应用热力学函数研究不同钙基固硫试剂的固硫特性

应用热力学数据分析了炭酸钙、氧化钙和氢氧化钙在不同温度下的固硫能力,由于固硫反应是一个放热过程,钙基因硫剂的固硫能力随着温度升高逐渐降低。高温条件下硫酸钙会发生再分解,并且随着温度的升高硫酸钙的分解压力逐步增大,因此,钙基固硫剂的适用温度一般不这１２００℃。     

钙基固硫剂的热力学和动力学分析

建立了高温条件下固硫过程中自由能与温度的关系函数。固硫过程中,钙基固硫放热比吸热大得多,说明固硫过程中的热力学推动力很大。根据不同温度下固硫过程中SO2与固硫剂反应的平衡压及硫酸钙的分解压力,可以得出不同温度下钙基固硫剂的固硫能力,在1400 K左右时,CaSO4发生二次分解。温度每升高100 K,二氧化硫分压增加约一个数量级。应用物理化学中热力学函数,得到了固硫分解动力学方程,硫酸钙在高温、氧化性气氛下的反应活化能平均为Ea=227.15 kJ/mol,频率因子A=1.585×104。     

不同条件下钙基固硫剂的固硫机理

为了探求煤燃烧过程中传统钙基固硫剂固硫率低下的原因,本实验选用有代表性的含硫为2．92％的国家标准煤样,在不同条件下系统的研究了钙基固硫剂的固硫特性和固硫产物CaSO4的分解率;并分析了其固硫机理．实验结果表明:传统钙基固硫剂固硫效率低下的原因为高温下CaO化学结构的变化和固硫产物CaSO4的分解。该研究对改进传统钙基固硫剂的固硫效果有一定的理论指导意义。     

电石渣干法固硫性能的实验研究

用热分析仪做出的煤燃烧、电石渣热分解、煤和电石渣的混合式样反应和固硫反应的TG曲线和DTG曲线,并对曲线进行分析,在三种实验条件下,钙硫摩尔比为1.5时的固硫效果最好,添加催化剂Al2O3对固硫反应有促进作用。     

BaCO3和SrCO3对水泥生料固硫行为的影响

针对水泥窑工艺，以合山东矿煤和贵州六盘水煤为研究对象，水泥生料为固硫剂，BaCO3和SrCO3为添加剂，进行燃烧固硫的试验研究，在讨论添加剂对水泥生料固硫效率影响的同时，借助XRD测试手段研究BaCO3和SrCO3对灰渣产物矿相组成的影响规律，并结合灰渣扫描电镜分析，探讨高温段添加剂对水泥生料的固硫效果的作用机理．结果表明：水泥生料中添加BaCO3和SrCO3后，在较低温度下促使SOx的析出量增加，水泥生料固硫效率降低．但是随着温度的升高，添加剂的加入，促使灰渣结构更为密实，从而更好地抑制CaSO4的高温分解，固硫效果改善．其中钙与添加剂的质量比为7时效果最好，但对于不同煤来说，最佳添加剂比例不同．     

用热重法分析电石渣的固硫性能

用热重法建立一种分析电石渣固硫性能的方法.通过分析电石渣的固硫机理,利用煤燃烧、电石渣热分解和电石渣与煤混合试样的TG曲线计算生成电石渣固硫反应TG曲线,同时通过各试样残留质量间的关系计算出了不同钙硫摩尔比电石渣的固硫效率.结果表明:三种实验条件下,钙硫摩尔比为1.5时,电石渣固硫效果最好.     

固硫煤的燃烧特性及动力学研究

以西安煤为研究对象,利用热重分析仪,对煤的燃烧特性进行实验研究.分析了固硫剂和添加剂对煤燃烧特性的影响,不同条件下的燃烧特性参数,如着火温度、燃烧最大速率、燃烬点等,为进一步研究煤的实际燃烧过程提供基本的实验数据.     

