高碱煤自身灰捕捉碱金属特性的实验与量化

基于高碱煤自身灰能够捕捉煤中碱金属这一行为特性,模拟实验探究自身灰与高碱煤反应过程的元素迁移及物相变化,结合量子化学计算对煤灰反应矿物质钠长石的反应活性进行研究,进而为实际工业锅炉燃煤控制与改善提供理论指导。结果表明:自身灰对于高碱煤中碱金属元素具有良好的捕捉效果,利用自身灰解决高碱煤沾污结渣问题具有较高的可行性;自身灰捕捉高碱煤中的Na元素主要赋存于霞石、钠长石等矿物质中,不同温度条件下,Na元素的迁移特性不同;煤灰矿物质钠长石的反应活性较高,易与亲电体系反应,其最高占据轨道几乎完全是由氧原子的2p轨道组成,Al-O键的键长较长,更容易发生断裂参与体系成键。     

高熔点煤灰添加硼砂助熔的理论和实验研究

将硼砂按不同比例分别掺入两种煤灰中,对混合灰样熔融特性进行实验研究.同时利用Gaussian软件对混合煤灰中矿物质相变进行量子化学计算,结果表明:莫来石分子中氧原子电负性很高,很容易与电子受体结合形成新的化学键,导致晶格结构发生改变形成新物质,添加硼砂助熔剂,其机理是加入的阳离子(Na+)促使莫来石晶格转变为低熔点的霞石,从而达到降低灰熔融温度.实验结果与理论计算结果相一致.     

添加硼砂助熔剂煤灰熔融性的量子化学与实验研究

将硼砂按不同比例分别掺入四种高灰熔点煤灰中,对混合灰样熔融特性进行实验研究。 采用密度泛函理论对熔融过程中作为反应物的莫来石反应活性进行计算。莫来石属于正交晶系Pbam空间群。计算结果表明,莫来石很容易与电子接受体结合,不容易与电子给予体结合。当莫来石与电子给予体结合时,Si原子的活性高于Al。因此,向莫来石中加入助熔剂硼砂时,硼砂中的Na＋作为电子接受体,非常容易进入莫来石的晶格中,促使莫来石转变为霞石,降低了灰熔融温度。在还原性气氛下,煤灰熔融特性实验证实了理论计算结果。     

结渣初始层沉积物热力学性质的第一性原理计算

为了解煤灰在洁净的水冷壁附近选择性沉积的微观机理,以及进一步解决复杂的结渣问题,采用第一性原理(first-principles)的超软赝势平面波方法,对Al2O3、SiO2、和Fe2O3的电子结构、热力学性质进行了计算;结构优化,使这3种矿物质达到最稳定的结构,并计算出这3种矿物质的电子结构、晶胞参数;根据声子谱态密度方法,得出这3种矿物质的温熵积、焓、吉布斯自由能及比定压热容;由相关的数据拟合图像.     

气体再燃低NOx燃烧中NO与NHi的反应机理研究

采用量子化学密度泛函理论(DFT)对NO与NH_i自由基的反应机理进行了研究,并结合经典过渡态理论对各反应速率常数进行了计算。结果表明,NO与NH₂自由基的反应体系可通过六个反应通道形成N₂+H₂O、N₂O+H₂和N₂H+OH。从能量变化和反应速率两方面考虑,产物N₂+H₂O最容易生成,其最佳反应通道为NO+NH₂→→N₂+H₂O;NO与NH自由基的反应体系可通过七个反应通道形成N₂+OH、N₂O+H和N₂H+O;其中,N₂+OH最容易生成,最佳反应通道为NO+NH→→N₂+OH。比较发现, NH比NH₂自由基更易与NO发生反应生成N₂。因此,在实际运行中改变操作条件,实现NH₂等向NH方向转化,有利于NO_x的还原。     

煤灰中高岭石熔融性的密度泛函理论研究

选出两种复盐,熔融温度高的高岭石和熔融温度低的含钾高的微斜长石.以第一性原理的密度泛函理论(DFT)和量子化学从头算法为理论基础,结合PW 91算法和广义梯度近似(GGA),对煤灰中高岭石和微斜长石的反应活性进行计算,然后分析它们的最高能量占据轨道(HOMO)、最低空轨道(LUMO)、态密度和Milliken布局数.计算结果表明:高岭石轨道的能级差ΔE较大、化学活性低,高温脱水后生成莫来石,莫来石的结构比较稳定;高岭石脱水后易和电子接受体反应,不易和电子给予体反应,K~+作为电子接受体进入高岭石晶格变成微斜长石,煤灰熔融温度降低.     

锅炉结渣初始沉积层微观沉积机理研究

选取矾土Al₂O₃和赤铁矿Fe₂O₃,对这两种矿物做弹性常数的微观分析、对比,X射线衍射分析表明,煤灰与初始沉积层中的矿物种类相同,但两者中矾土Al₂O₃和赤铁矿Fe₂O₃的含量相差很大。采用第一性原理(first-principles)的超软赝势平面波方法,对Al₂O₃和Fe₂O₃的电子结构、弹性常数进行了计算。结果表明,从两种物质的结构角度分析,Al₂O₃晶体中Al³⁺、O^2-的堆积排列相对于Fe₂O₃中Fe³⁺、O^2-要稀疏,这是它们性质不同的结构原因;对于两晶体在<100>方向和切向上的化学键, Fe-O键比Al-O键更容易变形或者断裂,从而导致Fe₂O₃极易沉积在清洁水冷壁上;对Fe₂O₃,切向面对其沉积起了关键性的作用。     

牛顿第三定律的佯谬与解释

讨论了牛顿第三定律在电磁作用中的一种佯谬现象，分析了该详谬现象产生的原因，并对其作了合理的解释，由此引发出对电磁作用中的作用与反作用力的一些新认识．     

光电池非线性区PN结光生伏特效应的研究

根据光电池线性区应用叠加定理建立的PN结光生伏特效应理论，阐述了PN结光生伏特效应在光电池非线性区的应用。     

高能重离子碰撞中的横能量分布研究

以强子-核碰撞的独立源理论为基础，建立了重离子碰撞的独立源模型，给出了重离子碰撞中参与者数的几率分布函数，导出了末态粒子横能量分布方程，所得的结果较好地反映了实验事实.