湿藻油脂制备生物柴油的研究进展

利用含油量高、生长速度快及能净化环境的微藻转化制取生物燃料具备较大发展潜力,是实现“碳中和”和解决环境问题的有效途径之一。为了降低微藻制取生物柴油的能耗,利用湿法提取技术直接从湿藻生物质中提取油脂制备生物柴油成为研究热点,综述了传统细胞破壁提油酯交换法、原位酯交换法及新型水热破壁提油酯交换法3种湿藻油脂制备生物柴油的研究情况并分析了各自存在的问题。传统细胞破壁提油酯交换法需要有机溶剂提取油脂和酯交换两步实现生物柴油的制备,生产工艺复杂,生产投入较高。原位酯交换法可实现微藻生物质一步转化为生物柴油,但存在醇消耗量过大(酸催化原位酯交换)或高温高压能耗高(超临界醇原位酯交换)等问题。新型水热破壁提油酯交换法能够在不使用有机溶剂的情况下实现湿藻油脂的高效分离,但水热温度较高时油脂会与微藻其他组分反应导致油脂品质劣化,水热温度较低时难以有效破坏细胞壁导致油脂提取效率降低。绿色溶剂辅助水热法可有效降低水热温度并抑制副产物的生成,可提高湿藻油脂提取率。为实现湿藻油脂的高效、环保、低耗制备生物柴油,可进一步依托深共熔溶剂等创新绿色溶剂低耗高效绿色提取微藻油脂。

基于DFT泛函方法的煤炭热化学利用机理研究进展

煤炭在我国现阶段一次能源消费中占据主导地位,煤炭清洁高效转化是构建我国清洁低碳、安全高效的能源体系的重要组成部分。通过量子化学可获取试验方法难以测定的过渡态电子结构及几何构型等关键信息,从微观层面揭示煤炭热化学转化中有机分子释放、迁移及转化过程,为煤炭的清洁利用提供理论指导。概述了煤的结构与反应性研究中常用的量子化学计算方法的特点和作用,总结了基于密度泛函理论方法在煤燃烧污染物脱除、煤气化、煤热解及煤液化等热化学转化机理研究中的应用。重点探讨了煤燃烧中NO_(x)及重金属污染物的脱除机理、煤焦气化反应的促进机制、煤热解中含氧官能团脱除机理及煤液化中的氢传递机理。目前基于密度泛函理论方法的研究能够有效揭示某种煤、某一方面的性质与其反应中所表现出的特征,但尚缺乏对煤分子结构系统全面的认知,随相关理论认识的进一步完善,将进一步发挥微观机理研究优势,为煤炭清洁转化利用技术的研究及应用提供借鉴。

疏水深共熔溶剂在绿色化学工艺中的应用

疏水深共熔溶剂因制备简单、毒性低、热稳定性及生物降解性高,被认为是传统有毒有害有机溶剂和离子液体的潜在替代品。其良好的疏水性、高度可调的物理化学特性及其对有机和无机化合物的优异溶解能力可满足许多工业应用需求。疏水深共熔溶剂通过静电作用、离子交换和氢键的协同作用实现了对目标物的高效分离、定向催化和改性。该文总结了疏水深共熔溶剂的结构组成及其性能影响因素,综述了疏水深共熔溶剂在分离提取、气体污染物捕获、生物催化、材料改性及食品安全检测中的研究进展。疏水深共熔溶剂能够通过结构组成变化实现溶剂特性的定向调控,在宽pH范围内高选择性地提取了各种目标成分,简化了催化和改性的工艺过程,其高度的循环稳定性极大地减少了溶剂消耗量,在绿色化学工艺中展现出可替代传统溶剂的巨大潜力。但疏水深共熔溶剂各组分间的协同机制尚不明晰,仍需在后续研究中进一步阐明其作用机理,以期实现疏水深共熔溶剂的精准定制及高效应用。

低挥发分煤的成浆特性和水煤浆流变特性

为了研究低挥发份煤的制备水煤浆的性能,利用黏度计对水煤浆的温度、表观黏度、剪切应力以及剪切速率等参数进行测量和计算,分析加入5种不同添加剂后低挥发分煤水煤浆的成浆特性、最大成浆质量分数、温升特性、流变特性等性能,发现水煤浆的黏度随着质量分数的增加而升高;在黏度为1 000mPa.s时,加入不同添加剂的低挥发分水煤浆的最大成浆质量分数均在70%左右;加入不同添加剂对水煤浆的温升性能有不同影响,水煤浆的黏度随着温度的升高而逐渐降低,但是当水煤浆质量分数较高时,高温可能导致部分添加剂失效;随着剪切速率的增加,水煤浆的黏度逐渐降低,为假塑性流体.结果表明低挥发份煤具有很好的性能用于制备高浓度水煤浆.

