水平填充床中纤维质燃料正向阴燃数值模拟研究

根据多孔燃料三步反应动力学过程,建立了2D非稳态纤维质材料填充床阴燃的数学模型.阴燃的化学动力过程包括燃料热解、燃料放热氧化及焦炭的放热氧化.该模型既考虑了固-气之间的热交换,也考虑到气体在多孔介质内的扩散系数变化.数值模拟了来流速度对阴燃速度及平均最高温度的影响,结果表明:阴燃传播速度与来流速度基本上呈线性关系,来流速度对阴燃最高温度影响不大.同时也模拟了燃料阴燃过程中气体组分(O2、CO、CO2及H2O)的变化.通过改变3个反应指前频率因子发现:增大A2(燃料氧化频率因子)会加速阴燃,增大A1(燃料热解频率因子)和A3(焦炭氧化频率因子)均会减小燃料阴燃传播速度.     

纤维质燃料水平填充床反向阴燃传播特性研究

基于两步反应动力学机理(包括燃料热解和燃料的氧化),建立了二维非稳态燃料填充床阴燃的数学模型.该模型既考虑了固相和气相之间的热传递,也考虑到了气体在多孔介质内扩散系数的变化.辐射换热采用扩散近似方式予以表达.数值模拟结果表明:阴燃传播速度随着来流速度的增大而增大,但当来流速度超过0.35 cm/s时,阴燃速度增长幅度大大减小;来流速度对阴燃最高温度影响不大.同时还模拟了燃料阴燃过程中气体组分(O2、CO、CO2及H2O)和固体成分(燃料、焦炭)的变化以及温度分布情况.图8,表2,参12.     

液体燃料MILD燃烧的特性及其污染物的排放规律

为了探究液体燃料的中低氧稀释(moderate and intense low-oxygen dilution, MILD)燃烧的特性,采用数值模拟方法,分析了MILD燃烧过程中空气与燃料的入口条件对燃烧室烟气回流比、流场结构和污染物排放量的影响规律.研究结果表明：MILD燃烧室内流场结构对燃料与空气的混合起到决定作用;随着当量比的增加,燃烧室温度逐渐升高,CO的排放量逐渐增大,NO_x排放量也随之增大,当量比为0.9时,NO_x排放量达到峰值;随着空气入口速度的增加,燃烧室中心面温度分布均匀,没有明显的局部高温峰值点,NO_x排放量逐渐减小,CO排放量呈先减小、后增大的趋势,空气入口速度为110 m/s时的CO排放量最小;随着燃料入口速度的增大,燃烧室内峰值温度逐渐升高,NO_x排放量逐渐增加,CO排放量呈先减小、后增大的趋势.     

热解温度对淮南煤热解与CO_2气化特性的影响

采用STA409热综合分析仪研究了不同热解温度(950℃,1200℃和1400℃)下淮南煤的热解特性,同时采用傅里叶红外光谱仪、扫描电镜和X射线衍射仪等对不同热解温度下煤焦的物化特性进行了分析.发现随着热解终温的升高,煤焦表面孔隙增大,总孔体积和孔面积也明显增大;煤焦的碳微晶结构逐渐向有序化方向发展,并最终导致石墨化,化学稳定性增强;同时煤焦内C元素的含量快速增加而H含量逐渐减少,且煤焦内有机官能团的红外吸收也明显减少;煤焦的活化能随碳转化率的增大和热解终温的升高而增大,说明煤焦的CO2气化活性随温度升高而降低.     

