气流床气化炉中煤气化熔渣的结晶行为研究进展

煤气化是实现煤炭从燃料向原料转变,推进煤炭清洁高效利用的重要途径之一。气流床气化技术是目前的主流气化技术,气化炉的稳定运行要求液态熔渣应具有良好的流动性。排渣过程中的熔渣结晶行为会导致熔渣流动性变差,是造成气化炉非正常停车的主要原因。总结了影响熔渣流动性的主要结晶特征及研究结晶行为的关键——结晶动力学的研究现状。论述根据结晶行为判断结晶机制并选择合适的结晶动力学模型的方法。为获得更准确的结晶行为数据,总结多种结晶检测手段的原理和特点并分析了根据研究重点、仪器特性与熔渣特性选择合适结晶行为的检测手段。最后,论述了化学组成与操作条件对结晶行为的影响。研究发现不同晶体之间结晶机理差异明显,同一化学组成对不同晶体结晶行为的影响不同。当限定熔渣化学组成所处相区时,化学组成与操作条件对第一相结晶矿物质结晶行为的影响更具规律性,可为调控结晶行为提供更准确指导。研究结果与相图结合或建立简单易得的预测模型能更好指导熔渣结晶行为调控。目前,结晶行为研究主要依赖试验手段,后续研究可结合相场模拟与分子动力学模拟等方法,深入挖掘结晶机理,并考察气化炉内温度场、流场等因素对结晶特性的影响。

粗盐提纯实验中课程思政元素的发掘与实践

无机化学实验课程是高等院校化学、化工、材料等专业的第一门必修实验课程,授课对象恰逢人生观和价值观形成的黄金时期,处于思政教育引导的关键阶段。因而,在该课程中发掘思政元素并尝试融入教学对推进课程改革,落实全程育人和全方位育人具有重要意义。本文以粗盐提纯实验为例,通过实验预习环节、实验讲解环节和实验进行环节三部分对思政元素进行挖掘和梳理,在传授知识技能的同时融入了爱国教育、科研精神、可持续发展观和团队精神,实现了思政教育和专业教育的协同育人功能。

高等学校有机化学课程教学存在问题及应对策略

基于《有机化学》课程特点和教学中存在的问题,围绕学习兴趣激发、科研创新意识培养和教学质量提高,有机化学教学团队从整合教学内容、改革教学方式和革新考核方式三个方面进行积极探索。研究结果表明,经过系统改革,学生学习兴趣和主动性得到了显著的提升。同时,学生在化学化工领域的科研创新意识也得到了培养,为其他理论课程学习打下坚实基础,也对课程目标的达成形成了有力的支撑。

高钠煤气化过程中的灰化学研究进展

煤气化是发展煤基大宗化学品及清洁燃料的关键技术,也是实现双碳目标的重要途径。准东高钠煤中碱金属钠含量高,气化过程中碱金属钠释放造成严重的灰释放问题,因此,探究准东高钠煤在气化过程中灰沉积、结渣机理及煤灰流动性对准东煤的清洁高效利用具有重要意义。鉴于此,综述了近年来气化过程中高钠煤的灰化学研究最新进展。总结了煤中钠的赋存形态及含量,阐明了气化过程中钠的迁移转化机制及钠释放导致气化炉受热面造成的灰沉积、结渣问题。由于高钠煤中钠释放主要受气化温度的影响,因此成灰温度不宜高于500℃。气化过程中易生成熔点低的含钠矿物质,降低高钠煤煤灰熔融温度。高钠煤中钙、铁含量高时,煤灰中钙长石及钙铝黄长石在高温下生成低温共晶体、Fe^(2+)与煤中矿物质反应形成低熔点尖晶石均是加剧煤灰熔融的重要原因。同时,热转化过程中气氛对高钠煤中矿物演化具有一定影响。高钠煤灰的熔融区间窄,熔融速率快,表明高钠煤灰流动性强,由于Na+的离子势较低,O_(2)^(-)被Si^(4+)夺取,导致桥氧键断裂成非桥氧键,熔渣网格结构解聚,黏度降低,其熔融机理符合“熔融-溶解”机理。降温过程中晶体的析出对黏度的影响至关重要。Na_(2)O的引入降低了熔渣析晶体温度,改变晶体类型,同时降低熔渣的黏滞活化能及结晶能力。

油页岩添加对准东高钠煤灰熔融行为影响的研究

准东煤中碱金属钠的含量高,在气化过程中生成的飞灰导致换热器积灰、腐蚀等问题的发生,对气化炉的安全稳定运行带来极大的挑战。煤灰的熔融行为是阐明飞灰沉积行为的重要参数,选取含Si、Al较高的油页岩为添加剂,研究了油页岩添加对准东高钠煤灰熔融行为的影响及机理,探讨使用油页岩解决准东高钠煤气化利用中的飞灰沉积问题。结果表明,随着油页岩添加量的增加,准东高钠煤红沙泉和将二矿煤灰的初始烧结温度与液相烧结温度区间长度增加,煤灰的沉积倾向减轻;矿物质分析显示,油页岩的添加降低了初始煤灰中硫酸钙的含量,提高石英的含量,同时熔融过程中生成大量夕线石,是准东高钠煤灰熔点升高的主要原因。对于红沙泉与将二矿煤,分别添加15%和20%的油页岩可有效提高煤灰的熔融特征温度,避免在气化过程中飞灰发生沉积。最后,基于神经网络模型,建立了准东高钠煤添加油页岩后的煤灰变形温度(DT)及流动温度(FT)的预测模型。

