生物质引火型煤的制备及燃烧性能评价

以无烟煤和生物质(锯末)为原料,氯酸钾为氧化剂,PEG-600和镁粉为助燃剂,腐殖酸钠和粘土分别为有机和无机粘结剂,制备了一种易点燃、燃烧无异味且压制和贮存过程不发生自燃的引火型煤.考查了腐殖酸钠和粘土用量对无烟型煤和纯锯末型煤抗压强度和落下强度的影响.结果表明,当粘结剂用量分别为8%和10%时,抗压强度和落下强度满足MT/T 748—2008和MT/T 925—2004的要求,在最佳配比条件下制备的锯末引火型煤的热值为20.06MJ·kg~(-1),燃烧时间可达15 min以上,硫含量为0.099%,着火点为260℃,基本满足市场对引火型煤的要求.     

基于热重-傅里叶红外光谱联用的煤矸石自燃特性及微观表征

煤矸石自燃造成严重的环境和生态问题,为揭示煤矸石自燃宏观特性及微观结构之间的关联性,采用热重-傅里叶红外光谱(TG/FTIR)联用技术及自燃程序升温实验,系统研究了煤矸石自燃氧化过程失重率、气体产生率和官能团变化规律及自燃特性。结果表明,煤矸石中存在次甲基、含氧环烷、醚键等桥键和缩合芳环等物质,自燃氧化过程总失重率30.30%.得到了煤矸石自燃过程中7个特征温度,气体脱附、氧化裂解、燃烧和热活化及相变阶段的失重率分别为1.05%,3.27%,20.36%和5.31%.计算得到煤矸石燃料比为0.88,综合燃烧特性指数S为32.34×10~(-11)%2·min~(-2)·K~(-3),说明试样挥发分析出速率快、极易着火燃烧、燃尽性能好,具有较高的自燃氧化及着火燃烧特性。     

复合型生物质型煤粘结剂的制备与应用

以小麦秸秆为原料制备了复合型生物质型煤粘结剂.研究了NaOH浓度、反应时间、反应温度等因素对型煤粘结剂性能的影响.通过实验确定了型煤粘结剂的最佳配方:NaOH浓度0.2 g/L,反应时间2 h,反应温度80℃.研究了Ca/S比对型煤固硫率的影响,当Ca/S比为2.29时,型煤固硫率可达86.83%.     

利用生化污泥制污泥型煤

本文介绍一种利用生化污泥制作污泥型煤的方法.其生产工艺简单,与现有型煤相比成本较低,并充分利用了城市污水处理厂剩余污泥的热能;所制的污泥型煤热值高,热值5000大卡/kg以上;排放烟尘的硫化物、黑度、粉尘均低于烟煤,基本无二次污染,并有燃点低、温度高、起火快等优点,为城市污水处理厂剩余污泥的最终处理找到了一条变废为宝的有效途径.一、配方(重量百分比)生化污泥30—40%、原煤53—68%、黄土(粘结剂)1—5%、电石渣(固硫剂)1—4%、除异味剂1%.     

民用型煤固硫的实验室研究

通过对北京西城区府佑街居民使用的蜂窝煤煤样进行实验室制样和燃烧分析、元素分析,得到不同钙硫比情况下的固硫率.分析发现,在无任何添加剂的作用下,原煤的自身固硫效率不到20%,当采用本实验配方时,固硫率普遍提高1.4倍左右,证明实验室固硫剂对实验使用的低硫煤有很好的燃烧固硫作用,即在硫的质量分数为1%左右及定温条件下,总固硫率达34%左右.     

高硫煤矸石焙烧固硫的Box-Behnken响应面法优化研究

为实现高硫煤矸石焙烧过程中的高效固硫，采用工业废渣硼泥作为固硫剂，对煤矸石进行固硫试验.针对单因素试验的不足，采用Box-Behnken响应面法探索固硫剂用量、焙烧温度、焙烧保温时间等对煤矸石固硫率的影响，明确了各因素之间的交互作用.研究结果表明：在固硫剂中镁与煤矸石中硫的质量比(m_Mg/m_S)为9,焙烧温度620℃、焙烧保温时间100 min时，煤矸石固硫率达到89.35%.对煤矸石固硫影响最大的因素为固硫剂用量，其次为焙烧温度，焙烧保温时间(2 h内)的影响较小.焙烧温度和固硫剂用量之间具有显著的交互作用.通过该方法优化的煤矸石固硫工艺可为高硫煤矸石的资源化利用提供一定技术支撑.     

