烟煤黏结指数测定实验技术分析及实验教学优化

为准确测定烟煤黏结指数,优化本科实验教学过程,基于国家标准分析测试步骤,从煤样制备、煤样混合与压块、焦化与转鼓实验等方面对实验误差进行全面评价,为精准高效测试烟煤黏结指数提供理论依据。从工程背景实际出发,探索将传统验证性实验教学变更为开放性实验,激发学生主观能动性,提升实验教学质量。

新能源环境下“燃料电池”课程的教学与实践探索

在新能源发展的大环境下,能源化学工程专业特色课程“燃料电池”需要进行教学改革探索。分析了“燃料电池”课程传统教学与实践过程中的问题,从四个角度提出该课程教学改革的思路与方向,实施了改进措施,并积极反馈实践成效,展开教学结果跟踪。教学实践结果表明:新能源环境下“燃料电池”课程的教学改革可以提高学生的专业素质,调动学生学习的积极性,为能源化学工程专业学生的学习打下坚实的基础。

淮南矿区不同煤组煤灰熔融温度变化规律及机理

淮南矿区煤是优质动力煤,但日常煤质检测发现部分槽别煤样的煤灰软化温度较低,单独使用有导致燃煤锅炉结渣的风险。为了系统掌握淮南矿区不同煤灰熔融温度煤在不同煤组中的分布规律,揭示煤灰熔融温度变化原因,本研究采集淮南不同矿区的A组、B组和C组共40个煤层煤样,对其灰熔融温度进行测定,并利用热力学平衡计算的方法对高温下煤灰矿物组成的转化机理进行研究。结果表明:淮南矿区煤灰化学组成主要以硅铝为主,硅铝总量的平均值达到82.44%,A组煤中硅铝总量低于B组煤和C组煤中硅铝总量;A组煤中铁、钙、镁、钾和钠的总量高于B组煤和C组煤中铁、钙、镁、钾和钠的总量,钙镁主要以方解石或白云石形式存在于原煤中。A组煤中,煤灰软化温度位于1350℃~1449℃的煤样个数占60.0%,低于1350℃的煤样个数占20%;B组煤和C组煤中,煤灰软化温度高于1500℃的煤样个数分别占75.0%和92.3%。煤灰软化温度随酸碱比的增大而升高,当酸碱比大于7.5时,煤灰软化温度高于1500℃。但煤灰软化温度与硅铝比之间没有显著相关性。A组煤煤灰(815℃)中主要矿物为石英、氧化钙、硬石膏、钾云母和赤铁矿;B组煤煤灰和C组煤煤灰中主要矿物为石英、钾云母和赤铁矿。A组煤煤灰在高温下形成熔点相对较低、易溶于初始液相的钙长石、堇青石、镁黄长石以及含Na/K的硅铝酸盐,而B组煤煤灰和C组煤煤灰在高温下形成难熔的莫来石,这是导致A组煤煤灰软化温度低于B组煤煤灰和C组煤煤灰软化温度的主要原因。

基于配煤技术改善无烟煤煤灰熔融性及气化反应性

为改善无烟煤的煤灰熔融性及气化反应性,选取某晋城无烟煤(JC)和印尼褐煤(YN)为原料,利用灰熔融测定仪、TGA、XRD、BET等分析测试方法,考察了YN煤的配入对JC煤煤灰熔融温度、煤焦气化活性、煤焦微晶结构、煤焦比表面积和孔容的影响。结果表明,添加YN可有效降低JC煤的灰熔融温度,当添加量达40%时,流动温度TF降至1 387℃,且煤焦反应性得到明显改善;当YN添加量达40%时,碳转化率达到50%的时间t0.5仅需27.2 min,约为JC煤焦的一半,且反应性指数R_(0.5)与碱性因数Bf之间存在较好线性关系。同时拟合煤焦的XRD数据发现,随YN的配入层间距d_(002)、芳香层片堆垛高度L_(c)、芳香度f_(a)、芳香层数N均减小,添加YN使煤焦微晶结构更加趋于无序化,且添加比例越大,石墨化抑制程度也越大。煤焦的比表面积和孔体积与YN的添加量相关,当添加40%时,比表面积可达81.102 m^(2)/g约为JC的42倍,且孔体积比JC高出一个数量级。