燃煤固硫的热力学研究

从化学热力学的角度，分析了燃煤掺烧固硫时的吸放热情况和反应的SO2平衡体积分数规律，表明固硫反应的放热量较石灰石分解吸热量高，并且其热力学推动力很大。实验证实，往燃煤中掺入适当量的固硫剂，不仅对混合物的发热量无不良影响，而且一定条件下还可提高混合物的总发热量。     

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℃·     

矿物质对SO2释放的影响及钙的固硫机理

为了开发高效燃烧脱硫技术，通过热质量／选出气体分析实验研究了煤中矿物质对煤燃烧中SO2释放的影响以及钙的固硫机理，研究结果表明：脱灰后SO2的释放曲线由原煤的双峰变成单峰；Ca的添加能够促进煤中硫在低温下释放，但不同形态钙的固硫效果不同；脱灰煤中添加CaSO4后SO2的释放曲线又恢复为双峰，CaSO4没有固硫效果；添加CaCO3和CaO后SO2的生成会有明显减少，且CaO的固硫效果要比CaCO3显著．基于这个实验结果，提出了程序升温燃烧条件下煤中的矿物质对SO2释放影响所遵循的吸附-解吸附机理，以及钙基固硫剂固硫所遵循的吸附-解吸附／氧化机理。     

硫酸钙晶须的表面改性研究

采用硼酸酯表面活性剂SBW-181对硫酸钙晶须进行了单因素条件改性试验,分别考察了改性剂用量、改性温度、改性时间和搅拌速率等工艺因素对硫酸钙晶须表面改性的影响.试验结果表明:硼酸酯表面活性剂SBW-181对硫酸钙晶须的改性效果较好,在最佳工艺条件下,改性产品的活化指数为0.996,接触角为103.4°.建立了硼酸酯表面活性剂SBW-181与硫酸钙晶须的作用模型.得出的结论对硫酸钙晶须表面改性的工业化生产具有重要的指导意义,并为硫酸钙晶须的应用研究奠定了理论基础.     

氯化钙复合吸附剂制冷性能的实验研究

研究与开发对环境友好的吸附式制冷工质对对节能和环保都具有重要意义.本文对以CaCl2为吸附剂,NH3为制冷剂所组成的吸附式制冷工质对的吸附性能进行了研究.针对CaCl2吸附剂颗粒强度不高、长期使用后易出现膨胀粉化、传热传质性能下降等问题,将 CaCl2分别与CaSO4、水泥按质量比4:1进行复配,并进行吸附制冷性能实验.实验表明：温度是过程的控制因素,在110℃时,CaCl2/CaSO4复合吸附剂的单位脱胶凝剂基吸附剂制冷量是CaCl2的1.325倍,是CaCl2/水泥的1.89倍.对吸附剂比表面积及孔结构表征的结果为：CaCl2 、CaCl2/CaSO4的BET比表面积分别为1.2871m2.g-1,1.9163m2.g-1;总孔容分别为0.005117cm3.g-1,0.007703cm3.g-1;平均孔径分别为8.420nm,11.521nm.实验结果表明：复合吸附剂的制冷量有较大提高、膨胀粉化程度降低、其微孔结构和比表面积保持良好.     

球团矿还原的动力学模型分析

基于还原炉控温还原实验,通过分析CO和H2还原球团矿过程中的反应速率模型,提出两种气体混合后还原球团矿的反应动力学模型,得到还原过程中阻力和反应速率随温度及还原度的变化规律,得出结论:CO还原球团矿时,内扩散阻力所占比例随着温度及还原度增加而变大;H2还原球团矿时,内扩散属于速率控制环节;混合气还原球团矿时,反应速率随温度升高而增大,温度低于500℃时,CO浓度增加,反应速率降低,而温度超过500℃后,反应速率则随着CO浓度的增加而增大;混合气反应速率模型的计算值与实验结果一致。     

炼铁用生物质焦的制备及其性能

采用两种不同的升温制度对生物质进行碳化，碳化温度选为300、400、500、600和700℃，保温时间分别为30、60和90min．利用扫描电镜及热重分析仪对所得生物质焦的成分、微观结构及燃烧性能等进行分析，并研究了制备条件对生物质焦的产率及与CO2反应性的影响．结果表明，生物质焦具有与煤不同的典型管状或片状结构，其N、S、灰分、碱金属含量及燃烧性能优于煤炭，适合用作炼铁过程的还原剂和发热剂，以替代部分煤粉和焦炭．综合考虑，炼铁用生物质焦的最佳制备条件是，采用恒温加热模式将生物质加热至500℃进行碳化，并保温30min．     

