Fe2O3催化无烟煤燃烧燃点降低机理的实验研究

TG-DTG and DTA determination indicated that ignition temperature of anthracite was lowered from 458℃ to 405℃ by addition of 10% catalyst Fe2O3.Based on the nature of anthracite ignition temperature,pyrolysis conversion and pyrolysis gas composition during the catalytic combustion were examined.The results showed that with Fe2O3 addition anthracite pyrolysis conversion was 3.0% at 405℃ and components with higher heating value increased in the pyrolysis gas.However,without Fe2O3 addition pyrolysis conversion was 1.8% at ignition temperature.It could be concluded that the heat from the homogeneous combustion of catalytic combustion was higher than that of non-catalytic combustion.TG-DTG indicated combustion conversion of 10 % at ignition.SEM images of chars indicated rough surface of char with plenty of small pores.BET of char from catalytic combustion was 170 m2·g-1 while BET of char from non-catalytic combustion was only 128 m2·g-1,which could be the main reason for lowering ignition temperature.The results from oxygen adsorption experiment showed increased oxygen content of coal with catalyst addition,which caused faster oxygen adsorption at a lower temperature and shortened the time to get required oxygen concentration and heat accumulation for ignition,thus the ignition temperature was lowered.

热重法研究K2CO3与Fe2O3对煤粉燃烧反应性的影响

利用综合热重分析仪分别研究了K2CO3、Fe2O3对褐煤、烟煤、无烟煤、石墨等不同燃料的催化燃烧反应性的影响。结果表明,催化剂种类、添加量、粒径和燃料的变质程度对催化燃烧具有一定的影响;向无烟煤中加入K2CO3、Fe2O3两种催化剂,无烟煤的燃点由458℃分别降为319℃、405℃,燃烧速率由11.94%/min分别提高到26.40%/min、17.66%/min。K2CO3、Fe2O3对褐煤和烟煤的燃点没有明显的降低作用,但是对无烟煤和石墨燃点有明显的降低作用,且随着煤变质程度的增加,燃点降低幅度增大。由于引起燃点和燃速变化的原因不同,所以加入催化剂后造成燃点和燃速的变化也不同。

Fe_2O_3对高变质程度脱灰煤热解反应性与半焦结构的影响

利用热天平研究了共混合法负载Fe2O3高变质程度脱灰煤的热解反应性,结果表明煤粉负载Fe2O3后热解反应性高于无负载的热解反应性。负载Fe2O3煤样在程序升温加热的马弗炉中制备出半焦,利用FTIR、XRD和RAMAN等分析了半焦结构。由TG和FTIR可知,负载Fe2O3煤样热解时,热解转化率增加,热解后自由基增加。由XRD可知,Fe2O3没有使得煤样半焦的002峰衍射角发生明显变化,但使La和Lc参数明显降低,说明半焦的微晶结构石墨化程度降低。另外,在XRD分析谱图中发现部分Fe2O3被还原成FeO。由RAMAN可知,Fe2O3使半焦的G峰峰面积降低,D峰峰面积增加,说明半焦的有机结构有序化程度降低。

超重力条件下电沉积金属镍的结构与性能

在超重力垂直于电极表面的情况下,研究超重力场对水溶液金属电沉积镍箔的组织结构和性能的影响,利用原子力显微镜(AFM)和X射线衍射仪(XRD)对沉积镍箔的表面形貌和晶体结构进行观察。结果表明:超重力场下的镍箔晶粒细化,表面更平整,当重力系数为354时,表面粗糙度由常重力下的20.9nm降低到4.9nm;并且随着重力系数的增加,沉积镍箔的晶体结构从有择优取向结构转变为无特定的择优取向结构。力学性能测试表明,当重力系数为354时,沉积镍箔的硬度和抗拉强度分别达到HV898和944MPa,比常重力下分别提高了HV604和646MPa。

Ca-Fe-Ce系催化剂对无烟煤燃烧的影响

利用热天平研究了Ca-Fe-Ce系催化剂对无烟煤燃烧特性的影响。结果表明,复合催化剂中各个组分之间具有一定的协同作用,其催化效果优于单一催化剂。升温速率、分散程度、燃烧气氛等因素对催化无烟煤燃烧特性具有明显的影响:升温速率越快,催化燃烧时燃点降低得越多;催化效果随着催化剂在煤粉分散程度的增加而增加;氧气浓度越大,催化剂使煤的燃点降低越明显。

煤质特性对CeO_2催化煤粉燃烧的影响

利用酸洗法和燃烧法分别得到煤中的有机物(脱灰煤粉)和煤灰,研究了煤变质程度、显微组分、煤灰含量等煤质特性对CeO2催化煤粉燃烧的影响。研究发现,变质程度对CeO2催化煤粉燃烧具有明显的影响,变质程度越高的脱灰煤粉燃点降低越多,燃速提高越快。其催化燃烧顺序为褐煤<烟煤<无烟煤。同时研究发现,CeO2对神华烟煤两种主要显微组分的燃烧没有明显的催化作用。煤灰对脱灰煤粉燃烧也有催化作用,对人工煤而言,当煤灰含量低于18%时,煤灰与CeO2具有协同作用。煤灰的质量分数为6%时,煤灰与CeO2的协同作用最强,之后随着煤灰增加协同作用逐渐变弱;当煤灰的质量分数超过18%时,协同作用消失,CeO2的催化作用消失。说明煤灰含量超过18%时,CeO2的催化作用被抑制。

