CO_(2)/C_(3)H_(6)O在金属氧化物耦合吡咯氮生物炭表面的共/竞吸附机理研究

本研究采用密度泛函理论,通过比较吸附量、吸附能以及态密度和电荷差分密度的分析,探究了不同金属氧化物耦合吡咯氮生物炭(CN5@MOx,MOx=ZnO、CaO、Na2O)表面CO_(2)与C_(3)H_(6)O(CO_(2)&C_(3)H_(6)O)的吸附机理。首先从CO_(2)/C_(3)H_(6)O单组分方面计算了其在CN5@MOx表面吸附量和吸附能,计算结果表明,在333 K、100 kPa时CN5@Na2O表面对CO_(2)/C_(3)H_(6)O单组分吸附量分别为3.65、15.34 mmol/g,吸附能分别为-145.86、-132.47 kJ/mol,均高于CO_(2)/C_(3)H_(6)O单组分在CN5@CaO及CN5@ZnO表面吸附。得出Na2O掺杂吡咯氮生物炭对CO_(2)/C_(3)H_(6)O单组分吸附效果最优。进一步研究了CO_(2)&C_(3)H_(6)O在CN5@MOx表面共/竞吸附及机理。计算结果表明,CO_(2)&C_(3)H_(6)O在CN5@Na2O、CN5@CaO、CN5@ZnO表面吸附存在临界温度(分别为333、353、393 K),超过临界温度以后CO_(2)&C_(3)H_(6)O共存体系在CN5@MOx表面吸附量较CO_(2)/C_(3)H_(6)O单组分有所提高。CO_(2)&C_(3)H_(6)O在CN5@Na2O、 CN5@CaO、 CN5@ZnO表面吸附能分别比CO_(2)或C_(3)H_(6)O单组分吸附时至少高141.59、112.77、31.75 kJ/mol,CN5@MOx表面对CO_(2)和C_(3)H_(6)O的吸附表现为协同促进作用,且CN5@Na2O对CO_(2)&C_(3)H_(6)O共同吸附效果最佳。采用电荷差分密度和态密度分析CO_(2)&C_(3)H_(6)O在CN5@MOx表面协同吸附作用机理,得出CO_(2)的吸附作用力是通过C_(3)H_(6)O与CO_(2)的间接相互作用产生的,Na2O中Na与C_(3)H_(6)O电子云重叠,发生电荷转移,增强了两者间相互作用力,CN5@Na2O表面C_(3)H_(6)O与CN5在p轨道主要共振峰结合能较CN5@ZnO低了3.43 eV,使得C_(3)H_(6)O在CN5@Na2O表面吸附最稳定。

掺烧氨对煤粉不同燃烧阶段NO生成特性的影响

现阶段我国主要的发电方式仍是火力发电,随着“双碳”战略的提出,燃煤电厂的降碳势在必行。氨作为无碳富氢燃料,与煤掺烧能有效降低电厂的碳排放,但由于氨的富氮特性,增加了氨煤混燃过程中NO排放高的风险,因而探究氨煤混燃NO生成特性十分必要。煤粉燃烧可以分为挥发分燃烧和煤焦燃烧两个阶段,当氨掺入后,氨对挥发分燃烧和煤焦燃烧过程中NO排放的影响规律目前尚不明晰,为了探究氨对煤粉不同燃烧阶段NO排放特性的影响,采用高温管式炉系统,研究不同温度(1200℃~1400℃)和不同掺氨比(0%,1%,2%,4%,6%,8%,10%)条件下氨煤耦合燃烧和氨煤分离燃烧对NO排放特性的影响。结果表明:氨煤耦合燃烧与氨煤分离燃烧两种不同燃烧方法下NO生成量均随温度的升高和掺氨比的增加而增加,通过对比发现,分离燃烧中氨耦合挥发分燃烧与氨耦合煤焦燃烧NO生成量均小于氨煤耦合燃烧NO生成量。进一步计算氨煤分离燃烧相对于氨煤耦合燃烧NO变化率,发现分离燃烧NO生成总量整体上低于耦合燃烧NO生成总量,在不掺氨时,分离燃烧相对于耦合燃烧对降低NO排放的效果更显著,降低幅度最高为55%,而随着掺氨比的增加,各工况下分离燃烧对于降低NO排放的程度有所降低,但整体上相较于耦合燃烧,分离燃烧仍有效降低了NO排放。进一步分析不同温度下掺氨比为0%,4%,10%工况条件下,分离燃烧和耦合燃烧中燃料-N到NO的氮转化率变化趋势,发现在不掺氨时,分离燃烧相较于耦合燃烧燃料-N到NO的氮转化率降低显著,而随着氨的掺入,分离燃烧与耦合燃烧的氮转化率差距逐渐缩小,但整体上分离燃烧氮转化率仍然低于耦合燃烧氮转化率。

