基于热重质谱联用的沥青质燃烧特性分析

为了分析沥青质的燃烧特性,利用热重质谱联用技术模拟了沥青质在空气环境中的燃烧.分别采用Coats-Redfern积分法和分布活化能模型计算了沥青质不同阶段的活化能,其中CoatsRedfern积分法将沥青质的燃烧过程分为2个阶段,其活化能分别为221.33和147.07 kJ/mol.采用分布活化能模型计算了转化率为0.1~0.9的9个活化能,活化能从210.49 kJ/mol逐渐降低至42.98 kJ/mol.根据质谱图,确定了各个时刻逸出气体的种类和产量.2种活化能计算方法分别验证了沥青质燃烧过程中活化能逐渐降低,说明在燃烧过程中随着反应的进行,燃烧逐渐变得更容易发生.由质谱图与沥青质的热失重速率曲线比较可知,热失重速率峰值处气体逸出量最多.     

冷铺沥青材料的特性与配制技术

1.前言沥青路面在长期的使用过程中,会出现松散、坑洞、剥落等病害。路面病害不仅降低了路面的服务能力,而且主要影响道路正常交通,在高速道路上的坑洞甚至可能引发交通事故。因此对于路面出现的坑洞、破损需要及时加以修补。目前,修补路面坑洞大都采用热拌沥青混合料,它对于地点集中,工程量较大的路面维修是可行的,但对于地点分散,工程量小的路面维修,不仅因数量太少而沥青拌和厂难以生产,而且施工单位对热沥青混合料的保温和修补操作也感到不便,特别在冬季和雨水较多的春季,因此道路养护部门十分需要一种能够随时可以用于路面修补的材料。     

西藏古建筑中装饰织物的燃烧特性研究

利用不同火源对20种西藏古建筑中典型装饰织物和4种纯涤、纯棉和涤棉织物进行了燃烧试验,研究了其燃烧行为;利用极限氧指数(limiting oxygen index,LOI)和垂直燃烧(vertical burning,VB)方法对这20种织物的燃烧性能进行了测试,判定了燃烧级别,分析了材质的影响,并对4种纯涤、纯棉和涤棉织物分别在拉萨和合肥同期进行了LOI和VB对比测试,探讨西藏高原环境对装饰织物燃烧性能的影响;利用锥形量热标准化测试研究了部分代表性织物的对火反应特性,分析了材质、厚度等织物属性的影响.结果表明,西藏古建筑内大部分装饰织物为易燃可燃物(LOI≤20),材质以丝质天然纤维和纤维素纤维为主,遇火后即发生复杂明火燃烧现象;西藏低氧低压条件已能充分支持织物的实尺度燃烧,虽织物燃烧速率降低,燃烧时间加长,但局部燃烧加剧,火焰体积加大,具有较大的火灾危险性;纤维素织物热释放速率普遍高于以动物毛绒或丝质材料为主体成分的织物,且织物厚度越大、组织越致密、结构越复杂,热释放速率往往越大.     

崔家寨矿6号煤层井田两翼煤炭燃烧特性的试验研究

在辐射能量为50 kW/m2的条件下用锥形量热仪对崔家寨矿6号煤层井田东西两翼的4个煤样进行了燃烧特性试验研究。研究表明:东翼煤样燃烧过程中产生的的CO峰值浓度、CO平均产生量超过了西翼工作面煤样,而西翼煤样燃烧过程中的热释放速率、总释放热和比消光面积超过了东翼煤样。在烟释放速率和总生烟量方面,井田两翼煤样出现了一定的差异,西翼11605工作面第一个煤样最高,东翼11606工作面第一个煤样次之,其余两个煤样差别不大。     

微观指标对沥青热稳定性能的影响

沥青在存储、运输、拌和、施工及长期使用过程中,会发生挥发、氧化、聚合以及沥青内部结构产生变化等反应,影响沥青的性能和沥青混合料路面的使用性能及寿命。采用GPC（凝胶过滤色谱）分析、NMR（磁共振波谱）分析和XRD（X射线衍射）分析的试验方法,对3种石油沥青老化前后试样进行了研究分析。结果表明：沥青的热稳定性能可以通过沥青中的相对分子质量分布状况、取代甲基或亚甲基的相对含量、同一区域内的主要共掁峰的位置和相对强度、DSC曲线的吸热峰、饱和烃含量及其结晶度得到较为明显的体现。     

