CO2/N2气氛下成型松木屑热解制备成型生物质炭的实验研究

在水平固定管式炉上进行了不同浓度CO2/N2气氛下成型松木屑制备成型生物质炭的实验,考察CO2在成型松木屑热解过程中参与反应的转化率以及CO2对气液固三相产物产量和生物质炭特性的影响。通过对成型生物质炭的成型密度、孔隙结构、官能团、高位热值和元素含量的分析,确定了CO2对成型松木屑热解过程的影响机制、最佳气化CO2浓度以及最佳热解温度。结果表明：CO2的引入不仅促进羟基、甲基、亚甲基等脱落和芳环结构的开裂,进而促进了成型生物质热解,而且还促进了焦油的裂解和挥发分的析出,提升了H2、CH4、CO的产量,同时也降低了成型炭的密度和增大成型炭的BET比表面积。最佳CO2浓度以及最佳热解温度分别为10%和600℃,此时引入CO2参与反应的转化率达到最大值74.9%。

O_2/CO_2气氛下生物质与煤混燃的NO排放特性研究

在水平管式试验炉上研究生物质与煤配比、燃烧气氛、O2浓度、温度对NO排放特性的影响规律。结果表明,在O2/CO2气氛下,随着生物质比例的增大,生物质混煤NO释放提前,NO排放完毕时间减少,NO的排放量降低;在试验所选取的O2浓度范围内,相同氧浓度时,O2/CO2气氛下生物质混煤NO的排放量小于O2/N2气氛下的排放量,其降低幅度约为10%～20%;随着O2浓度的增加,2种气氛下生物质混煤NO的排放量均升高;在试验所选取的温度范围内,随着温度的升高,生物质混煤NO的排放量增加。

CH_4/N_2气氛对重油热裂解气体产率及组成的影响

延迟焦化工艺中将焦化炉注蒸汽改为注干气,可以避免因注入水蒸气而带来的含硫污水污染。为考察注入干气对装置气体产率及组成的影响,以金陵减压渣油、济南减压渣油、青岛减压渣油为研究对象,在CH4、N2气氛下分别进行热反应试验,分析其热裂解气体产率及组成。结果表明:在反应条件相同时,与N2气氛相比,CH4气氛下的气体产率较低,且裂解气中C1体积分数降低1～2百分点。此外,在反应时间相同时,反应温度升高后,两种气氛下气体产率差值缩小;随油气分压增加,两种气氛下气体产率差值亦缩小。

O_2/CO_2与O_2/N_2气氛下煤粉燃烧NO排放特性试验研究

针对电厂混煤掺烧实际情况,在沉降炉上,对单煤及其混煤燃烧NO排放特性进行研究,分析过量空气系数a、CO_2质量浓度、燃料比FC/V以及温度对NO排放特性的影响。结果表明:随着a由0.8增至1.4,实验所选煤种NO的排放质量浓度均逐渐升高,CO的排放质量浓度均逐渐降低,且烟气中CO的质量浓度越高,NO的排放质量浓度就越低,煤粉混烧可以改善污染物排放特性;O_2/CO_2下,NO排放质量浓度低于O_2/N_2下NO排放质量浓度,其降低量约为30%~40%;随着CO_2质量浓度由20%增至50%,实验所选煤种NO排放质量浓度均逐渐降低,CO的排放质量浓度均逐渐升高,其变化幅度均不大;随着温度的升高,O_2/CO_2、O_2/N_2下NO排放质量浓度均增高,相同温度、煤种下,O_2/N_2下NO排放质量浓度高于O_2/CO_2下NO排放质量浓度,不同气氛、不同升温段,NO排放质量浓度曲线斜率变化不同;在低、高温下,随FC/V的增大,NO排放质量浓度变化趋势不同;高温下,燃料含氮量越高,则NO排放质量浓度也越高,但转化率下降。

SiC加热元件在N_2气氛下使用损毁机理研究

用XRD和SEM对在N2气氛使用后SiC加热元件的物相组成和显微结构进行了分析,并对损毁机理进行了探讨,结果表明:未变质部分的气孔较多,腐蚀性气体易通过气孔与SiC反应造成损毁,并存在Si、K2O和FeSi杂质相,此杂质相也可加速损毁;由于在N2气氛中氧分压较低,不能形成保护性玻璃膜,N2中的少量O2易与SiC加热元件反应使其氧化导致结构疏松,加剧氧化损毁;炉内烧制的含Al、Si和C的耐火材料中挥发出的Al(g)、Al2O(g)和CO(g)等与SiC加热元件反应,生成β-SiC、SiO2和Al2O3,致使SiC加热元件变质损毁.

