菲的挥发特性及挥发模型研究

研究了菲在水环境、污泥中的挥发特性,根据双膜理论推导出菲的挥发模型,结合实验对其进行了验证,并对其挥发的影响因素做了讨论。在无污泥和添加污泥的不同条件下进行试验,同时改变转速、温度以及投加的污泥量,按相同时间间隔取样,用液相色谱仪对菲浓度进行测定,结果表明,与不加污泥时相比,污泥的加入明显抑制了菲的挥发;无污泥时,150 r/min时,去除率达到76.4%,35℃时,去除率达到92.2%;添加污泥时,150 r/min时,去除率47.5%,35℃时,去除率55.7%,;水的流动速度、温度的增加都将显著增大菲的挥发速率;菲在水环境和污泥中的挥发过程符合一级动力学方程。25℃时,实验得出的挥发速率常数k a=0.060 7 h-1,总传质系数k=1.079×10-6m/s,而理论估算出的总传质系数k=2.240×10-6m/s。

化学渗透脱挥发分模型在碳基固体原料热化学转化领域应用进展

化学渗透脱挥发分模型(Chemical Percolation Devolatilization,CPD)用于快速升温条件下煤炭脱挥发分的模拟,可以预测不同煤种热解过程中焦油、半焦和轻质气体的实时产率。模型基于晶格模型构建煤炭化学结构,具有煤种适用性广、输入参数少的特点,得到广泛关注。首先介绍了CPD模型的发展历程、煤炭模型构建方法和热解反应路径假设与动力学参数计算等,进而综述了CPD模型在煤炭、油页岩和生物质等碳基固体原料热化学转化领域的应用进展。为提高CPD模型在煤炭热转化领域的准确性和适用性,我国学者根据中国煤种结构分析建立了更准确的晶格参数计算方法。通过改进CPD模型中热解反应路径并修正动力学参数使模型更接近真实热解过程,通过对煤颗粒内部温度梯度分布修正及算法改进使得模拟更接近实际热解工况。在油页岩热转化方面,相关学者从油页岩中干酪根化学结构出发,结合油页岩热解特性建立了用于描述其热转化的CPD模型。通过分析生物质的结构特点和反应特性建立了生物质CPD模型,并从化学结构、热解反应路径以及动力学参数等方面进行改进来扩展模型的适用性。CPD模型虽然已得到了广泛应用,但根据煤炭元素分析和工业分析获得拟合参数适用的煤种范围较窄,准确性有待提高,需要进一步通过化学结构表征的方法建立更准确的碳基固体原料结构模型。CPD模型对热解反应过程进行了较大简化,需要根据实际热解反应路径进行修正,包括考虑煤炭热解过程中的二次反应、焦油之间的偶联、反应中自由基变化等问题。现有的CPD模型未考虑煤炭地下热转化过程的应力作用,需要从力-热耦合等复杂反应条件出发进行改进以提高模型的适用性。

北票油页岩化学渗透脱挥发分模型及氮元素析出预测

以北票油页岩为研究对象,通过^(13)C NMR和TG-FTIR实验检测,研究北票油页岩碳骨架组成以及不同升温速率下的热解特性,计算北票油页岩的热解反应动力学参数,进而构建CPD模型。基于CPD模型,采用全局自由基理论方法,获得针对北票油页岩的氮元素析出预测模型。结果表明:随着热解终温的提高,油页岩中脂肪族碳化合物呈现下降趋势,与之相反,油页岩中芳香族碳化合物则呈现明显的上升趋势,表明北票油页岩在热解过程中脂肪族化合物分解产生油气组分,而一些长链烷烃组分则发生缩聚等芳构化反应,进而导致了含量的升高;北票油页岩在各升温速率下最大失重率均为18%左右,说明升温速率对于油页岩的质量损失无明显作用;北票油页岩在不同升温速率下都有4个明显的下降阶段,说明油页岩的热解失重变化主要经历了4步反应;北票油页岩氮析出过程主要分为3个阶段,随着反应过程的进行氮元素析出量呈上升趋势,在脱挥发分的初始阶段氮元素参量保持平稳,随着热解程度的加深在200 ms后,曲线开始趋于平缓,油页岩中氮元素的析出量达到最大值。

