基于随机孔模型的单颗粒多孔焦炭富氧燃烧特性

针对多孔焦炭颗粒富氧气氛中燃烧时,反应气体在颗粒孔结构中的扩散传质,内外表面上氧化还原的化学反应,孔隙结构变化等这些过程的分析,建立了以改进的随机孔模型为基础的物理和数学模型。研究了在不同浓度、温度下焦炭颗粒燃烧时,孔内化学反应速率、反应气体内扩散浓度和颗粒转化率等参数随内径的变化特性。结果表明,在研究工况的过渡控制区(1 200 K),氧化反应速率比还原反应速率高达3个数量级,随着氧浓度的增加,颗粒内部转化率变化率的拐点内移。     

基于随机孔模型下的单颗粒多孔焦炭富氧燃烧特性

针对多孔焦炭颗粒富氧气氛中燃烧时,反应气体在颗粒孔结构中的扩散传质,内外表面上氧化还原的化学反应,孔隙结构变化等这些过程的分析,建立了以改进的随机孔模型为基础的物理和数学模型。研究了在不同浓度、温度下焦炭颗粒燃烧时,孔内化学反应速率、反应气体内扩散浓度和颗粒转化率等参数随内径的变化特性。结果表明,在研究工况的过渡控制区(1 200 K),氧化反应速率比还原反应速率高达3个数量级,随着氧浓度的增加,颗粒内部转化率变化率的拐点内移。     

高炉炉缸区焦炭石墨化过程中多尺度孔隙结构的变化规律

在不同加热温度下(1100～1600℃)模拟高炉炉缸区焦炭的石墨化过程,利用真空排水法及氮气吸附法考察不同石墨化程度焦炭的多尺度孔隙结构演变过程.研究结果表明:二次加热后的焦炭中孔隙结构丰富且复杂,随着二次加热温度的升高,焦炭的显气孔率、比表面积、孔容积及微孔数量呈规律性变化,可分为3个过程:即1100≤t<1200,...     

长焰煤贫氧燃烧放热特性参数实验研究

采用差示扫描量热(DSC)法测试了煤田火区和什托洛盖长焰煤在贫氧、不同氧浓度气氛下的氧化燃烧放热过程;并对热流曲线进行了分峰、积分处理;分析了长焰煤氧化燃烧的放热历程;研究了放热特性参数在贫氧不同氧浓度气氛下的变化规律;进而分析了氧气浓度对煤火空间演化过程的影响。研究表明,长焰煤燃烧放热过程主体分为以煤氧化学吸附和挥发分燃烧放热为主的放热阶段A,和以煤焦及半焦高温燃烧放热为主的放热阶段B。在贫氧条件下,随着氧气浓度的降低,阶段A和阶段B的峰值温度T_a和T_b逐渐升高,阶段A的放热量先增大后减小,并在16%时达到最大;阶段B的放热量逐渐减小。研究确定了16%氧气浓度为煤火空间演化的关键氧气浓度。     

温度对碱渣微结构影响的试验研究

对碱渣在不同温度条件下的表面形貌变化特征进行分析研究.研究结果表明,温度对于碱渣的微观结构影响较大.结合SEM图像分析,升温过程中,由于熔融固结,碱渣由结构松散的多孔聚合体颗粒,逐渐形成联结紧密、结构致密的团聚体.碱渣的BET比表面积随着温度的升高呈现明显的下降趋势;400℃是碱渣比表面积变化的阈值,当温度达到400℃后,碱渣的比表面积出现大幅度减小.同时,碱渣的孔隙容积大幅减小,当温度达到600℃,其孔隙容积达到低点.需要注意的是温度的变化对于微孔和大孔的影响相对较大.由于升温过程中,大孔的比例持续增加,碱渣的平均孔隙直径随着温度升高呈现明显的增大,其中圆形孔的孔径的变化较线形孔的孔径更为显著.     

