生物质/煤共气化协同作用的产生及强化机制

生物质中碱金属的催化作用是引起共气化协同作用的根本原因。然而,共气化过程中碱金属易与煤中矿物质反应生成硅铝酸盐等没有催化活性的物质,导致不能发挥出有效的催化作用。因此为了部分抑制共气化过程中生物质碱金属的失活,强化协同作用,通过固定床热解、共热解焦水蒸气气化实验,考察了小麦秸秆和晋城无烟煤共气化过程的反应性和协同作用,并通过添加钙基添加剂的方式,强化了协同作用,提高了共气化反应速率。研究发现共热解焦在气化过程中虽然表现出协同作用,但仍然存在K的失活。考察了钙基添加剂的种类、添加量、添加顺序等对共气化反应的影响,结果表明:钙基添加剂使共热解焦比表面积增大,碳结构无序化程度增强,活性位点增多,并通过与煤中SiO2等矿物质的结合,部分阻止了K的失活,使共热解焦中水溶性K含量升高,反应速率提高。Ca(Ac)2表现出最优的共气化反应促进作用,其最优添加量为7.5%。气化反应动力学的研究表明,Ca(Ac)2的添加降低了共热解焦的气化反应活化能。修正随机孔模型(S-MRPM)适合描述小麦秸秆焦、晋城煤焦和共热解焦的气化反应特性,随机孔模型(RPM)适合对添加Ca(Ac)2的共热解焦进行动力学分析。

论溶液中外场对溶质扩散的协同强化作用

从液体似晶结构的“格子”理论出发,推导了有外场存在情况下溶液溶质扩散转移的动力学方程。通过与 Fick 定律形式比较,得到了有外场作用的溶液溶质扩散系数表达式,由此讨论了强化扩散传质过程中外场与化学势场的协同关系,即溶液溶质扩散传质流的大小不仅与各场强度量梯度的大小及系统的物性有关,还与外场同化学势场的配合有关。进一步分析得到:外场的引入之所以能够强化和控制溶液溶质扩散,其本质是外场的引入可对溶液的粘度产生影响,关于这一论点可由文献 [7] 的实验研究所证实,并与本文的理论研究结果一致。