煤加压低温热解制取焦油和煤气特性

为了提高煤在分级转化中的高效洁净利用,建立了煤加压热解实验系统.以陕西黑龙沟煤为对象,研究了不同温度(500~700℃)、压力(0.1~0.5 MPa)、气氛(N2与煤气)、粒径(0~3mm与0~6 mm)对低温热解焦油、煤气产率和品质的影响规律.结果表明,随着温度升高,焦油产率先增加后减小,在温度为600℃时达到最高,煤气产率逐渐增加.随着压力的增加,焦油产率在N2气氛下降低,煤气气氛下升高;而热解煤气产率在N2气氛下升高,煤气气氛下降低;大颗粒煤热解焦油产率高于小颗粒煤的热解产率,但当压力达到0.5 MPa时,热解焦油与煤气产率几乎不受粒径影响.升高压力虽降低了热解煤气中CO与H2的含量,但促进更多轻质碳氢化合物(如CO2,CH4,C2H4,C2H6)的析出,因此提高了热解煤气热值,同时煤焦油品质也因焦油中苯、甲苯、苯酚及萘的实际收率增加而提高.     

考虑热解反应的阴燃渐近分析

用渐近分析法对一维稳态逆流阴燃进行了分析，模型中将填充床沿气体流动方向分成三个区，预热区、氧化降解区和热解反应区，分析表明，阴燃峰值温度和阴燃传播速度主要由降解来决定，崦氧化降解和热解反应同时决定热解区的结构，推导了活性物全部转换情况下的温度分布，气固质量分布表达式     

两种木质纤维水解渣的热解特性分析

对木粉酸水解残渣(WAHR)和木糖渣(XR)两种木质纤维水解残渣进行了基本物性分析,采用热重分析仪和自制的管式高温裂解炉探讨了这两种水解残渣及其母料的热解特性.结果表明:两种水解残渣较其母料有更高的碳含量,且WAHR的碳含量比XR高;两种水解残渣的组成和热解特性存在较大差异;XR的气相产物和液相产物产率在整个研究温度区间均高于WAHR,并且H2、CO、CO2、CH4、C2H4和C2H6的产率随温度变化的规律不同;两种水解残渣的液相产物种类相似,但相对含量存在差别;半焦样品的CO2气化反应活性随温度的升高而降低;原料的木质素含量越高,所得半焦样品的反应活性越低.     

软质聚氨酯泡沫阴燃前热解特性及动力学分析

采用差示扫描量热-热重分析(DSC-TGA)同步热分析仪和中温差热分析仪(DTA)对软质聚氨酯泡沫(FPUF)在不同O2浓度下的热解特性、热解动力学及其对阴燃的影响进行研究。结果表明:聚氨酯泡沫热解主要分为2个阶段。第一阶段主要是FPUF分解产生异氰酸酯和多元醇,第二阶段主要为多元醇的分解。当O2体积分数从0增加到50%时,第一阶段热解起始温度和活化能变化很小,第二阶段最大质量分数损失速率对应温度从385℃降低到300℃,活化能从170 kJ/mo1降低到80 kJ/mo1。聚氨酯热解过程中不同类型反应的活化能大小顺序为:多元醇热解活化能聚氨酯热解活化能多元醇氧化活化能。多元醇氧化反应产生的热量是聚氨酯泡沫阴燃时的主要热量来源。因此,O2浓度增加通过加快热解速率、降低反应所需温度和增加放热量来促进阴燃的建立和传播。     

溴化环氧树脂印刷线路板的中温热解实验

利用热重法进行了溴化环氧树脂(FR4)印刷线路板不同升温速率的热解特性试验研究,并利用热重和热重微分曲线的信息计算了动力学三参数.利用固定床热解试验装置进行了大颗粒FR4型线路板中温热解实验,并利用GC-MS,FT-IR和SEM检测了热解产物.结果表明:①FR4型线路板热解温度区间为300,℃～400,℃,热解反应活化能107.70 kJ/mol,指前因子为2.22×109/s,反应级数为1;②热解气体产物主要为CO、CO2、溴甲烷及少量的丙酮和C1～C3卤代烷烃;热解液体产物主要为苯酚和烷基苯酚,还有其他C6～C17芳香族如苯、烷基苯等成分;③固体产物包括金属片和含碳的玻璃纤维,可手动实现金属和玻璃纤维的分离富集,富集的金属包含大量的铜和少量的金、镍等贵重金属,富集的玻璃纤维包含碳、硅、氧、钙和铝等元素.     