N_2和CO_2气氛下辽河稠油热解过程及产物性质

利用热重分析仪(TGA)和固定床反应器对辽河Q块稠油在N_2和CO_2气氛下的热解过程及产物性质进行了研究。TGA实验结果表明,2种气氛下的稠油热解过程均可划分为轻组分与水分挥发、组分较弱化学键断裂和重组分裂解产油成焦3个阶段,热解曲线总体变化趋势类似。固定床反应器热解实验结果表明,随温度升高,2种气氛下的液体产物产率均升高,热解气和残余物产率均降低,CO_2气氛下650℃液体产物最大产率为61.53%。不同温度下热解所得液体产物和稠油的红外谱图显示,随热解温度升高,甲基含量增多、亚甲基含量减少。对液体产物的氧化过程进行TGA分析发现,随热解温度升高,其失重曲线向高温区明显偏移且失重程度减弱,CO_2热解所得液体产物的氧化失重比N_2快。

CO_2/N_2气氛下煤粉热解气化特性研究及动力学分析

采用热重分析仪在CO_2/N_2气氛下对煤粉进行了非等温热解气化实验研究,分析了程序升温速率和CO2浓度对煤粉热解、气化特性的影响,并采用Coats-Redfern法、FWO法和KAS法对煤粉热解、气化过程进行了动力学分析。实验结果表明:在CO_2/N_2气氛下,随着程序升温速率的升高,热解和气化反应速率均增大,表观活化能均减小。在CO_2/N_2气氛下,CO2不会影响煤粉的热解过程,而对气化过程有决定性影响,CO2浓度越高,气化反应速率越大,表观活化能越大。在CO_2/N_2气氛中煤粉气化反应的表观活化能E和表观指前因子A之间具有动力学补偿效应。在相同气氛下,煤粉气化反应的表观活化能随转化率的增大而减小。

二硅化钼材料在Co和N_2混合气氛条件下使用时的破坏机理

考察了二硅化钼电热材料在CO和N_2混合气氛条件下使用破坏机理。结果表明,在这种非氧化气份条件下,二硅化钼材料表面很难生成氧化物保护膜;二硅化钼材料表面发生脱硅反应,生成低硅化物,甚至MoC,在表面形成变质层。在频繁的升降温过程中,由于表面变质层与基体的热膨胀系数不同,发生剥落。从而导致二硅化钼材料在这种特出气氛条件下使用寿命的降低。

N_2气氛烧结La掺杂BaTiO_3陶瓷的结构与介电性能

采用水热法合成的BaTiO_3粉体,分别掺入La(NO)_3摩尔分数为0～2.0％,N_2气氛1 250℃烧结。利用XRD和SEM观测样品的微观结构,用阻抗分析仪测量了在-50～150℃温度范围内样品的介电性能,研究La(NO)_3掺杂量对陶瓷样品显微结构和介电性能的影响。试验结果表明:随着La(NO)_3掺杂量增大,样品晶粒尺寸逐渐增大。掺杂摩尔分数小于2.0％时,样品主晶相为BaTiO_3四方相,介电损耗变化不明显;掺杂摩尔分数大于0.2％时,有第二相Ba_5La_4Ti_8O_(27)存在,介电损耗激增。室温下的表观介电常数ε_r呈倒U型变化,当掺杂摩尔分数为0.8％时,室温下ε_r达最大值280 000。

