气泡在垂直向上流动液体中的形成

研究了液体垂直向上流动、气体水平引入时，导管端头处形成的气泡的尺寸大小。考察了液体平均流速、气体流量和导管直径对气泡脱离尺寸大小的影响。在力平衡假设的基础上，获得了预测气泡脱离尺寸的关系式，预测值与测量值比较，结果令人满意。     

抚顺煤热解过程中N2生成的实验研究

利用固定床反应器在600~1 300℃范围内进行抚顺煤的热解实验,研究了热解过程中燃料N向N2的转化,以及脱除矿物质元素和添加催化剂对N2生成的影响.升温速率是20℃/min,热解载气为高纯He,热解产生的N2用气相色谱方法定量分析.实验结果表明,抚顺原煤在600℃热解时N2生成量很少,不足10%.随着热解温度的进一步升高,煤中N向N2的转化率几乎呈线性增长.N2的来源一是直接从煤的大分子结构中释放,二是由矿物质元素与燃料氮之间的固相反应产生.抚顺煤脱除矿物质后热解时,N2的生成量明显减少.Ti、Na、K、Fe、Ca类矿物质元素的加入不同程度地促进了N2生成,而且其作用温度区间各不相同.     

基于HRTEM的炭黑芳香晶格条纹结构特性研究

为了深入开展碳质材料芳香结构相关的微观化学特性研究,掌握碳质材料化学生产与转化机理,基于高分辨率透射电镜技术(HRTEM)提出微晶结构定量分析方法,从4种来源不同的炭黑样品的HRTEM图像取芳香晶格条纹,并定量表征晶格条纹的长度、角度、曲率以及堆垛等特征参数。研究结果表明：同一样品不同区域、不同样品之间的微晶结构分布规律相似;随条纹长度递增,晶格条纹数量减少,短条纹居多;晶格角度、曲率分布分散;堆垛以单层为主,随堆垛层数递增,堆垛的数量减少;同一样品不同区域在同一条纹长度、角度及曲率范围内分布的晶格条纹数相差1%以内,微晶结构差异较小,不同样品之间相差可达5%以上,差异较为显著。所提的HRTEM微晶结构定量分析方法能够得到炭黑芳香晶格条纹微观结构分布特征,适用于包含多环芳香苯环结构的多种碳质材料,可为分子模型构建研究提供数据来源,对进一步认识碳质材料微晶结构特征及多环芳香结构演化有潜在的应用价值。     

铜川贫煤中氮赋存形态的红外光谱研究

目的 研究煤中氮的有机形态及煤转化利用过程中含氮污染物排放规律。方法 利用红外光谱法对铜川原煤及其干燥后的煤样进行了分析。结果 得到不同工况下煤样的FTIR谱图。3040cm^-1附近的吸收峰是煤中羟基与吡啶环上N原子形成的氢键振动，对比干燥前后煤样的红外谱图，发现吡咯环上N与H形成的氢键在3400cm^-1附近引起中强峰；同时，芳族伯胺基团、腈类物质中C≡N键也可以利用红外谱图检测到。结论 铜川贫煤中氮元素主要以吡啶、吡咯及氨基的形式存在，并存在腈类C≡N键的结构形式。     

基于机器学习和数值模拟的锅炉水冷壁热流密度分布预测模型

为保证广泛参与调峰的燃煤机组的受热面特别是水冷壁的安全运行,本文研究某600 MW超临界直流锅炉的水冷壁热流密度。首先,采用数值模拟的方法,计算选定工况下的水冷壁热流密度分布,并将其作为机器学习的样本数据;其次,通过皮尔逊相关性分析和近邻成分分析,确定特征子集;第三,利用贝叶斯优化结合交叉验证的方法优化支持向量机、提升树和决策树3种算法;最后,基于优选的支持向量机算法并利用LIBSVM工具箱,建立水冷壁热流密度分布预测模型。研究结果表明：煤质参数、给煤量、总风量、一次风量、二次风量、二次风温、燃烧器摆动角度、SOFA风摆动角度、二次风速以及水冷壁网格单元几何中心坐标y和z共11个特征可以作为水冷壁热流密度预测模型的输入变量;贝叶斯优化后的支持向量机模型的框约束为19.53,核尺度为0.80,综合考虑样本容量和预测性能,选用支持向量机模型预测锅炉水冷壁热流密度;水冷壁热流密度分布预测模型在训练集上的均方误差和决定系数分别为0.039 2和0.849 6,模型在测试集上的均方误差和决定系数分别为0.007 7和0.979 7,该模型具有较高的预测精度和较强的泛化能力。     