自然对流下通风面积对阴燃向明火转化影响的实验研究

聚氨酯泡沫材料是阴燃火灾中的典型可燃物之一.在实验台上进行了自然对流条件下通风面积变化的阴燃实验,利用热电偶测量材料内部温度变化,用气体分析仪测量所产生的CO浓度.结果显示,对于横截面积为408×10-4 m2的泡沫材料,当通风面积与材料横截面积之比r小于1/260时阴燃会熄灭,r>1/260时阴燃会最终转化为明火.由此确定该数值是阴燃维持的临界通风面积.通过不同通风面积情况下生成的CO量的对比,发现在r=1/260时生成的CO明显增多,说明在形成明火后,由于空气供应受限,会大量产生CO.     

聚氨酯泡沫材料密度对阴燃及向明火转化过程的影响

为了探讨材料参数对阴燃及向明火转化过程的影响,对水平放置在实验体中4种不同密度的聚氨酯泡沫进行阴燃实验研究,并选取2种典型密度材科利用气相色谱仪对气体产物进行分析,结合热分析研究材料密度对阴燃及向明火转化过程的影响机理.研究结果表明:在自然对流条件下,密度大的聚氨酯泡沫材料,反应产生的热量多.此外,密度大的聚氨酯泡沫在阴燃过程中产生较高浓度的CO气体,可提供充足的可燃气体,故更容易由阴燃向明火转化:而对于密度小的聚氨酯泡沫,在阴燃过程中产生的CO,CO2气体的量和消耗的O2的量变化小,放出的热量也较少,所以仅可以维持稳定的阴燃传播.材料密度对阴燃及向明火转化的过程有重要影响,实验结果对防止火灾事故的发生具有一定的现实意义.     

高大空间早期火灾试验的火源选择研究

对早期火灾探测器试验的两种火源——棉绳阴燃火和木材热解火进行试验,分别从烟气运动速度、烟气温度,火源温度以及环境对烟气的影响进行对比分析,找出早期火灾的运动规律,并为高大空间早期火灾试验选择合适的火源。     

聚酯漆稀释剂燃烧烟气的GC-MS分析

聚酯漆稀释剂是一种常见助燃剂.利用热解析仪、气相色谱-质谱联用技术对其在纯棉布料、的确良织物、地毯以及三者混合物上燃烧的烟气进行GC-MS分析,比较不同载体上烟气的特征组份,找到烟气特征组份的分布规律.此项研究成果为火灾调查工作提供了一定帮助,同时为火灾现场助燃剂燃烧烟气的鉴定工作提供了技术支持.     

O3同时去除SO2和NO的研究

将N2、O2、NO、SO2气体按一定比例混合成模拟工业烟气,将混合气体与0,同时通入反应器中。实验中,考察03／NO物质的量之比、温度以及不同的吸收液对脱硫脱硝的影响。实验结果表明,液相中O3对NO能有效氧化,然而S02的存在对NO的去除具有一定的负面影响。当O3／NO=1时,NO的去除率达到93．12％;Na2CO3溶液替代蒸馏水作为吸收液时,有利于NO和S02的去除;当温度在20～60℃范围内,NO和s02的去除率呈逐渐下降的趋势,但影响不大。     

真空变压变温耦合吸附过程捕集烟道气中CO2的研究

研究了用六步真空变温变压耦合吸附工艺(VTSA)捕集烟道气中CO2的过程。考察了不同再生温度和压力下用VTSA工艺分离CO2的效果。在压力为10kPa和温度为423K的再生条件下,烟道气中CO2的纯度由15.0%增至93.4%,同时具有95.4%的回收率。对六步VTSA工艺过程进行了模拟,并通过实验结果对模型进行验证。最后模拟了一个不包含降温过程的五步VTSA工艺,以提高吸附剂的产率。     