劣质混煤的热解与燃烧特性

利用热重法研究了洗选煤矸石与洗中煤混合而成的劣质混煤的热解与燃烧特性,获得了着火温度、燃尽温度、综合燃烧特性指数、燃尽指数等特征参数,通过动力学分析得到了活化能与频率因子等参数。研究结果对优化循环流化床锅炉的运行、节约燃料减少污染排放具有重要意义。     

典型固体可燃物燃烧特性的实验研究

选择具有代表性的聚甲醛丙烯酸甲脂和松木两种材料，采用基于耗氧原理的燃烧热释放速率测量方法，在不同的外加热流密度作用下利用锥型量热计系统对固体可燃物的热释放速率进行测量；分析了外加热流密度对固体可燃物热释放速率、燃烧产物中CO2的浓度和烟气的温度的影响；发现固体可燃物的燃烧放热过程与它们本身的结构特性密切相关，外加热流密度对固体可燃物的热释放速率有很大的影响。     

稻谷壳流化床的燃烧特性

介绍了稻谷壳的物理化学特性及热重试验结果，与煤燃特性进行对比，阐述了稻谷燃烧过程中，挥发分与焦炭分阶燃烧的概念；并通过燃烧试验提出了独特的以纯稻谷壳流态化燃烧方式为主的组合燃烧方式，为纯稻谷壳流态化燃烧锅炉设计和运行提供了理论依据。     

伊泰与印尼混煤的燃烧特性热分析实验研究

根据沙角C电厂660 MW机组锅炉燃烧混煤的需求,选取有代表性的印尼煤和伊泰煤,采用热分析方法,对其单煤和混煤的燃烧特性进行了实验研究,为进一步的锅炉燃烧调整试验提供依据。     

预混均质充量压缩燃烧发动机燃烧与排放特性

为改善柴油机的燃烧和排放特性,在一台2105柴油机上开展了二甲醚(DME)预混比和废气再循环(EGR)对二甲醚-柴油双燃料预混均质充量压缩燃烧(PCCI)发动机的燃烧与排放特性影响的试验研究,通过在进气道预混DME和缸内直喷柴油实现了PCCI燃烧模式。试验结果表明:随着DME预混比的增加,放热过程由两阶段放热发展到三阶段放热,燃烧始点前移,最高爆发压力逐渐增大且对应的相位不断提前;冷EGR导致的PCCI发动机最高爆发压力下降的程度、瞬时放热率峰值及压力升高率峰值对应的相位滞后程度均随着DME预混比的增加逐渐减弱;随着DME预混比的增大和EGR率的减小,当量有效燃油消耗率逐渐降低,有效热效率逐渐升高;DME预混比和EGR率增大可有效降低NOx排放,但是HC和CO排放有所增加。文中工况下最优DME预混比为30%。     

生物质燃烧特性与动力学分析

为丰富农林业生物质利用方式,通过热重分析法研究生物质在不同条件下的燃烧特性及其动力学特性。研究表明,不同生物质燃烧特性明显不同。稻壳经不同温度水洗后综合燃烧特性指数增加,最大燃烧速率提高6.0~7.6 %/min,燃烧活化能高于原样,且在一定范围内水洗温度越高,焦炭燃烧阶段活化能越小;提高升温速率,生物质的着火温度、燃尽温度、残余率、最大燃烧速率及综合燃烧特性指数提高;生物质的燃烧反应遵循一级反应动力学模型,相关系数达0.955以上,挥发分析出燃烧阶段活化能均大于焦炭燃烧阶段。该实验结果可为生物质在火力发电行业应用提供参考。     

沥青确定基层混合料变形性能试验研究

针对沥青稳定基层的特点,进行多种级配和沥青用量下的静态蠕变试验,根据试验分析了永久变形随混合料组成的变化规律。结果表明,采用粗细集料搭配均匀的连续密级配和适中的沥青用量可以获得最佳抗永久变形能力,利用广义Burgers模型分析得出了材料的粘性变形参数－－粘性变形柔量G,并结合壳牌的车辙预估方法提出了沥青稳定基层永久为形的预估方法,研究表明,蠕变试验是评价材料的抗变形性能和预估材料发生永久变形的简便、有效的方法,可用来指导沥青混合料的组成设计。     

泡沫沥青衰变方程与发泡特性评价

目前常用膨胀率和半衰期指标来评价沥青的发泡特性,由于缺乏明确的数值评价标准,有时难以判断最佳发泡参数.比较了现有的4种衰变方程,选定了泡沫沥青衰变方程的基本形式,应用微分方法推导出实际最大膨胀率的通式,由泡沫沥青衰变的边界条件修正得到标准衰变方程,从能量角度出发定义了泡沫能量指标,通过积分给出了计算公式.对实际工程所用4种沥青的发泡试验数据进行分析,泡沫能量指标物理意义明确,量化了沥青的发泡特性,既可确定沥青的最佳发泡参数,又可评价不同沥青的发泡特性.     

