煤粉燃烧过程中AAEM的迁移机理及结渣沾污成因

煤粉燃烧产生的飞灰导致炉膛和烟道内出现结渣沾污现象,飞灰的黏附特性受煤中碱金属/碱土金属(Alkali and Alkaline Earth Metals,AAEM)的影响,为减少飞灰在换热面上的沉积,分析其燃烧过程中AAEM的赋存形态和迁移机理,论述了AAEM蒸汽冷凝对飞灰特性产生的影响,同时分析了飞灰在换热面上的沉积机理。结果表明,燃烧温度和AAEM赋存形态的差异导致其析出过程和析出量不同。温度升高会促进AAEM的释放,随着AAEM在萃取液中的溶解性降低,在燃烧时释放更困难;释放到气相中的AAEM在换热面或飞灰表面异相冷凝形成黏性层,增大了换热面对飞灰的捕集效率;在气相中均相冷凝形成气溶胶,气溶胶作为前驱体在后续聚并过程中形成亚微米飞灰;飞灰的沉积受分子扩散、布朗运动、涡流碰撞、热泳、重力沉降、惯性碰撞等多种因素影响,重力沉降、惯性碰撞主要影响大粒径飞灰颗粒的运动轨迹,其他因素则主要影响小颗粒的运动;在换热面上形成的沉积层会出现分层结构,沉积内层的生成主要由无机蒸汽冷凝和小粒径飞灰沉积造成,外层沉积层主要由大颗粒飞灰沉积形成。黏附在换热面上的飞灰影响锅炉热效率、高温下腐蚀金属壁面,对锅炉的安全稳定运行埋下隐患。因此部分学者提出煤粉的水洗、掺烧、吹灰、换热面涂层、结构改进等方案来减缓沉积层的形成。但由于煤中成分多变,难以准确预测对燃料结渣沾污行为,应加强不同赋存形态元素的研究、不同形态飞灰的沉积及飞灰形成过程中复杂的物理化学,为结渣沾污的防治提供理论支持。

酸处理对生物质热解生物油影响的研究进展

随着全球能源需求的快速增长和环境与可持续发展问题的日益突出,生物质资源作为化石能源的补充受到了广泛关注。通过快速热解技术,将生物质资源转化为同时具有经济和环境效益的液体生物油备受重视。然而,通过直接热解得到的生物油存在化学组分繁多、产率低、品质差等问题。在快速热解之前对生物质进行酸处理,可以有效去除生物质中碱/碱土金属元素(AAEMs)含量,显著改变生物质的形貌结构,极大改善生物油产品的组分分布,增加如左旋葡聚糖等高附加值化合物的产率,有效提升生物油品质,更有利于生物油的分离提纯和后期的高值化利用。总结分析了国内外学者对生物质进行不同酸处理后的热解研究现状,讨论了酸处理及联合酸处理对生物质形貌结构、AAEMs含量、热解过程及热解生物油的影响,为生物质资源化利用和转化提供了思路,对生物质热解酸处理技术的研究和改进提供了参考。

热解温度及AAEM元素对生物质快速热解焦油的影响

生物质热解受热解温度、热解速率和碱金属及碱土金属（AAEM）元素影响显著。利用热裂解气相色谱质谱联用法（Py-GC/MS）针对热解温度及AAEM元素对生物质快速热解焦油的影响展开深入研究,通过样品热解前后的失重情况分析了热解温度及AAEM元素对生物质（稻壳和木屑、酸洗稻壳和酸洗木屑）热解特性的影响规律,利用气相色谱质谱仪（GC/MS）对热解焦油组分及含量进行了在线半定量分析,并对热解焦油组分分子量分布情况展开了讨论。结果表明生物质Py-GC/MS快速热解实验,酸洗脱除AAEM元素致使热解失重率减小。500~900℃范围内随温度的升高,大分子焦油成分逐渐减少,逐渐转化为轻质组分。AAEM元素限制了焦油前体的聚合,进一步抑制了含氧杂环类碳环（糠醛等）的生成。稻壳的热解焦油的相对分子质量主要分布在110~129。木屑快速热解焦油产率明显高于稻壳,且热解焦油中分子量分布广泛,含有更多较大分子量（150~209）的化合物成分。