鱼雷罐罐体温降与内衬厚度关系特性分析

以某钢厂320 t鱼雷罐为研究对象,利用Fluent软件建立三维传热数学模型,考虑罐体物性参数随温度变化的非线性、辐射的非线性等因素,模拟实际生产状况下鱼雷罐罐体及罐壳的温度场,分析鱼雷罐内衬温度分布随时间的变化关系及工作层厚度对温降的影响。结果表明:鱼雷罐外壳温度随时间的增加而降低;初始状态时,罐体两端椎体部位温度高于中间部位的温度,14 h后内罐体椎体部位温度下降速度大于中间部位温度下降速度,这是由于罐体两端椎体部位内衬厚度小于中间部位内衬厚度,热量传递快;沿厚度由内向外方向上,温度下降幅度愈来愈小。比较模拟计算结果与现场测量的罐体外表面温度,两者吻合较好,最大误差仅为1.32%。

重度乳磨牙下沉2例

乳牙下沉是指乳牙咬合面高度低于牙列咬合平面,其中多数发生于乳磨牙,以下颌多见。重度乳磨牙下沉临床比较少见,治疗难度也大。本文报道2例重度乳磨牙下沉患者,并结合文献加以分析讨论。

氨煤混合燃烧NO生成特性的实验研究

氨作为一种富氢无碳含氮燃料,与煤粉混合燃烧在有效降低煤电CO_(2)排放的同时,增加了NO的生成途径。为实现氨煤低氮燃烧,该文在氨煤混燃理论燃烧放热量固定的条件下,利用高温管式炉进行氨煤混合燃烧实验探究掺氨比(0%~10%)、温度(1000~1500℃)对氨煤共燃NO生成特性的影响。结果表明,氨的掺混能够促进NO的生成与单位质量燃料NO释放量,降低燃料N向NO的转化率。随着掺氨比升高,NO的释放量逐渐增加,在同一掺氨比工况下,随着温度的升高,NO的单位质量燃料释放量先增加后降低。掺氨比为0~2%时,燃料N到NO的转化率随温度的升高逐渐降低;掺氨比为4%~10%时,燃料N到NO的转化率随温度的升高呈先增加后降低的规律;在1200℃时,各工况下转化率达到峰值。结果可为氨煤混合燃烧N转化机理提供理论支撑。

氧浓度对氨煤混燃高温还原区NH_(3)/煤焦/NO异相还原的影响

在煤粉炉中掺入无碳燃料氨可有效降低火电CO_(2)排放,近几年引起了越来越多的关注。然而,氨混烧增加了NO_(x)生成途径,研究氨煤混烧过程高温还原区NO的还原机理对实现氨煤混燃低氮排放尤为关键。高温还原区并非无氧环境,探究还原区微氧对未燃氨耦合煤焦还原NO的影响机理十分必要。利用高温水平管式炉研究了O_(2)体积分数(0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对NH_(3)/NO均相以及NH_(3)/煤焦/NO异相还原的影响机理,温度在1373~1773 K。研究结果表明,高温无氧环境下,随着温度升高,NH_(3)均相还原NO的效率增加;当温度高于1573 K时,NH_(3)均相还原NO随温度的升高略微降低,未燃氨对NO的最佳还原温度为1573 K。而煤焦的存在显著提高了高温下NH_(3)还原NO的效率,且将NO的最佳还原温度拓宽到1673 K,煤焦与NH_(3)对NO的还原表现为协同促进作用。相对于无氧条件,O_(2)体积分数在2.0%、温度不高于1500 K时,微氧促进了还原性自由基NH_(2)/NH的生成,对NH_(3)/NO的均相还原表现为促进作用;进一步升高温度,有利于体系内NH_(2)/NH的氧化,使得有氧条件下NH_(3)均相还原NO的效率低于无氧条件。NH_(3)/煤焦/NO的异相还原体系中,当温度不高于1473 K以及O_(2)体积分数不高于0.5%时,微氧条件下的NO异相还原效率高于无氧条件;但当O_(2)体积分数和温度的进一步提高,NHi与OH/O等氧化性自由基的氧化反应相较于NHi/煤焦还原NO过程的速率更快时,NH_(3)/煤焦/NO异相体系内NO的还原效率降低,表明存在促进高温还原区NH_(3)/煤焦异相还原NO的最佳O_(2)体积分数。