O_2/N_2高温气氛下单颗粒煤焦反应行为特性数值模拟

为探究煤焦颗粒反应行为特性,对高温O_2/N_2气氛中运动的单颗粒煤焦进行数值模拟研究。采用规则球形、不规则球形和多孔球形3种单颗粒煤焦结构模型耦合单颗粒煤焦反应模型,研究环境温度和O_2浓度对温度分布、组分分布和反应速率的影响。模拟结果与实验研究结果基本吻合,表明模型能有效描述单颗粒煤焦反应特性。结果表明,当环境温度升高,火焰层高温区域扩张但不发生迁移,碳消耗速率增大,颗粒内部CO_2摩尔分率降低,CO摩尔分率升高;当O_2浓度升高,火焰层高温区域扩张并向颗粒下方迁移,碳消耗速率近似线性增大,颗粒内部CO_2、CO摩尔分率均升高。

Si粉和Al粉对N_2保护热处理铝碳材料性能和显微结构的影响

为改善含碳材料埋炭保护热处理时的操作条件,并为提高含碳材料性能开辟新的途径,对添加Si粉或Al粉的铝碳材料在N2气氛中1200℃热处理5h,测定试样热处理前后的质量变化率、抗折强度、体积密度、显气孔率、抗热震性、热膨胀系数和抗氧化指数,并用扫描电镜和XRD分析试样的显微结构和物相组成。结果发现,采用N2保护热处理工艺同埋炭热处理工艺一样可防止碳氧化,使铝碳材料形成碳结合并具有较好的性能指标。与添加Si粉的试样相比,添加Al粉的试样在热处理后具有较高的高温强度和较低的热膨胀系数;反应生成的Al2OC和AlN有益于材料抗热震性能和强度的提高,并减轻了其在埋炭保护热处理后由于生成Al4C3而产生的严重水化现象。部分Si粉与气氛反应生成纤维状的βSiC、SixN和粒状的Si2N2O,它们对铝碳材料具有明显的增强作用。

低浓度O_2对热解所得成型生物质炭孔隙结构和官能团的影响

在水平固定管式炉上进行不同浓度O_2/N2气氛下成型松木屑制备成型生物质炭的实验,考察O_2在成型松木屑孔隙结构和官能团的影响。通过SEM、BET和FTIR分析,确定O_2对成型松木屑孔隙结构和官能团的影响。结果表明:O_2的引入不仅促进羟基、甲基、亚甲基等脱落和芳环结构的开裂,进而促进成型生物质热解,而且还促进挥发分的析出,有助于孔隙结构的发展,提升成型炭的BET比表面积。最佳引入O_2浓度为4%,此时所得成型炭的微孔率达到最大值96.09%。

碳钢与镀锌钢在不同气氛混凝土与模拟液中的腐蚀行为

热镀锌被广泛用于钢筋防锈蚀,为探求不同气体氛围以及不同介质环境中镀锌层对钢基体的电化学保护作用的差异,在N_2、饱和CO_2、空气3种气氛下,运用pH值、电位监测、X射线衍射(XRD)等方法分析碳钢和镀锌钢在普通混凝土及模拟混凝土孔隙液中的腐蚀行为。结果表明:在N_2、饱和CO_2、空气3种气氛下混凝土的pH值最终分别为12.50、7.41、10.06,模拟液的pH值最终分别为12.50、6.05、8.05;在N_2气氛下,介质对最终电位影响不大,碳钢和镀锌钢都表现为较稳定的钝化状态;在CO_2气氛下,碳钢和镀锌钢的电位都剧烈下降,模拟液介质中的碳化情况比混凝土中的严重,其中模拟液中碳钢的电位稳定,而镀锌钢的电位在第9~13 d有一段上升,此时镀锌钢的腐蚀产物主要为碳酸锌;在空气气氛下,镀锌钢在2种介质中电位都呈现上升趋势,与碳钢的电位差值逐渐减少,其在混凝土中波动更为剧烈,表面生成的锌酸钙随着溶液pH值的降低同时存在溶解与生成现象。

N-Al共掺ZnO薄膜的p型传导特性

利用直流反应磁控溅射技术制得N Al共掺的p型ZnO薄膜,N2O为生长气氛.利用X射线衍射(XRD),Hall实验,X射线光电子能谱(XPS)和光学透射谱对共掺ZnO薄膜的性能进行研究.结果表明,薄膜中Al的存在显著提高了N的掺杂量,N以N Al键的形式存在.N Al共掺ZnO薄膜具有优良的p型传导特性.当Al含量为0.15wt%时,共掺ZnO薄膜的电学性能取得最优值,载流子浓度为2.52×1017cm-3,电阻率为57.3Ω·cm,Hall迁移率为0.43cm2/(V·s).N Al共掺p型ZnO薄膜具有高度c轴取向,在可见光区域透射率高达90%.

