粉煤灰碱激发制备地质聚合物研究进展

由于传统硅酸盐水泥基建材生产过程排放大量CO_(2),近几年以地质聚合物(地聚物)为代表的新型低碳胶凝材料成为研究热点。作为我国大宗工业固体废弃物,粉煤灰富含硅铝酸盐,通过碱激发制备地聚物可实现粉煤灰大宗消纳。综合论述了粉煤灰的碱激发反应活性评估方法,总结了粉煤灰碱激发反应机理,归纳了粉煤灰类型、激发剂、原料配比和养护制度等关键因素对地聚物形成和性能的影响规律,提出了目前研究存在的问题,并从粉煤灰活性组分评估和碱激发体系元素组成的角度,对未来研究方向进行展望。粉煤灰的反应活性评价方法主要有Rietveld全谱图拟合法、饱和石灰溶液吸收法和酸碱溶出法。粉煤灰碱激发反应过程可分为解构—重构—凝聚—聚合4个阶段,解构过程中溶出的硅铝比(Si/Al物质的量比)对凝胶结构和材料力学性能有重要影响,不同研究获得的最佳Si/Al物质的量比存在较大差异。目前关于原料配比、养护制度和凝胶结构等因素对地聚物性能影响研究获得的变化规律并不一致,为粉煤灰碱激发反应机理和地聚物合成研究带来困难,未来应针对不同类别粉煤灰理化特性,建立碱激发体系各元素配比统一的计算方法,为粉煤灰基地聚物合成时统一设计标准奠定理论基础。

煤-焦炉气共热解特性研究Ⅳ.甲烷和一氧化碳对热解的影响

分别在具有不同Ｈ２、ＣＨ４、ＣＯ等气体组成的热解反应气气氛下，采用１０ｇ固定床反应器考察了先锋褐煤热解产品收率的变化规律，并利用日本ＳＨＩＭＡＤＺＵＧＣ１７Ａ／ＱＰ５０００ＭＳ对焦油进行色质联检。结果表明：焦炉气中甲烷和一氧化碳对加氢热解有十分重要的作用，二者相互促进相互制约共同影响热解结果。其中甲烷对加氢热解的影响具有双重性，一方面它能提高焦油收率（特别是在较高压力下），同时能明显增加焦油中苯、甲苯、二甲苯（ＢＴＸ）和萘的相对含量，实现焦油轻质化；另一方面它又降低热解总转化率（半焦收率增加）并生成更多的热解水分。焦炉煤气中的一氧化碳也有利于提高热解总转化率、焦油收率并主要通过增加酚、甲酚、二甲酚（ＰＣＸ）的含量以改善焦油质量，但它却促进了水的生成。相比较而言，焦炉煤气中甲烷对增加热解焦油产率和改善焦油质量比一氧化碳具有更为明显的影响。

煤-焦炉气共热解特性的研究Ⅰ.固定床热解反应特性

在１０ｇ固定床反应器中对先锋褐煤在焦炉气气氛下的热解特性及有关工艺参数，如反应压力、升温速率等的影响进行了详细考察，并与其同等条件下的加氢热解特性进行了对比分析。实验结果表明，在反应压力５ＭＰａ、升温速率５Ｋ／ｍｉｎ，终态温度９２３Ｋ条件下，先锋褐煤在焦炉气气氛下的热解转化率为５９．０％（ｄａｆ），焦油收率达３５．８％（ｄａｆ）。与同等条件下的纯氢气氛（３ＭＰａ）相比，转化率降低了约７％（ｄａｆ），而焦油收率提高了约７％（ｄａｆ）。这说明焦炉气中的诸如甲烷等其它组分的存在对煤的热解行为有重要作用。由于煤加氢热解受传质影响，因此不同工艺参数对热解反应影响很大，较高压力下的慢速升温有利于提高转化率和油品收率；升温速率对油品收率影响较为明显，慢速升温有利于提高油品收率。