低阶煤脱水提质技术发展现状

脱水干燥是对低阶煤进行深加工前的重要环节,介绍并比较了热空气干燥、热蒸汽干燥、微波干燥和太阳能干燥等蒸发干燥工艺,以及水热处理(HTD)、机械热压脱水(MTE)、有机溶剂脱水(DME)等非蒸发干燥工艺。蒸发干燥过程简单,设备成本较低;HTD和MTE等非蒸发干燥过程不消耗气化潜热,并能对低阶煤进行深度改性,将水分从低阶煤中不可逆地脱除,同时提高低阶煤的煤阶和热值,因此应用前景广阔。

低阶煤分级利用技术研究综述

低阶煤分级利用技术可通过热解、气化、燃烧和合成等工艺,将低阶煤转化为半焦、焦油和煤气产品,其中半焦可用于燃烧发电供热,生成的灰渣可用于水泥建材行业,焦油加氢裂解可生成液体燃料替代石油产品,煤气加工后可用于生产、生活燃气替代天然气等,实现真正意义上的油-气-电-化-热一体化。目前,低阶煤的分级利用技术包含低阶煤完全气化、部分气化分级利用技术和低阶煤热解分级利用技术,通过对三类技术的实现路径和方法的分析认为:低阶煤将是今后我国能源的主要开发利用方向;低阶煤分级利用技术由于集节能、环保、经济于一身的优点,为我国煤炭资源的高效利用开辟了新的路子;低阶煤热解分级利用技术因工艺简单、反应要求低、能效高、污染少等优势将成为今后实现规模化产业应用的重点,发展前景非常可观。

工程流体力学课程引入“CFD技术”的教学改革与运用

工程流体力学是一门涉及多学科知识,概念抽象,公式繁多,但又与实际工程存在紧密联系的专业必修课。为使学生直观形象地理解工程流体力学的知识点,该文将CFD技术融入该课程的教学,并给出了黏性流体与理想流体、伯努利方程运用两个知识点的具体讲解过程。利用CFD技术的优势,将流体的实际运动状态图像化展示给学生,激发了他们的学习兴趣,也提升了教学效果。同时,通过让学生动手操作具体实例,激发了学生的学习热情,有利于培养学生应用所学知识解决复杂工程问题的能力。

锡盟褐煤干燥和重吸收特性的实验研究

针对内蒙古的锡盟褐煤,采用快速水分干燥仪模拟恒温蒸发干燥过程。利用扫描电镜测试发现干燥后的煤样表面形貌有所变化,出现断裂、粉化等现象。选择不同的干燥温度（70、100、120℃）、粒径（0.5~0.6、0.6~1.6、1.6~4 mm）、干燥时间（2、3.5、9、30 min）研究该褐煤的干燥和重吸收特性。发现干燥过程主要受温度、粒径的影响;而重吸收水分主要取决于最终水分含量、孔隙结构的破坏情况、粒径和环境湿度变化。将干燥过程的实验数据与常用的干燥方程进行拟合,其中Modified Henderson and Pabis模型拟合效果最好。并应用Fick扩散模型和Arrhenius经验公式计算得到该褐煤恒温蒸发干燥过程的有效扩散系数和活化能。

城市污泥特性及其干化技术

通过污泥特性指标介绍了城市污泥的特点,介绍了常用的污泥干化技术以及三种具有代表性的污泥干化设备,总结了干化污泥的终端处理方式及其发展趋势。污泥干化使污泥的终端处理方法多元化、简便化。土地利用和能源化利用被认为是干化污泥终端处理方式的发展方向。同时,一些新污泥处理技术(如低温热解、污泥气化、污泥水煤浆等)的应用范围也渐渐地扩大。