Fe对高温还原区煤焦/NH_(3)还原NO的影响

利用高温管式炉实验系统,研究了高温还原性气氛下煤焦与矿物质Fe对氨气还原NO的影响,其中煤焦包含原煤焦、脱矿煤焦和浸渍铁煤焦三种。结果表明:在均相还原中NO还原效率随着氨氮体积比(V(NH_(3))∶V(NO))的增加而增加;1000℃~1300℃温度范围内,随着温度的升高,出口NO浓度显著降低,1400℃~1600℃温度范围内,出口NO浓度呈现先增加后降低的趋势;原煤焦参与NH_(3)异相还原NO反应中出口NO浓度较NH_(3)均相还原NO反应中出口NO浓度低,这是由于原煤焦协同NH_(3)促进NO的异相还原;相对于原煤焦而言,脱矿煤焦对NH_(3)还原NO的促进效果更显著,并且NH_(3)协同脱矿煤焦对NO异相还原的促进作用随着温度的升高而增强;浸渍铁煤焦对NH_(3)还原NO的过程表现为抑制作用,并且在1500℃下抑制作用更为明显,其原因为铁与氨基结合为含铁络合物,降低了体系用于还原NO的NH_(2)/NH自由基浓度。

氨法烟气脱硫SO_2吸收传质系数研究

喷淋塔氨法脱硫技术被广泛应用于净化烟气的SO_2,传质系数是喷淋吸收塔重要的设计和运行参数,但目前文献中有关氨法脱硫传质系数的报道很少,还有待进一步研究。在喷淋塔中对氨法脱硫SO_2吸收传质过程进行了实验研究,结合对液滴和塔壁液膜运动的计算,得到不同实验条件下SO_2的吸收传质速率,并建立了氨法脱硫SO_2吸收传质系数表达式。该传质系数包含浆液pH、烟气流速ug和液气比L/G等主要参数,能够反映不同pH、ug和L/G条件下SO_2在单位气液接触面积上的传质速率。对比验证结果表明,该传质系数计算得到的SO_2吸收传质速率与实验值之间的相对误差小于±12%,二者能够较好地吻合。建立的传质系数表达式能够为喷淋塔氨法脱硫的优化设计和运行提供理论参考。

氨煤混燃过程中NH/煤焦/O_(2)异相体系N氧化的分子机理

为了实现双碳目标,降低煤电碳排放势在必行。无碳燃料氨与煤混烧被认为是降低火电碳排放的有效途径之一。而氨作为N源,增加了氨煤混燃NOx排放量升高的可能性,因此,深入研究氨煤混燃NO生成机理对实现氨煤混燃低碳低氮燃烧十分关键。采用量子化学方法探究了当NH3以NH形式存在时氨煤混燃N的氧化机理,并采用波函数分析NH和O_(2)在煤表面的吸附行为。计算结果表明,NH在C5表面吸附形成中间体IM1的过程为放热过程,放热量高达754.79 kJ/mol,且C原子为电子供体而失电子,NH为电子受体而得电子,促进C—N键键合。进一步探究O_(2)以不同方式吸附时NH/煤焦/O_(2)体系的反应机理,得出NH/煤焦/O_(2)共燃体系首先发生NH在煤焦表面的氧化,随后煤焦表面残余氧或体系中O_(2)将煤焦-N进一步氧化。NH/煤/O_(2)异相体系中NH通过不同反应路径生成氧化产物NO、NO_(2)和HNO,对应决速步能垒分别为120.67、323.37和193.50 kJ/mol,说明氨-N/煤-N生成NO的过程更易进行。动力学结果表明,各温度下生成NO的决速步速率明显高于NO_(2),且随着温度升高,生成NO的决速步速率与HNO的逐渐接近。NH氧化产物释放后,残留在煤焦表面氧进一步与C结合成CO释放,实现了共燃体系氨燃料中N和煤粉中C的氧化。随后煤焦-N与体系中O_(2)发生异相氧化,实现煤焦-N向NO的转化。在微观层面揭示了氨燃烧生成NO过程中重要过渡产物HNO形成的分子机理,明晰了另一氧化产物NO_(2)的生成路径,为发展氨煤的混合燃烧机理提供理论支撑和数据参考。