煤气化灰渣中残炭对灰渣流动性影响的研究进展

煤气化是以煤或煤焦为原料,以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作为气化剂,在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的有机质转化为气体燃料或下游原料的过程。液态排渣气化炉气化过程中,煤中有机质转化为合成气,矿物质经过烧结、熔融逐渐转化为固体的灰后进一步转化为液态的熔渣。由于煤中有机质在气化过程中不能达到完全转化,导致气化灰渣中含有未反应的煤焦颗粒,形成气化灰渣中的残炭。残炭的存在不仅降低了煤气化过程的碳转化率,还对灰渣的流动性有重要影响。综述了近年来关于液态排渣气化炉灰渣中残炭形成机理及对灰渣流动性研究的最新研究进展,首先对灰渣中残炭的形成原因进行分析,发现煤种和气化操作条件是影响灰渣中残炭含量的主要因素,而未反应煤焦和熔渣的相互作用决定了残炭在灰渣中的赋存状态,但为了优化操作条件,降低气化灰渣中残炭含量,需进一步研究气化条件和灰渣组成等因素对于焦渣相互作用的影响。通过浮选以及酸洗方法提取了灰渣中的残炭,并对其进行性质表征,发现由于灰渣中的残炭经历了较高的温度区间和较长的停留时间,相对于低温煤焦其挥发分较少,孔隙丰富,石墨化程度较高,反应性较差。作为灰渣中重要组成,残炭的存在显著提高了煤灰的熔融温度。残炭的石墨化程度以及煤灰化学组成(SiO2/Al2O3、Fe2O3含量)等因素对于含炭煤灰的熔融性影响较大,残炭的存在导致FeSi、Si C和Fe等难熔矿物质的生成。降温过程中残炭促进了熔渣中矿物质的结晶,提高了熔渣的黏度,但残炭还原单质铁的速率以及对不同熔渣中矿物质结晶行为的影响机理欠缺系统性研究。此外,残炭和灰渣中含硅和含铁矿物质发生碳热反应,反应物的组成与产物的扩散对碳热反应温度及速率有重要影响,但需深入研究不同气化条件下碳热反应的动力学。

煤灰流动性研究方法进展

随着煤转化工业对转化率和生产效率要求的进一步提高,煤的热转化过程更趋向于在高温高压转化器中进行。在高温高压的液态排渣燃烧炉和气化炉中,煤中矿物质完全熔融成熔渣形式再排出。对于采用液态排渣和水冷壁的气流床气化炉,要求煤灰熔融温度低于操作温度,熔渣黏度范围为2.5~25.0 Pa·s,且在操作温度范围内黏度随温度的波动较小,因此气化过程中煤灰的熔融性和黏温特性是影响熔渣流动的关键因素。笔者论述了传统灰熔融评价方法的发展过程,各国标准方法的原理都是通过被压实样品在升温过程中的形变来判断得出熔融温度,但仅靠熔融温度无法提供实现现代大型气化过程精细化控制所需信息,而对煤灰熔融过程的全阶段测试有助于更准确地指导实际生产。对比各国研究者对熔融过程的定性和定量研究表明,熔融温度中的变形温度并非煤灰开始熔融的温度,针对煤灰沉积、烧结等问题,熔融全过程测试提供的开始收缩温度和热力学计算预测的液相最初形成温度有助于更准确地预测煤灰可能产生沉积或烧结的温度。黏温特性的测试目前仍依靠高温旋转黏度测试法,该法耗时较长且流程繁琐,因此研究者更趋向于用更简便和省时的方法实现对适用样品的黏温特性的快速筛选。除了试验方法,模拟计算方法在煤灰流动性研究中的应用越来越普遍,通过热力学计算和分子模拟方法,能够获得试验难以测得的矿物质组成及熔体的微观结构变化,且分子模拟中非平衡分子动力学方法可更准确模拟复杂流体的剪切稀化过程,从而获得更接近试验值的黏度计算结果。采用非平衡方法提高了计算结果的准确度,但也增加了计算的复杂程度及所耗费的机时,且目前煤灰体系的计算模型选择不多,因此采用分子模拟方法应综合考虑体系的复杂度与计算结果的准确性。随着熔融过程研究的进一步深入和模拟计算方法的普遍应用,试验结果呈现的宏观性质变化机理将更易于通过微观结构变化来阐明,反过来也将有助于优化现有的模拟计算方法和参数。