基于工程教育认证的“煤化学”优质课堂教学模式探索

为适应工程教育专业认证要求,基于OBE的理念培养高素质工程技术人才,作者研究了优质课堂的特征,以化学工程与工艺专业“煤化学”课程为例,分析了“煤化学”课程的教学现状及存在的问题,探索了“煤化学”优质课堂教学模式的实施路径。作者认为,优质课堂教学需从修改教学大纲入手,以学生为中心,充分利用信息化技术激发学生的学习兴趣和动力;将课程思政融于日常教学,培养学生的家国情怀;建立完善的课程考核机制,助力课程目标的达成,为化学工程与工艺专业工程教育认证奠定基础。

基于聚类分析与粒子群算法优化神经网络的灰熔点预测

针对解决燃煤锅炉或气化炉的结渣现象,影响锅炉安全性问题,以灰成分金属氧化物为自变量,灰熔点流动温度为因变量,建立了K-Means-PSO-BPNN的灰熔点预测模型,误差分析结果表明,经过粒子群算法优化,BP神经网络模型在聚类分析后的预测效果得到了显著提高,表现出更好的相关性,相关系数为0.967,高于未优化的0.917,平均绝对误差为5.81,小于未聚类的26.98,并且模型的准确性提高到98.89%。因此,聚类分析以及粒子群算法优化后的神经网络模型能够更准确预测煤灰的流动温度(FT)。

循环流化床燃煤锅炉中的汞迁移研究

采用美国环保署颁布的吸附剂吸附汞采样方法 30B(USEPA 40 CFR Part 60 30B)采集燃煤烟气中汞。选择一循环流化床燃煤机组进行现场采样,吸附剂吸附烟囱处烟气中的汞、入炉煤样、锅炉底灰、静电除尘器飞灰等样品同时采集。对该机组中汞质量平衡率进行衡算,通过汞质量平衡率说明了汞采样方法的准确性和有效性。评价了汞在飞灰、底灰和烟气中的分布,循环流化床锅炉底灰中对脱汞的贡献率仅0.55%,飞灰脱除汞的效率高达83.37%,剩余的16.08%的汞排放入大气环境,表明循环流化床机组是有效控制汞的清洁煤燃烧技术。

用XPS研究高灰熔融温度煤灰的矿物结构转化

高灰熔点X煤通过添加钙镁复配(WCaO/WMgO=1)助熔剂降低灰熔点,在模拟煤气化过程中制备灰渣,用X射线光电子能谱(XPS)分析不同温度点灰渣中O,Si,Al,Ca,Mg的存在形态及演化过程。认为钙镁复配助熔剂降低灰熔点主要是作用在硅、铝、氧结构变化上,表现为铝元素结构中铝氧配位方式的变化,即四配位的铝氧四面体[AlO_4]和六配位的铝氧八面体[AlO_6]随温度的变化而变化;硅元素结构中SiO_2链的破坏,Ca^(2+)和Mg^(2+)加入会破坏SiO_2链,使得桥氧硅变为非桥氧硅;以及氧元素结构中桥氧键断裂和非桥氧键形成。结合Factsage热力学分析软件,分析了添加钙镁复配助熔剂后,煤灰渣的高温相平衡组成,从矿物的结构变化研究助熔剂的助熔机理。结果表明,添加钙镁复配助熔剂后,Ca^(2+)和Mg^(2+)易与硅氧和铝氧四面体以及铝氧八面体中非桥氧键结合,生成低熔点的长石类矿物和镁质矿物,从而降低煤灰熔融温度。

分散剂对低阶煤制备高浓度气化水煤浆的影响

甘肃华亭煤为低阶煤,内水含量高,制浆浓度较低,在气化过程中比煤耗、比氧耗增加,影响煤气化企业的经济效益。文章选择NF水煤浆分散剂(NF)、渭化水煤浆添加剂(WH)、木质素磺酸钠(SL)、日本JM添加剂(JM)等4种水煤浆分散剂,利用红外光谱对4种水煤浆分散剂的有机结构进行表征,考察分散剂对华亭煤的制浆性能的影响。不同水煤浆分散剂对华亭煤具有选择性,WH对华亭煤的制浆效果最好,通过改变分散剂及添加量为0.4%时,华亭煤制浆浓度从61%提高到65%。