纳米铁粉燃烧特性研究

通过对粒径为50,100,500和20×10~3nm铁粉的比表面积实验(BET法)、燃烧热值实验和热分析实验,得到不同粒径铁粉的表面微观结构、燃烧热值和失重曲线,分析粒径对比表面积、燃烧热值的影响,研究不同粒径铁粉在10,20,30和40 K/min升温速率下的燃烧特性参数和动力学参数.结果表明:粒径减小,铁粉比表面积和燃烧热值均增大,当粒径为50 nm时,燃烧热值最高,其值为6 792.1 J/g.粒径增大,着火点温度、最高燃烧速率对应温度、燃尽温度升高,燃尽时间延长;升温速率增大,相同粒径铁粉的着火温度、最大燃烧速率对应的温度和燃尽温度升高,纳米铁粉的最大燃烧速率增大,而微米铁粉的最大燃烧速率减小.随着粒径和升温速率的增大,活化能和指前因子都增大且存在互补偿效应.     

聚乙烯醇对型煤热解的影响研究

以聚乙烯醇(PVA)为粘结剂与粉煤混合制成型煤,在热重分析仪上进行热解.实验数据表明:随着PVA含量的增加,反应活性指数R增大,反应速率加快,且低位发热量增大.通过FTIR光谱、BET、工业分析等方法分析说明,PVA的加入,增加了型煤的微孔结构,提高了燃料层间的传热和传质;型煤中羟基含量增多,促进了热解过程中苯酚的生成,使气态产物CO含量增多.     

煤粉压力燃烧特性及动力学分析

利用加压热重分析天平,采用非等温燃烧方法对国内某钢铁厂高炉典型喷吹煤粉的燃烧特性及反应动力学参数进行了实验研究。研究了在0.1,1.1,2.1,3.1,4.1 MPa压力等级下试样煤粉的着火温度、最大燃烧速率温度、燃尽温度、综合燃烧特性指数(S)、最大燃烧速率等燃烧特征参数,计算了煤粉燃烧过程的活化能(E)和指前因子(A)。结果表明,北区煤粉在压力等级由0.1 MPa升至4.1 MPa的燃烧过程中,着火点温度最多下降了85.7K,失重峰值温度最多提前了249.3K,燃尽温度最多下降了375K,最大燃烧速率最多提升了10倍,燃烧特性指数最大为常压下的33.6倍;两段热解活化能和指前因子的对数值之间存在动力学补偿效应;煤粉的反应控制条件及燃烧方式转变的临界压力为3.1MPa。     

干馏松焦油在钙基催化剂作用下的裂解燃烧特性

为提高耐火材料组分的焦油催化裂解作用,对松焦油与不同钙基催化剂添加物试样进行燃烧条件下的热重实验,并对催化剂作用下焦油的组分、着火性、稳燃及燃尽性进行分析.研究结果表明:钙基催化剂不能改善干馏松焦油的着火性,但对焦油具有良好的催化重整作用,使得干馏松焦油的燃尽特性指数由46.85×10-4 min-1迅速下降到(20.73～24.12)×10-4 min-1;燃烧生成的CO2与CaO的作用有利于促进燃烧,CaCO3则促进了焦油中重质烃成分与轻质烃成分中碳元素的交换,使焦油组分更趋一致.     

稀土化合物对氧化钙固硫性能的影响

研究了氧化钙在煤燃烧过程中的固硫性能,讨论了燃煤的硫的质量分数、温度、钙硫比、稀土化合物对氧化钙固硫性能的影响·结果表明,随着煤中硫的质量分数的增加,氧化钙的有效利用率增加,钙硫比大于1∶1时固硫效果比较好,氧化钙的最佳固硫温度约900℃·随着煤粉和氧化钙的不断细化,氧化钙有效利用率也增加·在温度为900℃,钙硫比为1∶1时,最大固硫率约为70%,稀土化合物的添加,更有效地提高了氧化钙的利用率,可提高氧化钙的固硫率约10%,且使固硫温度提高约150℃·     