超重力强化氯碱电解反应

将超重力场应用到氯碱电解过程中,采用线性扫描法、计时电流法和交流阻抗法研究了超重力对析氢反应和析氯反应的影响,并进一步考察了氯碱电解槽电压随重力系数的变化规律.结果表明,超重力能够强化析氢反应和析氯反应的进行;相对于常重力条件,气泡更容易从电解液中溢出,溶液电阻随重力系数增加而降低;氯碱电解槽电压也随重力系数的增加而降低,并且电流密度越大,槽电压降低的程度越大.

参比DTA法研究煤粉催化燃烧特性

利用综合热重分析仪研究了煤粉催化燃烧特性的新方法,即参比DTA法。利用参比DTA法测出加入K2CO3、Fe2O3、CaCO3和CeO2后无烟煤的燃点分别为319℃、410℃、400℃和405℃,同时在参比DTA曲线上直接看出催化剂降低了煤粉的燃点。利用参比DTA法直接计算出煤粉燃烧释放热量的变化。研究发现,K2CO3、Fe2O3、CaCO3和CeO2使无烟煤燃烧过程中释放的热量分别增加了340.2J/g、352.8J/g、348.6J/g和264.6J/g。以上结果与常规DTA实验结果一致,参比DTA法更加直接地说明了煤粉催化燃烧特性。

超重力场强化铅电沉积的规律与机理

采用循环伏安法(CV)、线性扫描法(LSV)、计时电流法研究了超重力场(超重力系数和作用方向)对铅电沉积过程(包括欠电位沉积、本体沉积和析氢副反应)的影响.结果表明,Pb(NO3)2溶液中,在所有超重力条件下,铅的本体沉积和欠电位沉积均得到一定程度的强化,析氢副反应得到抑制;当超重力作用方向为垂直背向时(VBD),超重力对电沉积过程的强化程度最大;在超重力场中对废水中的铅进行电化学处理后,溶液中的残余Pb2+浓度要远远小于常重力条件下的Pb2+浓度.

烧结过程中解耦燃烧与烟气返回共脱硝新工艺Ⅰ：模拟烧结矿带的脱硝机理

基于煤的解耦耦合燃烧原理和烟气返回脱硝技术,并结合烧结工序特点,提出了烧结过程中解耦燃烧与烟气返回共脱硝新工艺,详细介绍了该工艺的基本原理和工艺流程,对其可行性进行了热力学计算分析;重点研究了烧结矿带发生的脱硝反应.利用烧结矿作填料,采用H2、CO和NH3模拟热解气主要组分对返回烟气中NOx的脱除进行了实验研究.结果表明,450-550℃下烧结过程引入4.0%的H2或4.0%的CO,可使NOx的浓度降低20%-40%;620-660℃时烧结过程引入0.15%的NH3,可使NOx浓度降低20%-30%.烧结过程解耦燃烧与烟气返回共脱硝工艺可有效减少NOx的排放,同时可降低烧结能耗.

超重力场电沉积镍箔及其机械性能

在超重力条件下电沉积镍箔,考察了超重力对镍箔沉积的电流效率、槽电压和单位能量消耗的影响,并对所制镍箔的表面形貌和晶体结构及机械性能进行了表征.结果表明,随着重力系数G和沉积电流密度的增加,镍箔晶粒有细化的趋势.所得镍箔抗拉强度由常重力(G=1)时的933MPa增加到G=443时的1190MPa,硬度则由224Hv增加到375Hv.超重力条件下(G=111),随着沉积电流密度由0.1A/cm2增加至0.4A/cm2,镍箔的抗拉强度和硬度分别由1054MPa和285Hv增加为1121MPa和331Hv.

烧结过程中解耦燃烧与烟气返回共脱硝新工艺Ⅱ：模拟燃烧带的脱硝机理

通过模拟烧结过程中焦炭的分布,研究了返回烟气、热解气主要组分与焦炭耦合燃烧降低NOx排放的规律.结果表明,热解气主要组分与焦炭耦合燃烧可使NOx排放降低10%左右,烟气返回到焦炭燃烧过程可使NOx的排放降低15%,耦合燃烧和烟气返回结合可使NOx的排放降低20%以上.在新工艺过程中,焦炭层厚度由150mm增大到300mm时,NOx排放的降低率由23%增大到40%.烧结过程解耦耦合燃烧与烟气返回脱硝工艺可有效减少NOx的排放.