石油焦的成浆性及水焦浆的流变性和稳定性

对某石油焦在加入不同添加剂后的成浆特性以及水焦浆的温升特性、流变特性和稳定性进行了实验研究。加入不同添加剂后各浆样的定黏浓度均在70%左右,石油焦成浆性良好;水焦浆的表观黏度随温度的升高而降低,随浓度的升高而增大;水焦浆的流变特性和稳定性在不同的添加剂下呈现出较大的差别,当使用亚甲基萘磺酸钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠(NSM)和亚甲基萘磺酸盐甲醛缩合物(NC)添加剂时,水焦浆呈胀流性,且稳定性差。当使用木质素磺酸盐(LS)和石油磺酸盐(PS)时,水焦浆在较高浓度下呈假塑性,且稳定性较好。浆体浓度越大,稳定性越好。

配煤对水煤浆性质的影响

通过对石港、小屯、兖州、黄陵4种煤进行单煤制浆及不同比例2种煤的配煤制浆实验,研究配煤制浆对水煤浆的成浆性、流变性及稳定性的影响。单煤的成浆性研究表明:不同煤种成浆浓度有差异,氧碳比低的煤种成浆性较好,最大成浆浓度较高;水煤浆在一定浓度范围内具有剪切变稀的非牛顿流体特性,且浓度越高剪切变稀特性越明显。配煤制浆中,由于煤种间的相互作用效果不同,同一种煤与不同的煤分别相配,以及配比的不同,对水煤浆的流变性及稳定性影响不同;配煤制浆对浆体的成浆性影响具有明显的非线性特点,实验中配煤制浆的实际成浆浓度和线性加权平均得到的最大成浆浓度间最大相差1.82个百分点。稳定性试验表明,在正常的水煤浆浓度下,无论是单煤还是配煤制取的水煤浆,20天后析水率都比较合理,在15%以下。不同的煤种配煤制浆后对稳定性有不同的影响。

内蒙古褐煤的成浆特性

利用阴离子型水煤浆添加剂对2种内蒙古褐煤水煤浆的成浆浓度、流变特性及温升特性进行了研究。实验结果表明:在加入不同添加剂下,2种褐煤水煤浆成浆浓度均较低,在表观黏度为1.0 Pa s下最大只有52.06%,水煤浆的表观黏度均随浓度的增加而增加;在低浓度时,表观黏度随剪切速率变化不大,接近牛顿流体的特征;高黏度时,表观黏度随剪切速率增加而降低,呈现假塑性流体特征;在20～50℃温升范围内,两种褐煤水煤浆表观黏度随温度升高而降低。加入亚甲基萘磺酸盐复合物添加剂后,两种褐煤水煤浆的成浆浓度最高,且在温升范围内表观黏度降低最大;加入木质素磺酸盐添加剂后,水煤浆的表观黏度随剪切速率变化最大。两种褐煤变质程度略为不同,较高变质程度褐煤的成浆特性要优于低变质程度褐煤。

低品位热源干燥低阶煤技术研究进展

脱水提质可提高低阶煤在工业应用(气化、液化和作为固体燃料)中的价值。对目前国内外低阶煤的烟气、蒸汽干燥工艺以及新型的过热蒸汽干燥工艺进行了分析比较。其中烟气干燥工艺使用高温烟气作为中间介质,直接干燥为主,存在自燃和爆炸问题;饱和蒸汽干燥工艺通过间接回转管式干燥器间接加热,废气夹带的粉尘较少,对除尘设备要求较低;过热蒸汽干燥包括内部热循环的流化床蒸汽干燥工艺(WTA)、加压蒸汽流化床干燥工艺(PSFED)等,具有高能效、高热效、安全等优点。国内的低阶煤干燥主要采用高温烟气直接干燥法。

能源动力类专业虚拟仿真实验设计与实践

根据能源与动力工程专业课程体系特点和培养计划安排,以"一个核心、两个重点、三个支撑"为虚拟仿真实验教学建设思路,构建了包括入门认知级、设备实践级、系统实践级和创新实践级的四层次虚拟仿真实验教学内容,并以火电机组全工况仿真实验和锅炉送风系统仿真实验为例进行了具体实验流程设计介绍。

