能及热稳定性的提高,并对电池电化学性能及热安全性进行改进。本文采用氟化物、氧化物和含锂复合物对富镍三元正极材料(NMC811)进行表面改性,并对其微观形貌及结构、电化学性能、导热系数、离子扩散系数和热稳定性进行分析。结果表明表面改性能够有效提高电池内部热质传递及热安全性能。     

介孔尺度及结构对混合硝酸盐热输运特性的影响

米用分子动力学方法模拟介孔尺度和结构对混合硝酸盐热输运特性的影啊.便用Material Studio软件分别建立不同尺度、两种结构的混合硝酸盐模型以及达到共晶状态的不同比例的NaNO₃-KNO₃模型,通过对模型进行运算并整理计算结果,对纳米尺度下混合硝酸盐热输运特性的微观机理进行分析.结果表明:太阳盐的相变温度随着纳米孔尺度的增大呈现先增加后减小的趋势,最终与宏观尺度下的熔点一致;阳离子的比例对混合硝酸盐的相变温度有很大的影响,且纳米线结构也会改变硝酸盐的相变温度.硝酸盐的体热膨胀系数随着介孔尺度的增大而减小,随着NaNO₃含量的增加而增大,随着介孔结构的改变而改变.离子之间的相互作用的增强会使导热率增大,但对定压比热容没有太大影响.     

动态光散射法热/质扩散系数同时测量方法研究

流体工质的热、质扩散系数是表征其传热和传质的重要迁移性质,往往需要采用不同设备测量获得。为探索可同时测量热、质扩散系数的动态光散射方法,研究了采样时间、入射角、黏度、折射率偏差及路易斯数Le等因素对测量可靠性及精度的影响。利用二元混合流体正己烷/正癸烷、正己烷/正十六烷体系进行验证,结果表明：当采样时间为弛豫时间的1.5～3倍且入射角度为8°～12°时,具有较低黏度、较高折射率偏差（>4%）的体系且Le值为10～80时,可以同时可靠地获取流体热、质扩散系数,且测量不确定度低于5%;与已有方法对比,热、质扩散系数的偏差分别为4.00%和3.56%,证明了该测量方法和系统的可靠性。     

蜂窝椭圆反射镜的孔结构设计研究

应用有限方法进行了蜂窝椭圆反射镜的轻量化孔结构设计研究.研究了离散单元尺寸对离散误差的影响,分析了六方形孔形状下孔排布形式和孔尺寸对蜂窝椭圆反射镜的各项性能的影响.结果表明6mm的离散单元尺寸对应着较小的离散误差;孔尺寸对质量、转动惯量和加工变形的影响较大,孔排布形式和孔尺寸对热变形的影响高于对自重变形的影响;80mm孔尺寸的第四种形式是最优的孔结构形式.     

桦甸油页岩热解过程中热膨胀特性研究

利用静态热机械分析法(TMA)分别测定三种不同有机质含量的桦甸油页岩平行层理面和垂直层理面室温到600℃温度范围内的热膨胀特性,并对影响热膨胀特性的因素进行分析。结果表明,油页岩中水分和有机质在热解过程中析出是油页岩膨胀的内在动力,有机质含量越高,油页岩的热膨胀度越大;油页岩中发达的孔隙结构会减缓气液释放造成的压力;垂直层理面的热膨胀度比对应的平行层理面的热膨胀度大。桦甸油页岩低温热膨胀主要对应水分析出,平均热膨胀度介于2.44×10~(-6)~24.42×10~(-6)K~(-1);中温热膨胀主要对应热解油气析出,平均热膨胀度介于1.83×10~(-6)~47.81×10~(-6)K~(-1)。     

热激法光子晶体光纤光栅制备工艺中热传导特性研究

研究了基于结构性改变的光子晶体光纤光栅的热激法制备工艺,理论分析了此种工艺的成栅原理,采用热传导理论和有限元法研究了制备过程中光子晶体光纤中的温度场分布,以及包层空气孔结构和激光参数对成栅效果的影响.研究结果表明,利用光子晶体光纤包层空气孔周期性塌缩可以形成光栅;采用两点热激法时,能够实现能量在光纤径向均匀分布,轴向近似于高斯分布;包层气孔结构加速了成栅过程,相同光斑尺寸下,光纤塌缩所需激光功率随气孔层数和气孔半径的增大而减小;最后,对包层空气孔结构为1层到7层的光子晶体光纤热激过程进行仿真,得到了空气填 关键词： 光纤光栅 光子晶体光纤 热激法 有限元法     

气质联用法对云南石屏泥炭树脂成分的分析

运用GC-MS法对云南石屏泥炭树脂的化学成分进行了分析研究.结果表明,其中芳香类化学成分较少,含不饱和键的环状或链状结构的化合物居多.与已有研究报道的褐煤树脂的化学成分相比,云南石屏泥炭树脂化学成分的环化程度、聚合程度、分子量都相对较低.以上结果说明云南石屏泥炭是一种比褐煤煤化程度更低的成煤初始沉积物.     

MCM-41水分吸附特性的调控研究

本文以介孔分子筛MCM-41为研究对象,通过合成与后改性法,调控其孔径、表面性质以及平衡阳离子种类。通过X射线衍射、液氮吸附对介孔材料结构进行结构分析,采用动态水分吸附仪研究其水分吸附特性,并结合吸附等温线热力学模型进行分析。研究结果表明:铝嫁接有效提高MCM-41在低湿度下吸附量,并且随着嫁接浓度的增大而增加;通过阳离子置换强化了低湿度环境下MCM-41的吸附量,不同阳离子置换后的强化效果:Mg~(2+)+Li~+Na~+。热力学模型分析表明阳离子置换后的吸附剂表面均一,且具有较好的亲水性。