煤气化中NO_x及其前驱物释放规律研究

采用U型管反应系统,研究了氧浓度、气流速率和气化温度对神木煤气化过程中NO_x及其前驱物的释放规律.研究发现:气化时生成的HCN和NH_3总量比热解时大幅下降,表明O_2的引入抑制了H自由基的可获得性.随着氧浓度的增加,NO的收率先减后增,而NO_2收率几乎没有变化.氧浓度较低时,生成的高浓度CO阻止了挥发分氮向NO的转化.气流速率对含氮气相产物释放影响各不相同.低温气化产物以NO_2和HCN为主,NO_2主要来自进样期挥发分的缓慢氧化,而高温气化产物中的NH_3的生成主要来源于焦炭氮.     

热解及燃烧过程中燃料氮的N2转化特性

利用气相色谱设备实验研究了国内4种煤在热解及燃烧过程中煤中燃料氮向N2的转化特性.研究结果表明:在煤的热解过程中,燃料氮能够转化为N2,煤种不同,N2的转化率也不同;神木煤氮的N2转化率最高,焦作煤最低;随热解温度的升高,燃料氮的N2转化率升高;在煤燃烧过程中,燃料氮同样能够转化为对环境无害的N2,转化率同样与温度有关且随着温度的升高而增加,但当燃烧温度达到1 100℃时,除神木煤外,其他煤中燃料氮的N2转化率均有明显下降;无论是热解还是燃烧,所研究煤中的矿物质均能够促进燃料氮向N2的转化;无论脱灰与否,低温燃烧时燃料氮的N2转化率远比低温热解时高,但在1 100℃下的热解与燃烧时,N2转化率与煤种有关.     

矿物质对SO2释放的影响及钙的固硫机理

为了开发高效燃烧脱硫技术，通过热质量／选出气体分析实验研究了煤中矿物质对煤燃烧中SO2释放的影响以及钙的固硫机理，研究结果表明：脱灰后SO2的释放曲线由原煤的双峰变成单峰；Ca的添加能够促进煤中硫在低温下释放，但不同形态钙的固硫效果不同；脱灰煤中添加CaSO4后SO2的释放曲线又恢复为双峰，CaSO4没有固硫效果；添加CaCO3和CaO后SO2的生成会有明显减少，且CaO的固硫效果要比CaCO3显著．基于这个实验结果，提出了程序升温燃烧条件下煤中的矿物质对SO2释放影响所遵循的吸附-解吸附机理，以及钙基固硫剂固硫所遵循的吸附-解吸附／氧化机理。     

煤灰及各种矿物质对SO2排放特性的影响

利用TG-DTG采用低加热速率实验研究了煤阶、脱灰及煤中主要矿物质成分对煤燃烧过程中SO2排放特性的影响,并对矿物质成分的影响机理进行了讨论。结果表明,煤中硫质量分数的高低对烟气中SO2的排放有明显影响,排放水平与硫质量分数不成比例;煤中硫向SO2转化率与煤阶之间没有明显的关联;脱灰能较小程度地促进SO2的生成,抚顺煤主要矿物质成分中Na、K、Mg以及Ca等碱金属与碱土金属明显抑制SO2的排放,同时纳米级的TiO2也减少烟气中SO2体积分数,这些成分对SO2抑制作用的顺序为MgNa≈K>Ca>Mg>Ti的次序加速焦炭的氧化;Si和Al属于惰性成分,对煤中硫的迁徙以及煤的燃烧特性没有显著影响。     

煤焦油二次热解过程中HCN及NH3释放特性研究

对煤焦油中氮在惰性气氛中二次热解生成NOx前驱物HCN及NH3进行了研究。在两段炉固定床反应器上研究了四种煤样的焦油在二次热解过程中NOx前驱物HCN和NH3的释放规律,讨论了煤阶﹑温度以及灰分对焦油二次热解过程中HCN及NH3释放规律的影响,表明随着煤阶的增高,焦油中氮的质量分数减少,HCN和NH3的转化率也随之减少。随着二次热解温度的增高,HCN和NH3的转化率增加,在800 ℃~900 ℃HCN增幅最大,NH3的质量分数在900 ℃以后基本不变。煤中灰分的存在能减少氮在焦油中的质量分数,导致焦油二次热解过程中HCN和NH3的转化率下降。