煤质特性与配煤对成浆性的影响

针对煤种理化特性参数对煤成浆性的影响,对多种具有代表性的煤进行了制浆研究,并分析了煤种的内水含量、灰分、氧含量和可磨性系数等因素与煤种成浆性间的关系.结果表明:煤种的成浆性是由多种因素决定的,煤种的成浆浓度随着内水含量的升高而降低;随着灰分的增加,煤种的成浆浓度总体呈现上升的趋势;随着氧含量的增加,煤种的成浆浓度降低;随着可磨系数的增加,煤种的成浆浓度呈上升趋势.上述几种因素之间的关系比较复杂,不能简单地用一种影响因素分析某个煤种的成浆性;由于各种单煤的性质均不相同,混合后的不同煤种在成浆过程中相互影响,因此配煤成浆性呈现出非常复杂的非线性特征.

煤泥掺烧的燃烧特性实验分析

本文采用STA409PC热重分析仪对煤泥与中煤掺烧特性进行实验研究,通过改变掺混比例和氧浓度,对样品的TG和DTG曲线进行分析,计算了可燃性参数、稳燃性系数和综合燃烧特征参数。结果表明,随着掺混比例的增加,主要燃烧特征参数总体呈下降趋势;随着氧浓度增大,主要燃烧特征参数大体呈增大趋势。

工程流体力学课程的线上线下混合式教学改革与实践

线上线下混合式教学结合了在线教学和传统教学的优势。该文以贵州大学能源与动力工程专业工程流体力学课程为例,介绍了基于线上线下的“课前线上预习+课堂线下讲解讨论+课后线上复习”的课程教学模式,以及过程性评价和期终评价相结合的课程考核方式。结果表明,课程实施的线上线下混合式教学能有效地激发学生的学习热情,有利于培养学生解决复杂工程问题的能力。

基于Trnsys冷热电联供系统性能研究

本文基于Trnsys软件,搭建了贵州某工业园区的天然气冷热电联供(combined cooling heating and power, CCHP)系统的仿真模型。通过对比额定工况下的仿真结果与设计工况的主要参数,验证了模型的准确性,为后续的分析和优化奠定了基础。对额定工况下的循环进行热力学计算,并根据计算结果分析了各循环设备的(火用)损失和(火用)效率。分析结果表明:系统维持90%负荷率工作时,可获得最高的(火用)效率。利用吸收式热泵排出的低温烟气制取生活热水,可提高系统0.32%的(火用)效率。

水热提质条件下褐煤脱氧过程的量子化学研究

水热脱水提质能够有效地脱除褐煤等低阶煤内部水分与含氧官能团,提高褐煤的煤阶及应用价值。选用褐煤的简化含氧模型化合物苯甲酸和苯甲醛,在分子水平上对褐煤的脱氧反应机制进行研究。采用量子化学B3LYP/6-31G(d)密度泛函数方法,得到水热提质条件下反应过程中各反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型和能量变化,进而得到反应过程的热力学和动力学参数。计算结果表明:在水热提质的压力条件下,苯甲酸脱羧基的反应能自发进行,而苯甲醛脱羰基的反应在较低温度时是热力学禁阻的,需要约500K以上时才是热力学可行的。同时,脱羧反应的活化能小于脱羰反应的活化能,说明羧基的反应活性强于羰基,脱除难度较低,所以CO2的生成温度低于CO。

新型钝体式燃气灶数值模拟研究

目前,燃气灶的燃烧热效率较低,且烟气中CO等有害气体含量偏高。将小圆锥形钝体加装在直火型燃气灶火孔处,构成新型钝体式燃气灶,并采用商用CFD软件对2种燃气灶的燃烧过程进行冷态和热态数值模拟,得到燃气的流场、燃烧过程的温度场和CO组分气体的质量分数分布。计算结果表明,钝体的存在可以促使燃气流在其尾部形成回流区,强化燃气的燃烧和燃尽过程。与原结构相比,新型燃气灶燃气出口速度增加24%,CO质量分数降低12.8%,验证了燃气灶改造方法的有效性。