低分子量聚丙烯酸钠的合成研究及表征

由丙烯酸合成低分子量(1000～2000)聚丙烯酸钠是一种性能优良的分散剂。以水为溶剂,丙烯酸为单体,过硫酸铵为引发剂,异丙醇为链转移剂,采用溶液聚合方法得到不同分子量的聚丙烯酸钠,用粘度法测得粘均分子量。分析单体浓度、引发剂浓度、温度和链转移剂对聚合物分子量的影响,得出了各反应因素对聚丙烯酸钠分子量的影响趋势和程度。并用FTIR分析单体和聚合物的结构,验证聚合物的合成。

阻熔剂提高煤灰熔融温度及其阻熔机理

选择低灰熔点神华煤,研究了添加SiO_2、TiO_2和Al_2O_3阻熔剂在弱还原性气氛下对煤灰熔融性的影响,利用X射线衍射分析方法研究阻熔剂对高温煤灰矿物转化行为和阻熔机理。实验结果表明:815℃时,煤灰中主要晶体矿物为硬石膏、赤铁矿、石英、石灰和方解石等;添加SiO_2、TiO_2和Al_2O_3阻熔剂都能够在一定程度上提高神华煤灰熔融温度,但Al2O3效果较好;在还原性气氛下,随温度升高至1100℃和1300℃,添加阻熔剂后的煤灰中的硬石膏、赤铁矿和方解石等晶体矿物逐渐减少,生成的新矿物质方石英、刚玉和金红石是导致煤灰熔融温度升高的主要原因。

燃煤电厂粉煤灰中汞的稳定性研究

燃煤飞灰中高度富集了痕量元素汞,而汞具有易挥发特性、较强的毒性和不易降解等特点,在粉煤灰的利用过程中汞极易逸出,造成二次污染,对人体健康有极大危害,所以对燃煤飞灰中汞稳定性的研究具有重要的意义。通过模拟加工利用和储存的自然环境,对飞灰和漂珠进行煅烧实验,研究飞灰和漂珠中汞的含量与煅烧温度之间的关系;对飞灰进行浸取实验,研究飞灰中汞的含量受浸取液pH以及浸取时间的影响情况。结果表明:在煅烧实验中,煅烧温度是影响汞释放的主要原因,随煅烧温度的增加汞的流失量越大,随煅烧时间的延长汞的流失量越大,在相同煅烧温度(500℃)和不同煅烧时间条件下,飞灰中汞的流失率最高达98.5%,漂珠中汞的流失率最高达86.4%,在相同煅烧时间和不同煅烧温度条件下,飞灰中汞的流失率最高达97.8%,漂珠中汞的流失率最高达85.7%;在浸取实验中,浸取时间越长,汞的流失量越大,当浸取液pH为1、浸取时间24h时,飞灰中的汞由0.331 8μg/g降低至0.137 1μg/g,说明浸取时间越长,汞浸出率越高,在不同pH条件下,汞含量随pH的降低而减少,飞灰中汞的浸出率最高达58.7%,最低为15.7%。

浅谈化工设计教学革新与实践

针对化工类专业化工设计传统教学模式中存在的问题,通过借鉴国内外高等学校教学改革的成功经验,并结合安徽理工大学相关专业实际情况,利用翻转课堂、项目化教学等教学方式方法革新,同时将人文视角贯穿于化工设计课程教学全过程,旨在掌握基础理论的前提下,增强学生理论联系实际和解决复杂工程问题的能力,教学成效显著,为新时代背景下的课程教学开拓新思路。

燃煤电厂脱硫石膏中重金属汞的稳定性研究

燃煤电厂脱硫石膏在雨水中和太阳光长时间照射下,或作为固体废弃物加工过程中,吸附的汞会再次进入环境中,带来汞的二次污染。通过对脱硫石膏在煅烧、淋洗和暴露大气环境中等3种条件下对脱硫石膏中汞的稳定性进行研究。脱硫石膏中汞以多种化合物的形式存在,其主要是以氯化汞的形式存在。脱硫石膏在150℃煅烧时汞开始挥发,但流失率不高;当温度达到500℃时,汞已经大部分挥发出去,均达到92%以上,汞的流失率随煅烧时间的增加而增加,随煅烧温度的增加而增加,这表明煅烧时间和煅烧温度是影响汞的流失率的重要因素;在淋洗实验中,汞的流失率随淋洗液p H值的增加先增加后降低,随淋洗时间和淋洗液体积的增加而增加,表明淋洗液的体积和淋洗液的p H均是影响汞流失率的重要因素;在自然堆放的环境下,脱硫石膏中的汞随着存放时间延长逐渐流失,最低流失率为7.31%,最高流失率为21.35%。