基于TG-FTIR的印染污泥与烟煤掺烧特性研究

采用热重红外联用仪研究了印染污泥与烟煤的掺混燃烧过程.结果表明:污泥燃烧存在3个主要阶段,分别对应于150~350℃区间纤维类挥发分的析出和燃烧、350~500℃区间细菌蛋白质等高分子有机质的燃烧以及500℃后无机染料矿物质的煅烧;烟煤中掺入印染污泥可提高着火特性,30%掺混时可降低着火点约20℃,同时综合燃烧特性指数下降;印染污泥燃烧初期活化能仅为70 k J/mol,燃烧后期活化能升至130~160 k J/mol;随烟煤中污泥添加量的增加,混合物初始阶段的活化能减小而后续燃烧阶段的活化能增大.综合分析发现,当污泥量低于20%时,对整体燃烧特性的影响较小.热重红外曲线表明:污泥与烟煤混合后,矿物质之间通过反应对污染物的行程产生影响;污泥灰分中的碱性氧化物以及起固硫催化作用的Fe_2O_3有利于将混合物中的硫固定在灰渣中;NO_x主要来源于燃料型NO_x的释放;由于污泥易于脱挥,析出小分子的可燃气体形成还原性气氛,有利于降低混合物燃烧前期NOx的生成.     

煤矸石和用后耐火材料合成多孔堇青石

以煤矸石、用后滑板砖和用后镁碳砖为原料,采用石墨、淀粉和复合添加剂为造孔剂,制备出多孔堇青石材料,并研究造孔剂种类、造孔剂加入量和合成温度对材料合成和材料性能的影响.实验结果表明:采用煤矸石和用后耐火材料为原料,在1350～1400℃高温下可以合成高纯度的堇青石材料;复合添加剂为最佳造孔剂,其合适加入量为15%～25%;当复合添加剂加入量为20%,在1350℃保温3h条件下,合成材料的气孔分布均匀贯通,其显气孔率为44.9%,热膨胀系数为2.14×10-6K-1,荷重软化点为1290℃,综合性能良好,具有优良的高温使用性能.     

腐植酸钾-凹凸棒-聚丙烯酸复合树脂的吸液性能

以过硫酸钠-亚硫酸氢钠为引发剂,N,N'-亚甲基丙烯酰胺为交联剂,采用静态溶液聚合制备了腐殖酸钾-凹凸棒-聚丙烯酸复合吸水树脂.研究了凹凸棒、腐殖酸钾对复合吸水树脂吸蒸馏水倍率、吸盐水倍率以及吸水速率的影响,并对比了各种复合吸水树脂的吸液性能.结果表明,当凹凸棒含量由5%增至40%时,复合树脂吸蒸馏水和吸盐水倍率呈快-缓-快的变化趋势,其中凹凸棒含量由10%增至20%时,吸液倍率变化不大,复合树脂的吸水速率则先增大后下降,凹凸棒土用量为10%,复合树脂的吸水速率最快.腐植酸钾的加入可提高树脂的吸蒸馏水倍率、吸盐水倍率和吸水速率.复合改性前后的吸液性能从大到小依次为:腐植酸钾复合吸水树脂(w(腐植酸钾)=5%)>腐植酸钾/凹凸棒/聚丙烯酸三元复合吸水树脂(w(凹凸棒)=20%,w(腐植酸钾)=5%)>聚丙烯酸树脂吸水树脂>凹凸棒复合吸水树脂(w(凹凸棒)=20%).     

2种阴离子捕收剂在石英表面的吸附机理

用石英晶体微天平(QCM-D)实时原位测定油酸钠和混合脂肪酸(KS-I)在经Ca~(2+)活化的SiO_2表面的吸附量,并结合单矿物浮选、原子力显微镜(AFM)和Zeta电位,研究捕收剂的吸附机理。研究结果表明:当矿浆p H为12.0时,油酸钠的浮选效果比KS-I的好,且活化剂和捕收剂用量都比KS-I的小。矿浆中Ca(OH)_2浓度为6.48×10~(-5)mol/L且油酸钠用量为30 mol/L时,石英的回收率可达到97.9%;而KS-I在Ca(OH)_2浓度为2.16×10~(-4)mol/L且捕收剂用量为90 mol/L的条件下得到最佳的回收率仅为78.6%。Ca~(2+)在SiO_2表面的吸附分为2个阶段,油酸钠在活化后的SiO_2表面形成吸附量为5.4×10~(-6)g/cm2的黏弹性吸附层,且只有1个吸附阶段。而KS-I在SiO_2表面的吸附量只有2.5×10-8 g/cm~2。油酸钠在SiO_2表面形成15.2~97.3 nm的吸附层,而KS-I在SiO_2表面的吸附层最厚仅为10 nm,且2种药剂在整个表面的吸附并不均匀。油酸钠与KS-I在活化的石英表面均发生静电吸附作用,但油酸钠的吸附量比KS-I的吸附量大。     