氨煤混燃NO生成机理研究

以氨煤混燃为研究对象,研究了不同温度,不同掺氨比(氨气完全燃烧释放的热量在总热量中所占百分比)对NO生成特性的影响。研究结果表明:温度与掺氨比对NO体积分数有显著的影响,在温度为1000℃和1100℃工况下,氨气的加入会抑制NO的生成;随着温度的升高,氨燃烧性能增强,促进了燃料-N到NO生成,使得温度在1200℃时,NO生成量随着掺氨比的增加而增大;当温度进一步升高至1300℃以上时,未燃氨协同煤焦对NO的还原作用增强,表现为NO生成量随掺氨比的增加呈现先增加后降低的规律;温度在1200℃时,单位质量燃料的NO释放量随着掺氨比的增加而增加;在研究的其他温度区间中,单位质量燃料的NO释放量随着掺氨比的增加而减少;煤粉燃烧中掺入氨气会大幅度降低燃料-N到NO的转化率,不同温度和不同掺氨比对燃料-N到NO转化率的影响不同。

基于改进U-Net的壁画颜料层脱落病害区域提取

颜料层脱落区域的提取是壁画科学保护和修复的重要环节,由于标准U-Net在传播过程中低维的细节信息逐渐减弱,使得病害区域提取精度受到限制。因此,本文提出一种改进型U-Net网络,用于壁画颜料层脱落病害区域提取。首先,通过影像裁剪和预处理得到青海省瞿昙寺壁画图像数据集。其次,在编码层中引入空间金字塔池化层,构建一种低维特征信息保留结构。同时,在解码层中通过池化索引上采样,减少图像边缘信息在反卷积过程中的损失。最后,在瞿昙寺壁画图像数据集上进行验证。结果表明,改进U-Net方法在IoU和F1-Score两项评价指标上的均值分别达到82.7%和90.5%,优于SegNet及标准U-Net,证明了改进U-Net网络模型对壁画颜料层脱落病害区域提取的有效性,可为壁画保护现状调查提供依据。

钙对氨煤混燃高温贫氧区NH协同煤焦还原NO影响机理

氨煤混燃可有效降低火力发电中CO_(2)排放,但氨作为N源与煤混烧时会增加NO_(x)排放,探究氨煤混燃过程中NO还原机理对实现氨煤混燃低氮排放非常必要。采用密度泛函理论探究氨煤混燃高温贫氧区内NO还原机理,进一步分析煤中重要矿物质钙对NH_(3)协同煤焦还原NO的影响。理论计算结果表明,高温贫氧区内氨基/煤焦可将NO通过形成NNH、N_(2)O等重要过渡中间产物进而还原成N_(2),NH协同煤焦还原NO中NNH的形成需克服438.49 kJ/mol能垒,成为体系反应决速步。矿物质钙不利于NH和NO在煤焦表面吸附,降低二者在煤焦表面的吸附能约187.09 kJ/mol。煤焦表面顶部Ca存在下NH还原NO可通过生成中间产物NNH(路径1)和N_(2)O(路径2)2种路径实现,路径1决速步能垒为636.41 kJ/mol,较NH/煤焦/NO体系的决速步能垒高出197.92 kJ/mol;Ca参与下路径2中决速步N_(2)O自由基的形成需455.74 kJ/mol,较NH/煤焦/NO体系的决速步能垒高出17.25 kJ/mol,2条路径均表明金属矿物质钙抑制了NH/煤焦对NO的还原。Ca的存在增强了NNH基团与煤焦表面结合能,使得顶部钙催化作用下路径1较路径2抑制作用更强。采用过渡态理论计算了Ca参与前后NH/煤焦/NO体系决速步动力学参数,结果表明,顶部钙参与下NH协同煤焦还原NO的速率低于无钙参与体系NO的还原速率,且路径1中NH协同煤焦还原NO速率比路径2更低,确定了顶部钙催化作用下路径1较路径2抑制作用更强,动力学结果与热力学结果一致。