稻秆富氧燃烧特性的热分析-傅里叶红外光谱试验研究

利用热分析仪(TGA)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)对生物质能稻秆富氧燃烧过程和燃烧产物进行分析,研究不同O_2浓度对燃烧过程的影响。结果表明:稻秆的富氧燃烧过程大致分为释水、挥发分的析出与着火、焦炭的燃烧等阶段。在O_2-CO_2气氛下,随着O_2浓度的增加,焦炭的燃烧会在更低的温度下进行,燃烧特性参数会变好,但其燃烧特性与O_2-N_2气氛下相比会变差。燃烧后释放气体的主要成分是CO、CO_2和H_2O;对残留固体的分析表明,O_2浓度越高时,灰分中C元素的含量也越低,燃烧越充分。     

电厂天然气锅炉富氧燃烧数值模拟

对传统燃烧方式下和应用富氧燃烧技术(O2/CO2燃烧技术)时电厂天然气锅炉内的燃烧特性进行数值模拟研究.结果表明随着氧气浓度的增大,整个炉膛的高温区分布趋于集中,烟气温度增加,火焰分布更为集中,充满度也越来越差.当氧气浓度为25%时,炉膛内的温度分布和烟气辐射特性与传统燃烧方式下最接近.当氧气浓度由21%上升到40%时,炉膛内烟气温度得到较大幅度的提高,燃烧器所在截面温度上升300 K以上,火焰充满度变差.     

半焦富氧燃烧扩散效应研究

为探究富氧燃烧条件下半焦的燃烧特性,研究扩散效应对实验中半焦燃烧的影响,采用热重分析法探讨了扩散对半焦富氧燃烧特性的影响和相应的动力学分析,并对反应中的氧气扩散速率建立数学模型以进行分析。采用改变气氛、坩埚高度、坩埚直径和半焦质量的方法,研究了不同内外扩散速率条件下的半焦燃烧特性。热重实验结果表明:减小燃烧反应中的外扩散行程、增大半焦表面与氧气接触面积、减小半焦床层厚度、提高反应气氛氧含量,都能使扩散阻力减小,氧气扩散速率提高,燃尽温度降低,平均反应速率增大,燃烧特性指数提升,表观活化能增加,燃烧特性变好。实验结果可为半焦富氧燃烧利用和扩散效应的研究提供理论参考。     

尖晶石型LiMn2O4的制备及结构研究

将LiNO3和以沉淀法制备的Mn3O4按一定比例混合制成样品，在空气气氛中分别以不同温度（300℃，400℃，500℃和700℃）进行烧结合成。利用差热－热重分析、X射线衍射、电子能谱及Raman光谱等测试手段对材料的结构及其随烧结温度变化情况进行了研究。首次观察到尖晶石型LiMn2O4的Raman特征峰。研究表明，低温烧结得到的样品为富氧的尖晶石型LiMn2O4；随着烧结温度的升高，结构中多余的氧逐渐放出，晶胞参数增大，晶体的结合能和晶格振动能增强。     

不同氧气浓度煤样耗氧特性实验研究

在不同氧气浓度下煤的耗氧速度不同,从而使煤的自燃性产生差异.通过在不同氧气浓度条件下对煤样进行程序升温氧化实验,测定分析煤样在不同温度时的耗氧速度,研究氧气浓度对煤氧化自燃性的影响关系,提出了低氧气浓度条件下,煤样在不同温度时的耗氧可分为扩散耗氧和化学动力耗氧两个阶段.并根据实验数据分析,得出煤的耗氧速度与氧气浓度的1.149次方成正比.图4,表2,参7.     

高原低气压环境室内富氧的安全氧气体积分数上限

为了解决高海拔地区的富氧安全问题,通过实验模拟高原低气压环境,研究了滤纸、棉布和涤卡在富氧环境下燃烧速度的变化情况. 由实验可得,氧分压不变时,随着海拔的升高,材料的燃烧速度显著加快. 结果表明,在高海拔地区,富氧到与一个标准大气压中氧分压一致,会产生火灾危险. 通过对实验数据的分析,得出了高原低气压环境下室内富氧的安全氧浓度上限.     