AAEM赋存形态对生物质半焦反应活性的影响

为深入研究碱金属碱土金属元素(AAEM)赋存形态对生物质热解半焦反应活性的影响,采用化学分析分馏法与ICP-AES测定半焦内AAEM元素赋存形态的分布情况,用热重分析法分析AAEM元素赋存形态对半焦反应活性的影响.结果表明:半焦中Na、K元素以水溶态为主,Mg、Ca元素则以不溶态为主;370℃下,NH4Ac溶态AAEM元素主要在反应中后期起作用;经H2O、NH4Ac、HCl洗后半焦比反应速率依次降低;在碳转化率较小时,AAEM对焦炭反应活性起促进作用,碳转化率大于一定值时,原始半焦活性低于H2O洗半焦活性;NH4AC溶态AAEM对半焦反应活性的催化作用相对稳定,HCl态AAEM对生物质快速热解半焦反应活性的影响最大.

纳米Pd-Ga/P(AAEM-St)复合材料的超声制备及表征

为了研究复合材料的形貌、结构、热稳定性及纳米粒子与基体P(AAEM-St)聚合物之间的相互作用。在不使用还原剂及乳化剂的条件下,超声辐射引发乳液聚合制备纳米钯镓/乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯-苯乙烯共聚物[Pd-Ga/P(AAEM-St)]复合材料。并采用XRD、FTIR、TEM、XPS和TG等分析方法对其进行表征。结果表明:在P(AAEM-St)基体中既存在合金Ga5Pd,又存在纳米钯和纳米镓粒子;镓失去部分电子,一部分流向钯生成合金Ga5Pd,一部分与聚合物基体产生相互作用;纳米钯、镓和钯镓合金粒子的存在对基体P(AAEM-St)的热学性能有一定影响。

纳米银/P(AAEM-St)复合材料的原位超声合成与表征

超声原位引发乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEM)与苯乙烯(St)聚合,制备纳米银/P(AAEM-St)复合粒子。UV-Vis和XRD结果证明了纳米银粒子且其具有面心立方结构。TEM结果表明纳米银粒径在10～30 nm,且较均匀的分散在聚合物基体中。

新型清除剂——乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEM)树脂

组合化学,不仅可用于化合物的合成,还可用于化合物的纯化,介绍了一种新型清除剂——乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯,用于提纯仲胺。

煤/石油焦共气化过程中AAEM的催化转化行为

以富含碱金属及碱土金属的准东煤和石油焦为原料,在热重反应器上分别进行了水蒸气及CO2条件下的共气化实验,探究了AAEM的赋存形态对其转化行为及燃料气化特性的影响规律.研究表明,准东煤与石油焦在水蒸气条件下的共气化反应速率明显快于CO2条件,来自煤中的AAEM促进了石油焦的气化.在CO2气氛中,不同赋存形态矿物的催化作用存在较大差异,盐酸溶态的Ca起主要催化作用,并在气化过程中生成CaS.而在水蒸气气氛中,不同赋存形态矿物的催化作用差异较小,气化过程中含Ca组分主要生成CaO.

纳米Pd/P(AAEM-St)复合材料的制备与表征

超声引发乳液聚合制备了纳米钯/乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯-苯乙烯共聚物[Pd/P(AAEM-St)]复合材料,研究了复合材料的结构及热稳定性。XRD结果表明Pd2+被还原成了Pd粒子,FTIR结果表明纳米粒子与聚合物基体之间存在相互作用,TG结果表明纳米粒子的存在对P(AAEM-St)基体的热稳定性有一定影响。

新型水性功能单体AAEM的合成

研究了酯交换法合成AAEM的路线与条件,并通过考察反应时间、反应温度、催化剂选用、酯醇比等进行工艺优化,通过气相色谱对产品进行了分析,制备的AAEM产品收率85%以上,AAEM产品主含量在93%以上。