O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧NO排放特性

在沉降炉上对O_2/CO_2气氛下超细煤粉(0~20,μm)、大粒径煤粉(70~100,μm)以及二者混合煤粉NO的生成特性进行了研究,结合红外光谱分析研究了煤焦表面含氧官能团与NO生成之间的关系.结果表明:随着挥发分析出燃烧和煤焦燃烧的进行,NO沿炉子长度方向分布呈现为"M"型.入口气氛中氧体积分数提高,NO生成速度加快,入口附近NO体积分数峰值提高,炉子出口附近NO体积分数并未同步提高.煤粉粒径分布不同,沿炉子方向NO分布曲线形态不同,NO峰值出现位置发生改变.入口氧体积分数不同,煤焦表面含氧官能团生成规律不同,煤焦表面含氧官能团增加,有利于降低NO的生成.

2016年12月8日新疆呼图壁县M_s6.2地震前热红外亮温异常分析

以2016年12月8日新疆昌吉州呼图壁县M_s6. 2地震为实际研究对象,选择FY-2E静止气象卫星每小时亮度温度产品数据,利用功率谱相对变化法提取出地震前后亮温异常时空变化.然后,提出了时间窗口移动平滑方法来提取热红外异常指数,利用该指数提取了地震前后地表热红外异常的时空分布.经对比分析,发现2种方法均能有效提取出地震前后亮温异常变化情况,并且其变化发展的趋势相类似,但热红外异常对应的发生时间和持续周期则有所差异.综合2种方法可知,新疆呼图壁县M_s6. 2地震发生30 d之前存在一个持续时间长达10 d以上的热红外异常增温期,然后在临震时又有一个热红外异常增温期,其趋势呈逐渐增强,在震后的数天内达到峰值,然后逐渐减弱消失.

掺氢对乙烯/空气扩散火焰碳烟生成影响的数值研究

采用CoFlame程序模拟乙烯/空气扩散火焰中掺氢对碳烟生成的影响。利用含有碳烟前驱物的气相反应机理及其复杂的热特性与输运特性耦合碳烟模型,获得火焰温度、碳烟体积分数、碳烟重要组分摩尔分数及描述碳烟生长过程重要参数的分布,分析氢气的化学效应、稀释效应及热效应对碳烟生成的影响。结果表明:掺氢乙烯火焰温度变化不大,氢气的热效应(与温度改变有关)不是影响碳烟生成的主要因素;掺氢可有效降低碳烟前驱物乙炔、苯和芘的摩尔分数,进而降低碳烟的成核速率、表面生长速率、凝结速率和数密度,最终抑制碳烟的生成。