煤-焦炉气共热解特性研究Ⅱ.热解半焦燃烧反应性的研究

实验采用ＴＧ１５１型高压热天平对不同热解压力和热解升温速率下煤焦炉气共热解半焦燃烧反应性进行了考察。主要考察半焦燃烧的特征参数如着火温度（Ｔｉ）、最大燃烧速率峰温（ＴＭ）和燃尽温度（Ｔｆ），最大燃烧速率（ＲＭ）以及燃尽时间（ｔ），通过燃烧特征参数（燃尽时间ｔ）和ＴＧ及ＤＴＧ数据的相关动力学分析（Ｒｆ图）来描述半焦燃烧反应性能。结果表明，热解压力越高，其半焦燃烧反应性越差，在慢速升温情况下尤为明显；热解升温速率越快其半焦燃烧反应性越好，在较高压力下更为明显。先锋褐煤与焦炉气共热解半焦的反应活性与其加氢热解半焦的反应活性相当，但两者均略低于氮气氛下热解半焦的反应性。

煤-焦炉气共热解特性研究 Ⅲ.热解焦油分析

采用色质联用技术分析先锋褐煤在焦炉气气氛下热解油品的组成及其相对含量，主要考察了不同热解压力和升温速率对油品组成的影响并与相当氢分压下的加氢热解油品分析结果比较。结果表明，煤焦炉气共热解焦油中含有非常丰富的苯、甲苯、二甲苯（ＢＴＸ），酚、甲酚、二甲酚（ＰＣＸ）以及萘。热解压力和升温速率对油品的组成及其相对含量有较大的影响。在实验条件下，压力升高和升温速率降低均有利于焦油中ＢＴＸ、ＰＣＸ和萘实际收率的增加，从而增加焦油中的轻质组分。与相当氢分压（３ＭＰａ）下的加氢热解相比，煤焦炉气共热解焦油总收率增加约１．２倍，焦油中ＢＴＸ收率增加约１．６倍（其中苯增加约２．４倍），ＰＣＸ增加约１．３倍，萘增加约１．６倍，而且相同总压（均为３ＭＰａ）下的煤焦炉气共热解焦油中ＢＴＸ和萘的收率能与加氢热解相当。说明与相当氢分压下的加氢热解相比。

富氢气氛下煤热解特性的研究

选用云南先锋褐煤在１０ｇ固定床反应器中分别与总压（３ＭＰａ）和氢分压（３ＭＰａ）下的氢气，氮气，合成气以及焦炉煤气共热解，通过比较它们的热解特性来考察合成气和焦炉煤气替代纯氢作加氢热解反应气氛的可能性。实验结果表明，与相同总压的加氢热解相比，焦炉气与合成气气氛下煤热解总转化率及焦油收率均略有降低且水分有所增加，煤焦炉气共热解焦油中ＢＴＸ和萘的收率与之相当；与相同氢分压下的加氢热解相比，煤焦炉气（合成气）共热解半焦和焦油收率以及焦油中ＢＴＸ，ＰＣＸ和萘的收率及含量均明显增加，但同时水分也增加。

煤-焦炉气共热解半焦燃烧动力学特性研究──燃烧模型的建立及其表观活化能动态描述

采用热重分析方法（ＴＧＡ）对煤－焦炉气共热解半焦燃烧动力学特性进行研究，建立了半焦燃烧动力学模型，采用新的数学处理方法，实现了表观活化能在半焦燃烧过程中的动态描述及平均表观活化能的求取。分析结果表明，表观活化能在半焦燃烧过程中呈“两头高、中间低”的“钟”型动态分布，其变化范围为：４７～９５ｋＪ／ｍｏｌ，其中主要燃烧失重阶段（转化率为２０％～８０％）的表观活化能较低且变化幅度较小，约为４７～６０ｋＪ／ｍｏｌ，在燃烧转化率为４０％左右出现最低活化能约４７ｋＪ／ｍｏｌ。同一半焦燃烧过程中，表观活化能与燃烧速率动态分布具有良好的对应关系，即较大燃烧速率对应着较低表观活化能。

焦炉气气氛下煤加氢热解研究进展

煤-焦炉气共热解是力图降低传统煤加氢热解工艺投资和工业运转费用的新工艺，近年来已引起人们广泛注意。本文评述了近期国内外利用焦炉气代替氢气作煤加氢热解反应气工艺的可行性以及热解温度和焦炉气组分对热解产品影响方面的研究进展。

煤热解机理研究新进展

本文综述了国内外在煤热解机理方面研究的新进展。主要包括新近有关煤热解气、液产品的形成和逸出机理，煤热解过程中表征特性参数的理论与模型（如大分子网络模型、ＦＧ－ＤＶＣ模型和交联理论），在此基础上提出煤热解机理研究的建议和看法。