AAEM的制备及其在丙烯酸涂料中的应用和展望

综述了丙烯酸树脂的发展概况及AAEM的制备方法和在丙烯酸树脂中的应用状况。

基于数据驱动的聚合空调特性建模及控制策略

随着越来越多的可控负荷接入电网,空调负荷(air conditioning loads,ACLs)由于其响应速度快、调节潜力大、具有蓄冷储热等特征可作为柔性负荷参与平抑可再生能源引起的波动。在实际对ACLs进行聚合的过程中,室外温度、ACLs的温度和ACLs的数量等外部条件的变化会对聚合模型造成一定的影响。但现有大多数对ACLs的控制方法未考虑聚合ACLs外部特性模型(aggregate ACLs′external model,AAEM)的时变特征。文中提出一种基于数据驱动的AAEM及相应的负荷跟踪控制策略,考虑到基于ACLs热力学特性的ACLs的成本函数,采用神经网络对时变聚合ACLs的AAEM进行快速计算,降低AAEM的计算复杂程度。基于数据驱动的AAEM负荷跟踪控制策略有效减少了ACLs的开关状态切换次数及其调用总成本。基于实际用户的仿真结果验证了该方法的有效性。

碱/碱土金属对纤维素热解特性的影响

为了解碱/碱土金属(AAEM)及存在形态对生物质热解特性的影响,用4种金属的不同盐溶液浸渍微晶纤维素,进行热重分析和管式炉热解试验。结果表明,AAEM能够促进纤维素在低温下热解,降低热解速率并提高固体焦产率;能降低纤维素热解的表观活化能,活化能随AAEM含量的增加而降低;使热解气体中的CO及C2体积分数降低、CO2和CH4体积分数提高。4种金属元素对纤维素热解催化能力的顺序为:K>Na>Mg,Ca。碱金属的存在形态对其催化能力有影响,乙酸盐金属对热解反应温度、产物的影响显著大于氯化物金属,并使纤维素热解过程分为两段,增加热解气体中H2的含量,而氯化物金属会降低气体中H2的含量,其催化能力易受到添加量的影响。生物质中以有机结合态存在的碱金属对热解过程的影响大于以无机态存在的同种金属。生物质催化热解气化过程及产物分布受金属种类及其存在形态的影响。

高氯准东煤中典型矿物元素对颗粒物生成的影响

在高温沉降炉上,进行了高氯高碱准东煤、低氯低碱准东煤和由低氯准东煤处理制得的调质准东煤在含不同浓度HCl的模拟空气中的燃烧实验。利用DLPI进行了颗粒物的分级收集,对其质量粒径分布和矿物元素分布特性进行了讨论分析。结果表明,高氯高碱准东煤的超细模态颗粒物生成量和峰值粒径均明显大于其他两种煤,其主要成分为Na和Cl。Ca的迁移特性与其形态密切相关,原煤中的Ca主要以无机矿物形式存在,主要迁移进入粗颗粒物而对超细颗粒物生成贡献较小。气氛中加入不同浓度HCl气体后,低钠煤和调质煤产生细颗粒物中Cl含量均升高,但生成量无显著变化。表明HCl并未显著促进矿物的气化,但会促进NaCl形式矿物蒸气的形成,进而促进成核形成超细颗粒物。

生物质热解过程中碱及碱土金属迁徙规律研究

研究了固定床上生物质热解过程中碱及碱土金属的迁徙规律,并结合扫描电镜–能谱分析对热解焦颗粒表面的相关无机元素富集状态进行了探索。研究发现在低温下钾的析出量较少,高温时则析出量迅速增加。钾的析出量与焦炭的堆积状态和生物质中的硅含量有较大关系。由于与焦炭的结合能力较弱,钠的析出比例较大。钙、镁在较低的热解温度下主要为有机钙、镁组分的分解,而在高温下则主要以较为稳定的形式存在于焦炭中。扫描电镜–能谱分析研究结果表明高温下生物质焦的形态稳定性与硅含量有关,钾元素的富集量与Cl存在明显的相关性。在焦炭的外表面,钾元素主要以硅酸盐形式存在,在焦炭的内表面,则主要以氯化钾形式存在。