气氛和化学组成对高铁煤灰熔融特性的影响机理

采用灰熔点仪、XRD和热力学模拟,研究气氛和化学组成对高铁煤灰熔融特性的影响机理。研究结果表明,灰熔融温度随铁含量、钙含量或硅铝比增加而降低。弱还原气氛下低钙或低硅铝比煤灰熔融存在明显的初始熔融阶段,熔融过程遵循“软化-熔融”机理,而空气气氛下高钙或高硅铝比煤灰熔融过程属于“熔融-溶解”机理。弱还原气氛下铁含量增加显著促进石英和钙长石熔融,空气气氛下钙含量增加促进刚玉和石英熔融或转化为钙基硅铝盐。弱还原气氛下液相含量随硅铝比或铁含量增加而增加,液相黏度随钙含量或铁含量增加而降低,促进熔融传质;空气气氛下低钙或低硅铝比煤灰中铁存在于含铁固溶体,导致液相黏度高或液相含量低,熔融传质受阻。

宁夏空间规划试点中林地分类标准的应用及其实用意义

统一地类标准是编制空间规划的核心工作,宁夏回族自治区在承担中央空间规划改革试点过程中,针对现行体制下林业与国土部门林地标准不一及两部门矢量数据差异较大的现实问题,在参照林业、国土等多个部门地类标准和浙江开化等县(区)空间规划试点的基础上,结合宁夏实际,制定了包括林地在内的新地类标准,最终在空间编制规划工作中实现了林地的唯一属性,文中对空间规划新林地分类标准的建立及意义展开陈述。

宁夏空间规划试点中林地精细分类标准的构建

以宁夏承担中央部署的空间规划改革试点为契机,比较了宁夏自治区林业和国土部门在林地面积数量统计和空间矢量叠加上存在的差异,分析产生差异的具体原因。在此基础上,综合考虑林业和国土部门的林地分类体系和概念内涵,制定出满足各部门规划需求的国土空间规划林地地类标准,通过多重属性图斑的比对,在空间地域上形成界线清晰的、属性唯一的林地及其它地类,落实了林地在空间上的唯一属性,解决了多年来政府各部门地类不统一、事权界限不清、管理责任不明、规划不协调、项目落实难等诸多问题,对科学划定“三区三线”,实现国土空间用途管制、“一本规划”管控和“一张蓝图”具有现实意义。

Genome-wide identification and expression analysis of the GhIQD gene family in upland cotton(Gossypium hirsutum L.)

Background:Calmodulin(CaM)is one of the most important Ca^(2+)signaling receptors because it regulates diverse physiological and biochemical reactions in plants.CaM functions by interacting with CaM-binding proteins(CaMBPs)to modulate Ca^(2+)signaling.IQ domain(IQD)proteins are plant-specific CaMBPs that bind to CaM by their specific CaM binding sites.Results:In this study,we identified 102 GhIQD genes in the Gossypium hirsutum L.genome.The GhIQD gene family was classified into four clusters(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,andⅣ),and we then mapped the GhIQD genes to the G.hirsutum L.chromosomes.Moreover,we found that 100 of the 102 GhIQD genes resulted from segmental duplication events,indicating that segmental duplication is the main force driving GhIQD gene expansion.Gene expression pattern analysis showed that a total of 89 GhIQD genes expressed in the elongation stage and second cell wall biosynthesis stage of the fiber cells,suggesting that GhIQD genes may contribute to fiber cell development in cotton.In addition,we found that 20 selected GhIQD genes were highly expressed in various tissues.Exogenous application of MeJA significantly enhanced the expression levels of GhIQD genes.Conclusions:Our study shows that GhIQD genes are involved in fiber cell development in cotton and are also widely induced by MeJA.Thw results provide bases to systematically characterize the evolution and biological functions of GhIQD genes,as well as clues to breed better cotton varieties in the future.

师范专业认证背景下无机及分析化学课程教学改革与探索

在师范专业认证背景下,从无机及分析化学课程思政建设措施、OBE理念下课程教学大纲的修订、线上+线下混合式授课模式的改进、过程性考核等方面探讨了该课程的改革与实践,实现生物科学师范专业人才培养目标要求中的综合育人要求。

白毛银露梅叶绿体全基因组密码子偏好性分析

为了明确白毛银露梅叶绿体基因组密码子的使用偏好性,筛选出53条叶绿体蛋白编码基因(CDS)作为分析对象,使用CodonW软件计算GC1、GC2、GC3、ENC、CAI等参数,并进行中性绘图分析,ENC-plot及PR2-plot分析。结果表明,白毛银露梅不同区段GC平均含量为:GC1(47.02%)>GC2(39.55%)>GC3(28.95%),说明GC含量在不同位置的分布不均匀;RSCU值大于1的密码子有28个,其中以A/U结尾的为27个,表明该物种叶绿体基因组密码子偏好以A/U结尾;ENC平均值为48.10,CAI平均值为0.17,表明密码子偏好性较弱;ENC-plot分析及PR2-plot分析表明该物种密码子使用偏好同时受自然选择和突变压力的影响,最终筛选出来13个最优密码子,均以A/U结尾。研究结果可为白毛银露梅叶绿体基因工程研究及委陵菜属植物进化关系、亲缘关系研究提供理论依据。