丙烯酸系水煤浆添加剂的制浆性能研究

以丙烯酸-丙烯酸甲酯-丙烯酰胺三元共聚物为水煤浆添加剂,在潘一煤矿选煤厂制备煤泥水煤浆过程中,加入0.1%添加剂,其最大制浆浓度的质量分数达71%;利用X光电子能谱(XPS)研究共聚物添加前后在煤粉表面元素含量的变化;利用红外光谱对水煤浆的结构进行了分析,煤粉表面吸附了共聚物,煤粉表面变为亲水性能,能使煤水系统稳定存在。

利用拉曼光谱研究助熔剂对煤灰矿物转化行为影响

在还原性气氛下,利用拉曼光谱研究添加不同助熔剂对高灰熔点煤灰的矿物转化行为的影响。结合X射线衍射(XRD)的表征,分析了助熔剂对煤灰渣矿物转化的作用。结果表明,1000℃时ZJX煤灰渣的拉曼特征峰多且复杂,而随着温度自1200℃升高到1500℃,煤灰渣中的钙长石、石英、镁橄榄石等多种矿物逐渐形成了共熔矿物,非晶态矿物含量增加,导致拉曼特征峰明显变少。添加6%单钙基助熔剂时,煤灰渣在1421℃时形成共熔物;添加6%单镁基助熔剂在1355℃时形成共熔物;煤灰添加钙镁复配(W_(CaO)∶W_(MgO)=1)助熔剂在1290℃时就已经形成共熔物,所以钙镁助熔剂复配对共熔矿物的形成有促进作用。

丙烯酸/丙烯酸甲酯共聚物聚合工艺研究及其表征

以丙烯酸(AA)、丙烯酸甲酯(MA)为共聚单体,以过硫酸铵和亚硫酸氢钠为氧化还原体系引发剂,异丙醇为链转移剂,以水为溶剂,采用溶液聚合方法,合成P(AA-MA)共聚物,利用红外光谱对合成的共聚物结构和组成进行表征,研究了各因素对共聚物的特性粘数的影响程度,确定了最佳聚合条件为:单体比例为8∶1,加料时间0.5 h,聚合温度80℃,聚合时间2.5 h,过硫酸铵用量6%,亚硫酸氢钠用量2%,异丙醇100%(以单体质量计)。

化工类专业“三实一设”实践教学体系实施方案

针对目前化工类专业学生实践教学存在的问题和缺陷,对大学期间的实验、实习、实训和设计(即三实一设)实践教学体系提出改进措施和实施方案。多开展启发性、探究性的实验,更要加强专业方向性的设计综合性实验;开展校企合作,学校为企业解决生产相关的问题,提供技术理论支持,企业为学校提供高质量的实习氛围,形成优劣互补;有针对性建设实训装置,并采用计算机流程模拟和生产工艺仿真实习作为现场操作实训的补充,让学生了解开停车、生产运行操作等过程,为进入企业打下良好的基础;通过实践教学体系方案的实施,有利于学生掌握理论知识,构建扎实的知识框架,培养学生的工程能力素质、逻辑思维、想象力和创新性等。

化工类学生化工设计能力评价体系的建立

化工设计能力是化工类学生大学阶段综合能力的一种体现,考查学生化工设计能力,建立化工设计能力评价体系是必要的。评价体系包括化工原理等化工基础课程的掌握程度、国家和相关行业法规和设计规范熟练程度、物料衡算和热量衡算能力、化工软件熟练操作水平和化工设计课题实施能力;并通过布置化工设计方面的作业,让学生独立完成一项简单的化工设计,让学生了解化工设计的步骤、化工设计内容以及完成一项设计所需要的知识。基于化工设计课程考核,提出了试卷考试、学生课堂报告、设计实践和答辩等考核方式。

有效组织实践教学提高学生化工设计能力

化工设计课程具有知识面宽,工程实践性、政策性、技术性和综合性强等特点。培养化工专业学生化工设计能力需要改变现有的教学模式,有效地组织认识实习、单元操作实训、化工仿真实训、化工设计课程设计、毕业实习和毕业设计等实践教学活动,使学生掌握化工设计的主要程序和方法,学生能够熟悉查阅技术资料、正确选用计算公式和技术参数、熟练掌握物料衡算和能量衡算、设备选型等过程,运用简洁的文字和工程设计语言正确表述设计思想和成果,使学生养成实事求是的科学态度,树立正确的设计思想,培养学生分析和解决工程实际问题的能力。