富氢气氛下煤热解脱硫脱氮的研究

本文对兖州高硫煤在１０ｍｌ固定床反应器中分别与相当条件下的焦炉煤气、合成气、氢气共热解所得半焦及焦油元素进行系统的分析比较。结果表明，在压力为３ＭＰａ，温度为６５０℃，升温速率为１０℃／ｍｉｎ相对温和的热解条件下，兖州高硫煤与焦炉气、合成气、氢气共热解脱氮率分别为３０１％、３５７％、４４０％（ｗ％，ａｄ），脱硫率基本相当约为８０％（ｗ％，ａｄ），且在此三种热解气氛下煤中硫在热解固、液、气产物中的分布极为相似，分别约为２０％、１０％、７０％。与相当氢分压下的纯氢加氢热解相比，５ＭＰａ焦炉气气氛下兖州煤热解脱硫率增加约４５％，脱氮率降低约３５％。用焦炉气顶替纯氢气进行煤加氢热解具有较大的脱硫优势。

TGA技术研究城市生活垃圾燃烧特性

采用TGA(热解重量分析法 )技术 ,考察了山西省晋城市区生活垃圾不同组分的着火及燃烧特性。实验给出了原生垃圾中不同组分 (包括废塑料类、废纸类、废弃织物类、植物类、厨余类和细粒类 )垃圾的TG/DTG曲线、着火温度及其它燃烧特征参数。通过对TG/DTG曲线、着火温度及燃烧特征参数的分析 ,首次提出了一种在TGA技术中确定着火温度的新方法 ,给出上述不同垃圾组分的开始热分解温度、着火温度、燃尽温度以及平均燃烧速率等重要参数 ,并对各种垃圾的着火及燃烧特性进行了对比研究 ,为垃圾焚烧工业化应用提供了基础数据。

提高煤加氢热解焦油产量的途径分析

结合煤加氢热解最新研究进展,从煤加氢热解焦油形成机理出发,综合论述了提高热解焦油产量的6条途径和方法.提出煤-焦炉气催化加氢热解的新构想,以期实现“煤→热解煤气内循环→焦油”新工艺.

钢渣超微粉的粒度分布分析研究

超微粉化是实现钢渣高效利用的重要途径,粒度分布是超微粉的关键性质之一。采用激光粒度分析仪(LSA)考察了分散介质、固体质量浓度、超声分散时间以及搅拌速度对钢渣超微粉的粒度分布(用D_(10)、D_(50)和D_(90)表示,D_(10)、D_(50)和D_(90)分别是样品分布曲线中累积分布为10%、50%、90%时的等效直径)的影响。使用扫描电子显微镜(SEM)观察并计算钢渣超微粉粒度分布,将其结果与LSA测定结果对比验证。结果表明,使用激光粒度分析仪测试钢渣超微粉浓度时,无水乙醇为适宜的分散介质;固体质量浓度在0.10~0.90mg/mL范围时,随质量浓度增加,样品粒度测量结果变小,质量浓度为0.01~0.10mg/mL时,测量的D_(10)、D_(50)和D_(90)变化不大,因此适宜的测量浓度为0.01~0.10mg/mL;超声分散时间应大于30min;搅拌速度对钢渣超微粉粒度测试结果无明显影响。另外,激光粒度分析仪8次测试结果具有高度重复性,其结果与扫描电子显微镜所测粒度分布结果相一致。

“白色污染”治理新技术——利用炼焦工艺高温炭化处理废塑料

结合国内外废塑料处理现状和技术发展趋势 ,通过不同废塑料处理方法和技术的分析比较 ,阐述了利用炼焦工艺处理废塑料的应用前景 ,综合分析了用焦炉处理我国城市生活垃圾中废塑料的可行性。

煤-焦炉气共热解脱硫脱氮的研究

本文对兖州高硫煤在不同压力、升温速率及终态温度条件下,与焦炉煤气在10g固定床反应器中共热解所得半焦元素组成进行系统的分析比较.结果表明,在压力为3MPa,温度为650℃,升温速率为5C·min^(-1)较为温和的条件下.兖州高硫煤与焦炉气共热解的脱硫脱氮率分别高达86.47%和59.63%(W%,ar).硫在热解产品中的分布大致为:半焦中70%,焦油中10%,气相中20%;氮的分布为:60—70%滞留在半焦中,20—30%转移到焦油中,只有5—10%以气体形式脱出 脱硫率及脱氮率随压力和温度的升高而增加,随升温速率的加快而降低,与相同氢分压下的加氢热解相比,煤-焦炉气共热解所得单位半焦中硫含量明显降低.氮含量基本相当,由于半焦收率增加使得其脱硫率增加约4.5%.脱氮率降低约3.5%.