氨法吸收燃煤烟气中CO2的研究

针对燃煤过程中通过烟气释放的CO2对环境污染问题,围绕如何控制烟气中CO2的排放问题系统地研究,以期为燃煤烟气的净化提供积极有效的途径。目前,氨法吸收燃煤烟气中的CO2相对优势较大,具有高效率,低能耗,副产物资源化等优点。采用氨法吸收模拟烟气中的CO2,考察反应温度、氨水浓度、气体浓度、高碳化氨水等条件对反应速度和脱除率的影响。结果表明,随温度和氨水浓度的增大,反应速率增大,脱除率增加;气体浓度增大,吸收速率增大,脱除率减小;不同碳化度氨水(R=0～200)对CO2吸收有影响,碳化度(R)越小吸收效果越好。     

一种新型脱硫技术在燃油锅炉上的扩大试验

在介绍国内外主要烟气脱硫技术及其最新进展的基础上，重点阐述了用硫化碱加TFS添加剂进行燃油锅炉烟气脱硫并副产五水硫代硫酸钠的扩大试验结果，说明了这一新型脱硫技术的可行性。     

燃煤电站胺法碳捕集吸收塔的腐蚀特性

腐蚀一直困扰着脱碳装置的正常操作和经济运行。为了解胺法CO2捕集系统的腐蚀特性并改善腐蚀问题,该文采用新型混合有机胺CO2吸收剂,在捕集CO2中试实验台上进行了连续运行实验,采用扫描电镜和X射线衍射仪对吸收塔典型位置的碳钢腐蚀片进行了形貌特征、腐蚀产物成分以及元素含量分析。结果表明:4处典型位置的腐蚀程度由高到低依次为模拟烟气入口、吸收剂出口、模拟烟气出口、吸收剂入口;模拟烟气入口的腐蚀产物为FeO(OH),可能是由Fe(OH)2转化而来,其余3处没有检测到典型的CO2腐蚀产物;气态CO2对吸收塔的腐蚀作用最大。     

燃煤烟气中汞的形态分布及热力学模型预报

采用化学热力学平衡计算模型预报了汞在燃煤烟气中的化学形态分布,模型预报结果与国外研究乾的实验结果比较符合;指出了汞在燃煤烟气中可能进行的化学反应,研究表明在炉膛内的燃烧温度下,汞将蒸发并以单质汞的形态存在于气相之中,氯元素的存在可以大大增强汞的蒸发,随着烟气温度降低,单质汞会与烟气中的其他成分发生一系列化学反应,最终大部分汞将以氯化汞的形态随烟气排放到环境中。     

阻燃氨基树脂对胶合板燃烧时CO和CO2释放的影响

【目的】研究阻燃氨基树脂对胶合板燃烧时释放CO、CO₂的影响机制。【方法】基于锥形量热仪研究了辐射强度30、50 kW/m²条件下桉木、桉木胶合板、阻燃桉木胶合板燃烧过程中CO、CO₂的释放规律。【结果】CO₂释放速率和质量损失速率均在引燃阶段和炭燃烧阶段较高,在炭化阶段和阴燃阶段较低,释放规律受辐射强度影响较小; 辐射强度对CO释放规律的影响主要表现在炭化阶段; 阻燃氨基树脂中的氨基树脂使样品表面炭化层更为稳定,抑制了热解产物的挥发,造成燃烧后期CO₂的集中释放; 阻燃氨基树脂对CO的释放规律影响较大,而且这种影响又与辐射强度密切相关。低辐射强度以及IFR膨胀炭质层的阻燃作用使CO的转化率大大提高。【结论】阻燃条件下,胶合板燃烧中CO₂的释放速率与质量损失速率变化趋势一致; CO释放速率在阴燃阶段达到最高; 阻燃氨基树脂可抑制CO₂产生,促进CO产生。