挥发分-半焦交互反应对生物质热解半焦特性的影响

挥发分-半焦交互作用是生物质热化学利用过程普遍存在的现象。为了解析交互反应对生物质热解半焦特性的影响,利用一阶固定床/流化床反应器及快速热裂解仪进行实验。针对挥发分-半焦交互反应,对碱金属和碱土金属（AAEM）元素的析出特性展开了研究,同时分析了交互反应对生物质热解半焦反应活性的影响。结果表明在700-900℃范围内,交互反应的存在使得热解成焦率较无交互反应下有所提高。热解过程中交互反应导致了单价K元素析出量增加,对二价Ca/Mg元素的析出影响较小。挥发分-半焦交互反应的存在使得半焦反应活性对温度的敏感度降低,随温度的升高其反应速率的下降幅度变缓。

酯交换法合成乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯新工艺研究

研究了以甲基丙烯酸羟乙酯和乙酰乙酸乙酯为原料,采用酸催化酯交换合成乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEM)的新工艺.重点考察了不同催化剂及其用量、反应温度、酯醇摩尔比等工艺参数对反应收率的影响.实验选择了较优工艺参数组合:n(酯)∶n(醇)=2∶1,催化剂用量为甲基丙烯酸羟乙酯质量0.6%,阻聚剂用量为甲基丙烯酸羟乙酯质量200×10-6,反应温度120℃,反应时间1.5 h.收率达91.78%.

蒙脱土改性丙烯酸乳液的制备及性能表征

采用十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)插层剂与钠基蒙脱土(Na-MMT)进行离子交换,制备了有机化蒙脱土(OMMT)。将制备得到的有机化蒙脱土与丙烯酸类单体进行乳液共聚合,同时引入功能单体乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEM),制得了常温下能发生自交联反应的蒙脱土改性丙烯酸乳液。红外光谱分析测试结果表明:蒙脱土有机化改性效果良好,丙烯酸乳液共聚合反应完全;TEM测试显示,乳液插层聚合过程中被剥离开来的蒙脱土片层,很好地插层在了乳胶粒子之间;阻隔性测试表明:制得的乳胶膜的透气系数和水蒸气透过系数下降。

粒径对氯、碱及碱土金属在生物质燃烧中析出的影响

研究固定床上稻秆和玉米秆在不同温度下燃烧过程中原料粒径对氯、碱与碱土金属（AAEMs）元素析出的影响。实验结果表明：随生物质粒径减小,K元素析出量逐渐增大,但不同生物质中K元素析出特性不同;粒径对生物质灰渣中MgO和CaO的含量变化有一定影响,同一种生物质,灰渣中MgO和CaO的含量变化规律相似;Cl元素析出量随粒径的减小而增加,当温度大于800℃时Cl元素释放完全;高温下生物质颗粒内的碱与碱土金属元素在不同的粒径下存在不同的物理化学反应,生成产物有所不同。

澳大利亚小桉树快速热解研究

阐述了西澳小桉树快速热解制油的工作原理,以及温度(350～580℃)、原料粒度(0.18～5.6mm)、原料预处理(碱金属和碱土金属的脱除)对桉树木质部分快速热解产物的产率和生物油性质的影响。在热解反应前,生物质原料经过粉碎和研磨,最终被筛分到几个特定的粒度范围内,部分生物质原料经过水洗和酸洗以脱除其中碱金属和碱土金属(AAEM)。结果表明,热解温度和原料颗粒大小对热解产物的产率影响较大,原料颗粒大小对生物油的水含量起决定作用。实验还发现,在生物油产率最高的温度范围内(450～475℃)制得的油中,由木质素衍生来的聚合物的含量最高,同时生物油具有最高的黏度;经过彻底脱除AAEM的生物质原料热解制得的油也具有较高的黏度。因此,考虑到生物油的最终用途以及其对油的品质要求,生物质热解不仅要考虑产率,更要关注生物质油的性质和化学组成。