沥青与沥青混合料的流变特性比较

沥青与沥青混合料作为一种非常重要的土工材料，被广泛应用于道路路面和建筑防水，有关研究也在世界各地展开。然而关于这两种材料的流变特性之间的联系在目前来说还是个未知数。通过比较青与沥青混合料的均质性、颗粒性，粘弹性及其流变模型，来分析这两种材料在力学方面的相似性和差异性。研究表明，沥青和沥表示昆合料具有相同的粘弹性性质，它们之间的唯一区别是材料的结构组成不同。     

煤与生物质掺混燃烧特性

为实现能源高效清洁利用,利用热重分析法分别研究不同煤(兰炭、大同无烟煤)和生物质(稻壳、烟梗和玉米芯)以及二者混燃性能,分析生物质掺混种类、水洗预处理、掺混比例和升温速率对煤与生物质掺烧的着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性以及动力学特性的影响。结果表明:相比于煤单独燃烧,生物质与煤掺烧的着火温度和燃尽温度降低,煤的燃烧性能有所改善;预处理使燃烧曲线向高温区偏移,碱金属元素对燃料热解燃烧存在催化作用;随着稻壳掺混比例的提高,煤与生物质掺烧特性得到进一步提升,混合燃料反应活化能降低;提高升温速率,兰炭与稻壳燃烧曲线向高温区移动,综合燃烧特性指数增大,混合燃料反应活化能进一步减小;30%稻壳和70%兰炭混合燃料在升温速率20℃/min下燃烧产生协同效应。实验结果为煤和生物质在火力发电行业的应用提供参考和理论依据。     

农业秸秆燃烧特性及动力学分析

选用华中地区典型的农业秸秆（麦秆、稻秆、棉秆以及林业枝条）为研究对象,在热重／差热综合热分析仪（TG-DTA）上研究它们的燃烧特性,并采用非等温积分法（Coats-Refern）分析秸秆的燃烧动力学特性．研究发现：农业秸秆易着火和燃尽,燃烧过程主要包括挥发分的析出燃烧（200-360℃）和固体焦炭的燃烧（360～500℃）．动力学分析表明：挥发分的析出较容易,所需活化能较小（〈100kJ／mol）,而固体焦炭的燃烧较难,活化能达150kJ／mol以上．对于不同的秸秆,麦秆和稻秆较易着火燃烧,而棉秆和枝条相对难以着火燃烧,这与其物质组成与化学结构的不同有关．     

稻谷壳流化床的燃烧特性

介绍了稻谷壳的物理化学特性及热重试验结果，与煤燃烧特性进行对比，阐述了稻谷壳燃烧过程中，挥发分与焦炭分阶段燃烧的概念；并通过燃烧试验提出了独特的以纯稻谷壳流态化燃烧方式为主的组合燃烧方式，为纯稻谷壳流态化燃烧锅炉设计和运行提供了理论依据。     

基于集料接触特性的沥青混合料抗车辙性能评价

基于数字图像技术对沥青混合料的粗集料接触点数与集料倾角进行了分析,采用沥青路面分析仪评价了添加不同沥青的AC-13F、AC-13C与SMA-13混合料的抗车辙性能,并以粗集料初始接触点数以及沥青软化点为变量建立了车辙深度预估模型,定义了用于级配选择的混合料最佳接触点数以及最小接触点数.结果表明:混合料的高温稳定性可以采用粗集料接触数量以及倾角变化量进行评价,沥青性能主要影响接触点与倾角的变化量;将接触点数量引入混合料的设计中作为级配选择的参考,可提高沥青混合料的抗车辙性能.     

煤矿井下可燃材料燃烧特性的试验研究

介绍了锥形量热仪的原理和测试方法,在辐射能量为50kW/m2的条件下对煤矿井下使用的整芯阻燃输送带、尼龙输送带、油松和煤的燃烧特性进行了实验研究,得到了各自的燃烧特征参数.实验结果表明:从热释放性能、产生的CO、释放的烟雾以及烟雾的影响方面综合分析,尼龙输送带着火以后的危害最大,木材燃烧后的危害最小.但是,橡胶整芯阻燃胶带在燃烧过程中释放的CO的浓度最大.在所给定的实验条件下,煤的耐火性能稍差,尼龙输送带、木材和橡胶整芯阻燃胶带三种材料的耐火性能差异不大.