金属氧化物与掺氮生物质协同吸附CO_(2)机理

目前吸附材料众多,如沸石、MOFs、聚合物等,而生物质具有分布广泛、低成本、可再生和净零排放等优点成为研究热点。已有研究表明掺氮有利于提升生物质炭对CO_(2)的吸附性能,金属矿物质可对生物炭改性,增大生物炭表面有效吸附面积。但何种氮基团对于生物质炭表面CO_(2)吸附性能影响显著仍未清晰,金属矿物质与富氮改性协同作用下生物质炭表面CO_(2)的吸附特性尚未明晰。基于此,采用量子化学理论计算研究了不同含氮基团生物质炭表面CO_(2)的吸附机理,系统探究了不同金属氧化物(MgO、CaO)及其耦合掺氮生物炭对CO_(2)吸附的影响机理。结果表明,各含氮基团生物质炭不同吸附方式中,含N-X生物质炭对CO_(2)吸附作用最强。分析CO_(2)在MgO与CaO体系中O-Top、Hollow和Bridge三种不同吸附方式,得出CO_(2)以O-Top方式吸附于CaO体系中的吸附能最大,相同吸附方式下较MgO对CO_(2)的吸附能高92.22 kJ/mol。相较MgO,CaO中O对CO_(2)中C的作用更强,电子云重叠区域更大,电荷转移更多,与CO_(2)分子间的作用引力更强。进一步研究发现含N-X生物质炭与CaO耦合对CO_(2)吸附有一定协同促进作用,较单独含N-X生物质炭和CaO而言,二者耦合对CO_(2)的吸附能分别提升了136.81和0.87 kJ/mol。本研究为高质含碳化学品的制备提供了理论支撑。

烟气再循环率对主燃区燃料N转化率的影响

采用CHEMKIN软件构建了两段PFR反应器模型,研究了主燃区空气系数、烟气再循环率和温度对NO_(x)排放的影响。空气系数增加,燃料N转化率提高;当烟气再循环率较低时,增加空气系数会明显提高燃料N转化率。随着烟气再循环率增加,燃料N转化率降低。温度对NO的排放有着较大的影响,温度升高,燃料N转化率提高。在反应器进口段,挥发分对NO生成有很大的促进作用,在反应器中段焦炭燃烧是影响NO生成的最主要反应,反应器末段煤烟对NO起还原作用。

CaO与K_2HPO_4·3H_2O协同作用下纤维素的热解研究

利用热重-质谱(TG-MS)技术研究CaO与K_2HPO_4·3H_2O单独及协同作用下纤维素的热解过程,着重研究纤维素热解过程中H_2、CH_4等产物在不同条件作用下的变化。结果表明:加入CaO,纤维素热解过程中H_2、CO析出量增多,CH_4、CO_2等气体析出量降低;CaO会固定纤维素热解过程中产生的酸类产物及其前驱物等,从而降低271～465℃区间CO_2的析出量,并使CO_2在560～721℃区间继续析出;加入K_2HPO_4·3H_2O,H_2、CO析出量降低,CH_4、CO_2等气体析出量增加,K_2HPO_4.3H_2O可显著改变热解反应历程,如促进苯环形成反应发生;混合加入CaO与K_2HPO_4·3H_2O,相对于单独添加K_2HPO_4·3H_2O,其热解起始失重过程较为缓和,多数气体生成量增加,CaO与K_2HPO_4·3H_2O在热解过程中产生较强的协同作用。

基于组合核函数的高校经济困难生分类

为进一步提高高校资助工作的精准度,构建基于组合核函数的支持向量机(SVM)高校经济困难生分类模型。根据在校生的消费数据、人员信息及历史资助信息抽取样本特征,利用径向基(RBF)核函数的局部拟合能力及多项式核函数的泛化能力,构建基于RBF核函数及多项式核函数的组合核函数SVM分类模型;采用多重网格搜索法训练模型获取最优核参数和组合核函数的权系数,并对高校经济困难生进行分类预测。实验结果表明:采用构建的模型可对高校经济困难生进行分类预测,与单核核函数SVM、逻辑回归模型、最近邻算法(KNN)相比,其分类准确率显著提升;使用融合特征可增加不同类别样本数据的差异性,有助于提高分类准确率。

高温陶瓷除尘器粉尘捕集特性研究

建立了陶瓷除尘器气体流动和粉尘运动的数学模型,利用FLUENT软件对烛状陶瓷管除尘器内部气体流动特性和除尘特性进行分析。模拟结果表明,含尘气体流量增加,除尘器压强增加;含尘气体流过多孔介质区域的压强与过滤流速呈线性关系;含尘气体流量增加,粉尘颗粒捕集时间缩短,粉尘粒径越大捕集时间越长;含尘气体流量增加,陶瓷管上部的颗粒沉积占比增多;粉尘粒径增大,陶瓷管上部的颗粒沉积占比减少,下部的颗粒沉积占比增多。