水泥工业煤粉富氧燃烧NO释放特性实验研究

在回转炉实验台架上,分别研究了掺石灰石及掺CaO的情况下,N2/O2、CO2/O2气氛及氧浓度对典型煤种在富氧燃烧条件下燃烧释放NO的影响规律。研究结果表明:CO2/O2气氛下煤粉燃烧NO释放总量较N2/O2气氛下少;CO2/O2气氛下氧浓度的增加对煤粉燃烧NO释放有促进作用;石灰石及CaO对煤粉燃烧NO的生成均具有催化作用,且CaO的催化作用更强。

碱渣的热分解特性及动力学分析

为探究碱渣在N2气氛下的热分解特性及动力学影响,获取TG-DTG-DTA同步热分析数据,分别在5、10、15和20℃·min^(-1)的升温速率下进行碱渣热分解反应。采用Kissinger法、FWO峰值转化率近似相等法以及FWO等转化率法分别对TG-DTG-DTA数据进行热分解动力学参数计算。结果表明,N2气氛下,4个升温速率下碱渣热分解动力过程均呈3个分解阶段。Kissinger法求得3个阶段分解活化能分别为41.34、109.05和166.72k J·mol^(-1);FWO等转化率法计算得到热分解平均活化能为105.41k J·mol^(-1)。

富氧条件下贫煤燃烧过程中煤焦结构的变化规律

为研究富氧燃烧后煤焦的孔隙结构及其在燃烧过程中的变化情况,选取贵阳贫煤作为研究对象,利用红外光谱仪、比表面积及孔隙度分析仪分别分析了焦炭样品官能团变化和表面孔隙分布,讨论了不同富氧燃烧条件和不同燃烧阶段对官能团和孔隙结构的影响。研究结果表明,在氧气浓度不变的情况下,随着试验温度的升高,羟基数量明显减少;在同一比例的富氧气氛下,随着反应温度的升高,焦炭吸附等温线由Ⅱ型向Ⅲ型转变;氧气浓度为40%的气氛条件下,在400℃时焦炭表面主要是两端都开放的微孔,900℃时由于部分孔道坍塌,形成了大量一端封闭的孔隙。

碳化硼与纳米微晶玻璃复合的研究

通过加入水淬过的微晶玻璃和B4C进行复合,通过气氛烧结和调整工艺流程,获得析晶枪晶石,提高其烧结性能,复合材料的断裂韧性达到4.22 MPa.m1/2,且不降低B4C的物理性能。

煤的超高温热解与气化特性的热重实验研究

采用超高温热重/差示扫描量热仪,研究了神木烟煤和宝日希勒褐煤在室温至1 600℃之间N_2气氛中的热解特性,以及神木烟煤在CO_2气氛中的热解气化特性.研究表明,在1 000℃-1600℃范围内,两种煤仍保持一定的热解速率,在该温度段的失重分别为4.49%和6.21%,褐煤在1 200℃-1 500℃内还存在一个明显的失重峰.在200℃-949℃/969℃之间,烟煤和褐煤热解放出热量,两种煤最大净放热量分别为728mJ/mg和1 776mJ/mg,而在其他温度段主要表现为吸热.CO_2气氛下烟煤中低温失重曲线与N_2气氛中的基本相同,800℃时失重量相近.但CO_2气氛下中低温热解过程几乎不放热,反应级数也变为3级,与N_2气氛完全不同.

添加碳化硅晶须的锆莫来石材料力学性能

通过对体积密度、三点抗弯强度、断裂韧性地测定以及对复合材料断口和表面的SEM分析,重点探讨了直接混磨和湿化学法制粉两种方法对添加有碳化硅的锆莫来石材料的影响。结果表明:在N2气氛中,直接混磨法更易获得碳化硅与锆莫来石基质的匹配和较高的力学性能。