FeCl_2强化浸锌渣焙烧反应性的热重解析

通过热力学计算,分析了采用FeC l2强化分离浸锌渣中金属元素的可能性,并利用热重分析仪研究了FeC l2.4H2O对浸锌渣的氯化焙烧反应性的影响。结果表明:在浸锌渣中加入FeC l2.4H2O可以促进金属氧化物和Fe2O3的选择性分离,其分离效果与FeC l2.4H2O和碳的添加量有关。随着FeC l2.4H2O含量的增加,总失重率增大,反应失重率提高。当FeC l2.4H2O添加量为50%时,总失重率由10.25%提高到46.07%,1 000℃时反应失重率达到11.01%。当FeC l2.4H2O添加量加至80%时,反应失重率达到17.02%。另外,碳可以促进氯化反应的进行,随着配碳量的增多,总失重率减小,反应失重率却有提高。

超重力场电沉积NiW合金及其耐碱腐蚀性能

在超重力条件下电沉积NiW合金镀层,考察了超重力对NiW合金电沉积过程(各元素分电流、W含量和槽电压等)的影响规律;并利用扫描电子显微镜(SEM)、Tafel技术和电化学阻抗谱(EIS)技术研究了电沉积NiW合金镀层的表面形貌和在NaOH溶液中的抗腐蚀性能,同时通过浸泡实验考察了镀层的稳定性.结果发现,与常重力条件电沉积的NiW合金相比,超重力场电沉积的NiW合金中W含量增加,镀层表面无微裂纹产生;在10%(w)NaOH溶液中镀层自腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度减小,腐蚀电阻也由常重力(重力系数G=1)时的865Ω·cm2增大至超重力(G=256)时的2305Ω·cm2;在10%NaOH溶液中浸泡144h后,超重力场电沉积的NiW合金表面无破碎和起皮现象发生.超重力技术在NiW合金电沉积过程中的应用,使镀层的耐碱腐蚀性能得到改善.

添加NaHCO_3强化铝酸钠溶液分解析出一水软铝石

在铝酸钠溶液中添加晶种制备一水软铝石的过程中,利用NaHCO3强化分解,研究一水软铝石晶种和NaHCO3添加方式对分解过程和产物的影响。结果表明:添加NaHCO3可以促进铝酸钠溶液的分解,使相同条件下的分解率提高3倍,晶种系数SR在0～1.0范围内铝酸钠溶液中NaHCO3添加量为151.2g/L时,分解率均高于80%。XRD和热重结果表明:添加NaHCO3时,分解产物为一水软铝石和三水铝石,SR越大或NaHCO3起始添加速率越慢,一水软铝石含量越高;当SR=1.0且NaHCO3添加速率为0.21g/(L·min)时,其含量可达到80.4%(质量分数);SR为0～1.0时,添加NaHCO3的产物是由一水软铝石和三水铝石相互镶嵌构成的附聚体,分解过程采用逐步加快NaHCO3添加速率的方式有利于得到砂状产物。

烧结过程中CO还原NO的模拟研究

为了考察烧结过程中烧结矿各主要组分对NO脱除反应的影响,研究了有O2和无O2条件下CO还原NO的反应规律,并在还原性气氛下对烧结矿催化还原NO进行了动力学分析。在500～1 000℃,分别以CaO、MgO、Fe2O3和烧结矿为填料层,在固定床石英反应器中研究NO的脱除规律。研究结果表明,不同填料对CO还原NO反应催化作用的强弱顺序为CaO〉烧结矿〉Fe2O3〉MgO。烧结矿作用下,CO体积分数为1.2%时,NO的转化率可达90%以上,CO还原NO反应的Arrhenius曲线以780℃为界分为两段,两段的反应机理不同。反应体系中O2存在时不利于NO还原反应的进行。

复吹提钒转炉熔池形状与底枪布置方式

根据相似原理采用修正Froude准数相等,对承德150t提钒转炉进行物理模拟,选取相似比为1∶6。通过研究确定了纯顶吹状态下熔池冲击面积和穿透深度的变化规律,并得出冲击直径与穿透深度比值为3.1时混匀效果最佳。对底枪布置研究确立了底枪支数和布置方式对熔池混匀的影响,此试验中8支底枪非对称布置熔池混匀时间最短,平均混匀时间为38.6s。

焦粉改性降低烧结过程NOx排放的模拟

以浸渍法制备CeO2和CaO改性焦粉作为烧结燃料降低NOx排放。分别采用焦炭燃烧模拟实验和烧结杯实验对CeO2和CaO降低NOx排放进行研究。结果表明,在2.0%CeO2和2.0%CaO改性焦炭燃烧中,NOx减少排放率分别为14.8%和7.7%。在烧结杯实验中,以2.0%CeO2和2.0%CaO改性焦粉作为烧结燃料,NOx减少排放率分别为18.8%和13.5%。

板坯连铸新型浸入式水口研究

采用1∶1水力学模拟方法研究了板坯连铸结晶器内流场,探讨了双侧4孔水口出口方向对结晶器内液面波动、表面流速和注流冲击深度的影响趋势,得到了双侧4孔水口出口方向对板坯连铸结晶器内流场的影响规律。研究结果表明:4个孔都向下(α<β,α与β都向下)的双侧4孔水口的方案较优,此水口的冲击深度低,液面波动小,表面流速适中,比普通双侧孔水口效果好。