基于化学链制氧的加热炉富氧燃烧系统构建及分析

基于化学链制氧原理构架了加热炉富氧燃烧系统,以解决富氧燃烧氧气来源问题.通过对Co₃O₄氧解耦特性的研究,分析构建系统的可行性.结果表明:Co₃O₄释氧反应平衡氧的体积分数随温度升高而急剧增大,当反应温度为900℃时,平衡氧的体积分数为29.6%;烟气中CO₂,H₂O等成分不会对Co₃O₄释氧过程产生影响;随Co₃O₄与烟气物质量的比的增大,烟气中氧气的体积分数逐渐增大,当物质量的比为1∶1时,950℃下氧气的体积分数可达24.5%;考虑实际生产过程,产量为32t/h的蓄热式轧钢加热炉,富氧率为4%时,Co₃O₄填充量为3.4t.     

稠油火驱过程焦炭的化学性质与微观形貌特征分析

为了认清稠油火驱过程中焦炭的化学性质与微观形貌特征,利用室内高温高压反应釜开展了焦炭的生成实验,并对生成的颗粒状的焦炭的样品开展了有机元素、傅里叶变换红外光谱、岩石热解、扫描电镜（SEM）、CT扫描三维重建等方面的研究。研究表明：稠油火驱过程中生成的焦炭中氧元素含量增加近3倍,与原油相比具有富氧贫碳的特点,焦炭中存在含氧的官能团主要以以醛、酮、羧酸、酯、醇等大分子化合物的形式存在;焦炭的有机质成分以可裂解的S2为主,可以为稠油火驱的持续燃烧提供燃料,存在的残碳（RC）是稠油在高温高压条件下裂解缩聚生成的大分子极性化合物,在高温含氧的条件下也可以作为火驱的燃料;SEM与CT观察发现,焦炭的孔隙空间是由一系列大小不一的有机质孔洞组合而成,小孔洞与大孔洞相互连通组成一个系统的孔隙空间网络,有利于火驱过程中与氧气的充分接触。该研究将有利于认识火驱高温氧化过程中生成的焦炭的化学性质与微观形貌特征,为火驱开发的机理深化与开发方案的调整提供有力支撑。     

富氧条件下碱金属对煤与生物质混烧特性的影响

将贫煤与生物质及去碱金属生物质混合进行热重燃烧实验,研究了生物质中碱金属和富氧气氛对煤燃烧特性的影响。实验结果表明,富氧条件能够有效降低固定碳燃烧部分的着火温度和燃尽温度,30%氧浓度的O2/CO2气氛下煤的综合燃烧特性指数S与空气气氛相比从1.93% 2/℃ 3·min 2提高到3.05% 2/℃ 3·min 2,掺混生物质后燃烧性能进一步得到改善,综合燃烧特性指数提高到了5.57% 2/℃ 3·min 2;当贫煤中掺混去碱金属生物质后,综合燃烧特性指数介于原煤和掺混生物质煤之间;对煤掺混Na、K、Ca     

富氧燃烧气氛中钢坯的氧化过程

为了研究在冶金轧钢加热炉富氧燃烧条件下炉内钢坯的氧化状况,自行设计搭建了可控气氛钢坯传热传质过程实验平台,研究富氧燃烧气氛对钢坯氧化传质的影响规律及不同温度下氧化层的形貌特征。结果表明：钢坯的氧化过程可以分为快速氧化阶段和慢速氧化阶段。在高温环境中,随着氧化温度的提高,CO2和H2 O的浓度变化对钢坯氧化的影响逐渐加强,随着CO2和H2 O浓度的提高,钢坯的氧化烧损程度也变得越来越严重。钢坯氧化层主要是由Fe3 O4和FeO组成。     