澄合高硫煤固硫技术初探

以澄合奥陶纪灰岩为固硫剂,对10#高硫煤进行了固硫试验。结果表明,X3,X5,S3,及D9等4种灰岩具有较好的固硫作用,其Ca(Mg)/S和固硫剂粒度分别取2和<0.12mm较合适;经800～900℃煅烧后,石灰石的固硫率明显提高。固硫助剂的添加量占固硫煤的0.4%,最佳固硫温度为1000℃;固硫温度低于1100℃时以Ba(OH)2助固硫效果较好,超过1100℃时以高岭土助固硫效果较好。     

大尺度正庚烷流淌火试验

针对液体燃油储运过程中泄漏引发的火灾爆炸事故,设计并搭建液体燃油流淌火燃烧试验平台,进行了正庚烷流淌火试验。分析了4种不同泄漏速率下正庚烷流淌火的火焰前沿位置、燃烧面积、蔓延速率、燃烧速率等特征参数的变化规律。研究结果表明:正庚烷流淌火的燃烧蔓延阶段性特征明显,其典型参数均随泄漏速率正相关变化。正庚烷流淌火的稳定线燃烧速率为4.56×10~(-5)m·s~(-1);而泄漏速率每增加1 L·min~(-1),相应的初始蔓延速率增加6 mm·s~(-1)。     

高炉喷吹配煤催化燃烧特性的研究

为进一步提高高炉喷吹配煤的燃烧效率,通过在配煤中干法混合不同比率的催化助燃剂轻烧白云石、冷轧酸洗氧化铁粉和锰矿粉,采用热重分析和半工业化沉降炉试验方法,探讨催化助燃剂种类及其添加量对煤粉着火点和燃尽率的影响,以确定匹配的催化助燃剂种类和最佳添加量。结果表明,轻烧白云石、氧化铁粉、锰矿粉及三者的复合催化助燃剂都对煤粉的燃烧反应具有较好的助燃作用;最适宜的催化助燃剂为冷轧酸洗氧化铁粉和复合催化剂,其最佳添加量分别为3.0%和4.5%。     

LC-MS测定大花罗布麻中植物激素的方法学研究

目的:建立高效液相色谱法-电喷雾串联质谱联用分析大花罗布麻中植物激素的分析方法.方法:采用C_(18)SPE柱提取大花罗布麻叶中植物激素,在色谱柱为Agilent SB-C_(18)(50 mm×2.1 mm,1.8μm),0.5%甲酸水-甲醇为流动相,在MRM模式下,ESI负离子模式,毛细管电压为4 k V,干燥器流量为10 L·min~(-1),干燥器温度为350℃等条件下,建立液相色谱法-电喷雾串联质谱(LC-MS)联用分析大花罗布麻叶中五种植物激素的方法.结果:大花罗布麻叶中五种植物激素ABA、IBA、IAA、GA_3、JA含量分别为9.800×10~3μg·kg~(-1)、3.073×10~4μg·kg~(-1)、1.403×10~4μg·kg~(-1)、4.475×10~4μg·kg~(-1)、2.508×10~4μg·kg~(-1);五种激素在各自对应的线性范围内线性关系良好.结论:方法灵敏、准确,适合用于大花罗布麻叶中植物激素含量的测定.     

低黏度高稳定性非离子聚丙烯酰胺水分散体的合成

采用水分散聚合法,以丙烯酰胺为单体,过硫酸铵为引发剂,衣康酸/次亚磷酸钠为链转移剂,聚丙烯酸钠为稳定剂,在硫酸铵/氯化钠水溶液中,制备了低黏度高稳定性的非离子聚丙烯酰胺水分散体系.考察了氯化钠、衣康酸、次亚磷酸钠对水分散体黏度、相对分子质量、颗粒形貌的影响.实验发现在30℃,300r/min,当引发剂、稳定剂、硫酸铵、氯化钠、次亚磷酸钠、衣康酸与单体质量比为:1.17×10~(-4)∶(3.25×10~(-2)~3.41×10~(-2))∶1.12∶(7.50×10~(-2)~7.75×10~(-2))∶(1.25×10~(-4)~1.42×10~(-4))∶(9.2×10~(-3)~1.17×10~(-2))∶1条件下,可以制备低黏度、高稳定性的非离子型聚丙烯酰胺水分散体.