纯溶剂挥发速度的关联和计算

参照Shell薄膜蒸发计的原理建立了溶剂挥发速率测定装置,实验测定了纯溶剂在滤纸和铝材上的挥发速率,滤纸上的实验结果与文献数据相比,平均相对误差为3.32%,说明本实验装置和方法是可行的。根据双膜理论和能量守恒原理建立了涂层溶剂挥发模型,通过实验数据的关联,该模型能很好地计算各种温度下溶剂在不同底材上的挥发速率t90及挥发过程中的涂层温度和Tmin。

纯溶剂在船舶低碳钢表面挥发速率的测定与关联

在已有的溶剂挥发速率测定装置中,测定了22种纯溶剂在船用低碳钢上的相对挥发速率。采用由单相传质速率方程和能量守恒原理建立的溶剂挥发模型,结合多种气相传质系数方程对实验测得的挥发时间t90进行了关联和参数拟合。结果表明:由双膜理论给出的传质系数方程具有较好的综合效果,关联的平均相对误差为11.4%,与溶剂在滤纸和铝材上挥发的关联误差相当。所建立的模型能很好地计算各种温度下溶剂在低碳钢上的挥发曲线及底材温度变化曲线。

热强化有机污染物自土中挥发过程的试验与理论研究

为了研究热强化条件下有机污染物自土中挥发去除规律及挥发过程的影响因素,设计了室内挥发模型试验,研究了不同温度、不同初始污染物浓度的挥发去除规律。研究结果表明,有机污染物自土中的挥发过程曲线可分成三个阶段:快速挥发期,稳定增长期和平衡挥发期;另外,初始污染物浓度越大,自由相污染物分子的比例越高,挥发速率越大;温度由40℃升高至80℃时,砂土的平均挥发速率提高了4.0~4.8倍;综合考虑拟合方程的相关性发现,有机污染物自土中的挥发去除过程符合一级动力学模型。

煤粉挥发分火焰行为的理论分析与简化模拟方法

考虑热解的扩展连续膜模型,可以详细预报煤粉挥发分析出、焦碳燃烧的全过程。模型以CH_4燃烧的反应动力学特性,近似地描述了挥发分火焰。提出新的简化模拟方法—均相着火后挥发分燃烧的移动火焰锋面(MFFVC)模型,弥补了挥发分现有计算方法中未考虑颗粒边界层内挥发分均相着火及燃烧的不足。与挥发分现有计算方法、扩散控制的挥发分燃烧(DLVC)模型相比,MFFVC模型预报与考虑热解的扩展连续膜模型符合较好。

鼓泡床中ClO_2溶液挥发特性的实验研究

利用自制的实验室小型鼓泡床反应器探究了ClO_2溶液的挥发特性;考察了温度、鼓泡气量和ClO_2质量浓度对ClO_2溶液挥发速率的影响。实验表明,ClO_2质量浓度、鼓泡气量、温度越高,ClO_2的挥发越大,鼓泡气量对挥发速率的影响大于温度;但在溶液中,ClO_2质量浓度很低的情况下,温度对挥发速率的影响较少;ClO_2的挥发速率与溶液的ClO_2质量浓度基本呈线性关系。结合实验数据,构建了鼓泡条件下ClO_2溶液质量浓度随时间衰减的关联模型c=c0e-kt,并得出了ClO_2溶液挥发速率系数的关联式:k=2.152 5×10^(-5)θ+3.427 6×10^(-4) Q-7.599 7×10^(-4),模型计算值与实验值吻合较好,可用于鼓泡床中ClO_2溶液挥发速率的分析计算。

煤粉火焰中碳烟生成及其辐射换热:模型开发与FLUENT实现

利用软件提供的用户自定义标量(user defined scalar,UDS),并使用户自定义函数(user defined function,UDF)接口和用户自定义变量(user defined memory,UDM),将碳烟生成模型、碳烟辐射模型和挥发分析出模型嵌入商业计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)平台FLUENT中,并通过案例研究验证了开发程序在计算中尤其是大规模并行计算中的正确调用问题。结果表明,该文开发程序可应用于煤粉火焰中碳烟分布预测及其辐射传热影响分析,适用于二维或三维模型,满足常见CFD计算需求。模型预测结果及其与实验数据对比结果表明程序能较好地预测煤粉火焰中碳烟的分布,且碳烟辐射明显降低了火焰温度。该文开发的碳烟程序拓展了FLUENT性能,并使其能更好地预测煤粉火焰中的温度分布、传热量及污染物排放。