煤-焦炉气共热解特性及其增油减水方法研究

介绍了一种实现煤高效、洁净利用新途径——煤－焦炉气共热解的工艺过程、经济技术评价、应用前景以及近期研究结果。在实验的基础上，进一步证实了用焦炉气代替纯氢进行加氢热解的可行性及优越性。固定床热解实验及产品分析结果表明，与相同氢分压下的加氢热解相比，煤－焦炉气共热解半焦和焦油收率以及脱硫率均有所增加，而且焦油质量明显改善，但水分也有所增加。在煤－焦炉气共热解中添加少量废塑料可达到增加焦油收率降低热解水分的目的，而且在不增加水分的前提下实现焦油收率达到甚至超过相同总压下的加氢热解。

煤-焦炉气共热解热重研究Ⅱ.热解半焦燃烧反应性

采用高压热天平在终态温度为８００℃，压力为０．１～５ＭＰａ，升温速率为５～２５℃／ｍｉｎ的实验条件下，对先锋、黄县褐煤和兖州烟煤在真实焦炉气气氛中共热解特性进行了系统的ＴＧ／ＤＴＧ研究，主要考察了反应压力、升温速率对热解特性的影响，并与可比条件下加氢热解作比较。结果表明，压力和升温速率对热解有较大影响，压力升高热解总失重量增加，升温速率减慢有利于提高热解总转化率；压力与升温速率互相促进又互相制约共同影响热解特性。在给定较高压力下，减慢升温速率能明显提高热解总转化率；在慢速升温条件下，提高压力也能明显提高热解总转化率，通过降低升温速率可以实现在较低压力下达到甚至超过高压下的热解效果。与可比条件下的加氢热解相比，煤焦炉气共热解具有相近的热解特性，但总转化率略有降低且失重峰温向高温区移动。

控制城市垃圾焚烧二噁产生与扩散方法

控制垃圾焚烧二产生与扩散分三部分 :首先 ,通过预处理除去原生垃圾中的聚氯乙烯塑料 ,从源头上控制垃圾焚烧二产生的物质基础 ;其次 ,垃圾焚烧炉采用组合式循环流化床锅炉 ,实行垃圾先低温热解气化 ,然后高温燃烧垃圾热解气体的方式 ,同时在炉内加入添加剂实现稳定燃烧和部分脱氯 ,以减少二在炉内生成和炉后形成量 ;最后 ,在烟气尾部采用吸附剂吸附二 ,并与布袋除尘器配套使用 ,控制二的尾部扩散。该工艺具有成本低、控污效率高等优点 。

煤-焦炉气共热解特性的研究──温度的影响

利用高压热天平和１０ｇ固定床反应器考察了温度对兖州烟煤与焦炉气共热解的失重行为、热解产物分布以及脱硫脱氮的影响。随热解温度升高共热解在３００～５５０℃和６００～７００℃间出现明显失重峰。煤焦炉气共热解与加氢热解失重行为相似，均发生热分解反应和加氢反应。在实验温度范围（４５０～６５０℃）内，温度升高有利于提高焦油收率、热解水含量以及脱硫脱氮率，同时半焦收率降低。相同热解条件（压力为３ＭＰａ，终温为６５０℃）下，与煤在氮气气氛下热解相比，煤焦炉气共热解和加氢热解所得半焦收率均降低，焦油收率、热解水及脱硫脱氮率明显增加。与相同总压的加氢热解相比，煤焦炉气共热解半焦和热解水收率增加，焦油收率降低。

城市生活垃圾热解失重特性

采用热解失重 ( TG)技术考察了山西晋城市城市生活垃圾中不同组分的热解失重特性。通过实验得出了新鲜垃圾中废塑料、废纸、废织物、草木树叶和厨余等不同组分的热解特征参数 ,如开始快速失重温度 ( T0 )、失重峰温 ( T1)、快速失重结束温度 ( T2 )和终态失重温度( Tf)。经过对垃圾中不同组分的热解参数进行分析比较 。