用热重法研究大同煤焦的CO_2加压气化动力学

用快速升温和在高温高压下用热重分析装置和 ST-03表面孔径测定仪在1203～1423K 的温度和0.1～0.3MPa 的压力范围内研究大同煤焦的 CO_2气化反应动力学和其孔结构在反应中的变化。结果表明,Arrhenius 关系可以描述不同压力下气化反应速率随温度的变化;在实验的压力范围内,反应速率随压力的变化低压时变化明显;气化过程中煤焦的微孔表面积与转化率的关系出现一极大值.经理论分析和实验证实建立了包括煤焦孔结构参数的动力学方程。     

生物质焦与煤混合燃烧特性及动力学分析

利用热重分析天平,采用非等温燃烧的方法对生物质热解产物——生物质焦与两种无烟煤混合试样的燃烧特性及其反应动力学参数进行了实验研究,考察了不同配比的混合试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数,求出了反应的动力学参数活化能Ea和指前因子A.结果表明:活化能和指前因子均随混煤中生物质焦比例的增加而降低,存在动力学补偿效应;煤中掺入生物质焦后,试样燃烧的第一阶段和第二阶段的活化能分别呈现出"U形"曲线和"阶梯形"曲线的规律,且对混合燃料热解过程的作用要优于对固定碳燃烧过程的作用;活化能的计算表明生物质焦的存在有助于改善煤的着火性能,对煤的燃烧有催化促进作用.     

Direct reduction of iron ore by biomass char

By using thermogravimetric analysis the process and mechanism of iron ore reduced by biomass char were investigated and compared with those reduced by coal and coke. It is found that biomass char has a higher reactivity. The increase of carbon-to-oxygen mole ratio (C/O) can lead to the enhancement of reaction rate and reduction fraction, but cannot change the temperature and trend of each reaction. The reaction temperature of hematite reduced by biomass char is at least 100 K lower than that reduced by coal and coke, the maximum reaction rate is 1.57 times as high as that of coal, and the final reaction fraction is much higher. Model calculation indicates that the use of burden composed of biomass char and iron ore for blast furnaces can probably decrease the temperature of the thermal reserve zone and reduce the CO equilibrium concentration.     

天冬氨酸/谷氨酸共聚物的阻垢性能研究

为改善聚天冬氨酸(PASP)的阻垢性能,对其进行了共聚改性研究.制得了天冬氨酸/谷氨酸的共聚物(PAG).采用SY/T5673-93方法研究了不同水质条件下PAG对硫酸钙和碳酸钙的阻垢效果,并与商品聚天冬氨酸PASP及含磷阻垢剂(EDTMPS和ATMP)进行对比.结果表明,PAG的阻垢性能与含磷阻垢剂相差不多,PAG明显优于商品PASP的阻垢性能.与商品PASP相比,共聚物更适用于高钙、高温、高pH值以及水力停留时间较长的用水系统.     

煤焦-CO_2高温气化反应特性的实验研究

利用STA409PC综合热分析仪以等温法研究煤焦-CO2高温气化反应,考察了煤种、气化温度及气流速度对煤焦气化反应的影响,并对其动力学参数进行了求算.实验结果表明:当气化温度低于煤焦灰熔点温度时,煤焦的碳转化率和反应速率峰值随气化温度的升高而增大,当气化温度高于煤焦的灰熔点温度时,煤焦的碳转化率和反应速率变化十分缓慢,甚至有下降的趋势;不同煤种的气化反应动力学参数有很大的差异,鞍钢煤焦和本钢煤焦的活化能均为140kJ/mol,阜新煤焦的活化能为70kJ/mol.当煤焦的气化反应温度高于煤焦的灰熔点温度时,扩散成为煤焦气化反应的主要限制环节,提高气流速度有利于煤焦气化反应的进行.     

制焦温度对煤焦特性的影响

研究了扎莱诺尔褐煤焦m(C)/m(H)、密度、碳结构、总比表面、矿物质分布以及反应性等特性与制焦温度的关系。结果表明:随制焦温度的升高,焦的m(C)/m(H)、密度单调上升,焦中碳结构未出现明显的变化,而总比表面积呈现先上升后下降的趋势;但其中矿物质分布、聚集状态以及化学形态发生明显的改变;随制焦温度的升高,焦的燃烧活性以及与二氧化碳的反应性单调下降。