基于神经网络集成的挥发分近红外回归模型

针对煤炭光谱特征信息分散的现象,提出了基于神经网络集成的挥发分近红外回归模型.该模型引入集成学习的思想,综合SOM,RBF,BP和Elman神经网络学习算法的优势,通过求各子模型的输出均值获得最终的预测结果.为了减小因算法参数设置不当而引起的学习误差,根据各网络算法的特点,利用经验知识、交叉验证和遗传算法优化模型参数.研究结果表明:经相同算法优化后,集成学习模型的性能明显优于单一神经网络,其最大误差小于3%,比单一神经网络小1～2倍.该方法有效地提高了模型的学习精确度,且具有较好的泛化性,适用于复杂多变的非线性煤质近红外回归问题.

甲醛在密闭管道中挥发扩散的机理研究

为了解甲醛在密闭管道中的挥发扩散规律,首先进行了甲醛在密闭管道中的有源扩散实验,其次在菲克第二定律基础上,引入源的作用建立了一维有源挥发扩散模型。之后根据Duhamel原理求出模型的解析解。由于解析解的形式过于复杂,采用有限差分的方法得到模型的数值解。最后基于实验数据对模型参数进行了最小二乘拟合估计。拟合误差较小,表明该模型较好地刻画了甲醛在密闭管道中的挥发扩散过程。

热解半焦颗粒携带流中着火特性的数值模拟

采用实测法获得了适用于热解半焦的单方程热解动力学参数:E=230 kJ/mol,k_(0)=4×10^(11)s^(-1),并建立了携带流条件下热解半焦颗粒的瞬态着火模型,研究了氧体积分数和环境温度对热解半焦颗粒着火特性的影响.结果表明:提高氧体积分数和环境温度可使热解半焦的着火提前;随氧体积分数增加,着火模式由均相着火向联合着火模式转变;在环境温度为1600~1800K范围内,5%~15%氧体积分数下为均相着火模式,20%~30%氧体积分数下为联合着火模式;同一氧体积分数下,环境温度由1600K增加到1800K时不改变着火模式.

多种基于Aspen Plus煤干馏工艺模型的建立及对比分析

煤干馏工艺作为煤化工技术的重要环节,是煤炭工业生产中的关键组成部分,是煤化工工业的基础。本文选用了Suuberg模型、脱挥发模型及半焦分解模型共三种建模方法,基于化工流程模拟软件Aspen Plus建立煤干馏工艺模型,针对每一种模型的优缺点及适用情况进行了讨论,以期为实际工业流程模拟提供借鉴。通过研究得出结论：该三种模型在煤干馏工艺模拟中均适用,并在一定程度上避免了模型的复杂性,计算简便,大大减小了工作量。Suuberg模型基于实验数据可推算煤干馏过程的产物组成,但不同煤种间通用性差,有一定局限性;脱挥发模型是以大量实验数据为基础、通过反复比对调整模型常数得出,普适性更强;而半焦裂解模型为虚拟模块,适用于无需关注煤干馏具体反应过程,较前两种模型更加简洁。

燃尽风对超超临界锅炉燃烧特性影响的数值模拟

对一台1000MW超超临界前后墙旋流对冲燃烧煤粉锅炉进行数值模拟,研究了燃尽风比例对燃烧、NOx排放及传热特性的影响.采用化学渗透脱挥发分模型替代经验方法,预测煤粉挥发分析出过程中氮的释放量以及挥发分氮转化为HCN与NH3的比例.模拟结果与试验测量值符合较好,随着燃尽风比例增加,飞灰含碳量增加,煤粉燃尽率降低,NOx排放量(浓度)下降;但下炉膛出口烟气温度增加,导致大屏过热器挂渣倾向增加,较优的燃尽风比例为25.7%.

PARAMETER ESTIMATION FOR A DISCRETELY OBSERVED STOCHASTIC VOLATILITY MODEL WITH JUMPS IN THE VOLATILITY

In this paper a stochastic volatility model is considered. That is, a log price process Y whichis given in terms of a volatility process V is studied. The latter is defined such that the logprice possesses some of the properties empirically observed by Barndorff-Nielsen & Jiang[6]. Inthe model there are two sets of unknown parameters, one set corresponding to the marginaldistribution of V and one to autocorrelation of V. Based on discrete time observations ofthe log price the authors discuss how to estimate the parameters appearing in the marginaldistribution and find the asymptotic properties.