高海拔地区室内富氧浓度安全试验研究

室内富氧可以改善人在高海拔地区的缺氧状况,同时也会带来火灾危险,室内富氧的安全控制已成为重要的研究课题.文章对高海拔地区室内环境富氧条件下滤纸的燃烧速度和安全富氧浓度上限进行了试验研究,并对高海拔地区的富氧安全问题进行了分析.结果表明,在不同海拔地区,室内环境维持相同的氧分压时,滤纸的燃烧速度会随着海拔的升高而显著增加,如果不考虑当地的海拔高度而只以氧分压作为参考会带来火灾危险,但存在富氧的安全氧浓度上限,该氧浓度上限值与环境压力的关系为Y=27.91×exp(-P/44.78)+20.09;海拔不同,富氧到安全氧浓度上限时所对应的相当海拔也不同,该相当海拔与实际海拔的关系为H’=-0.68841+0.63893H+0.0048H2;在海拔高度低于5.55km的地区,通过对室内环境富氧可以安全地将相当海拔降低到3km以下.     

SiO2还原对高炉风口前理论燃烧温度的影响

风口前理论燃烧温度是衡量炉缸热状态的重要参数之一,而SiO2在风口前被碳还原对其产生的影响一直被忽略.通过实验研究了高炉风口前不同位置的试样,得到进入风口回旋区焦炭的温度和不同位置试样渣中SiO2的含量,从而确定出在风口回旋区SiO2的还原率,并建立了考虑SiO2还原情况下理论燃烧温度的计算公式,最后在富氧喷煤的条件下,分析和讨论了煤粉中灰分变化对理论燃烧温度的影响因素.     

流化床燃烧工况下N_2O生成机理的试验研究

在一个小型固定床反应器上对流化床煤燃烧温度下Ｎ＿２Ｏ均相和多相生成机理进行了试验研究。研究表明，ＮＨ＿３氧化形成的Ｎ＿２Ｏ量很少，其主要产物是ＮＯ，当增加Ｏ＿２浓度时，Ｎ＿２Ｏ略有增加，在９５０℃左右时，Ｎ＿２Ｏ量最大，而在８８０℃时，ＮＯ量最大。焦炭直接燃烧能形成一定量的Ｎ＿２Ｏ，ＮＯ能在焦炭表面还原成Ｎ＿２Ｏ，氧化性气氛下，焦炭的还原能力降低。最后，对煤焦生成Ｎ＿２Ｏ的多相反应机理进行了讨论。     

基于热分析动力学的烧结用焦炭颗粒燃烧数值模拟

基于烟气循环烧结中氧体积分数降低抑制了燃料燃烧,焦炭细化可显著改善整体燃烧效率,是烧结工艺极具潜力的节能增产措施,采用缩核模型,模拟贫氧率和粒度对焦炭颗粒燃烧特性的影响。焦炭的着火温度ti、不完全燃烧系数κ、燃烧反应焓ΔH等燃烧特性参数采用热重实验确定,焦炭燃烧的本征活化能E和指前因子A通过Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法计算。研究结果表明:空气气氛中,焦炭颗粒的ti约为550℃,κ为1.128~1.333,对应的ΔH则为28.810~31.640 MJ/kg,E约为137.156 k J/mol;ti基本上不随实验条件变化,κ随着氧体积分数的降低显著增大,E则略减小;焦炭颗粒的最高燃烧温度约为1 560 K,燃烧速率随着灰层厚度的增加逐渐降低;当颗粒粒度增大或氧体积分数降低时,燃烧效率显著下降,且前者影响更大;考虑采用烟气循环,当焦炭细化效率达到1.33时,可保证整体燃烧效率不比传统烧结的低。     

热氧化对PAN基碳纤维结构与性能的影响

将PAN基碳纤维在于400~700℃条件下空气中进行热氧化处理,然后利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、密度梯度管和纤维强力仪研究了其表面化学组成、表面形貌与性能的变化。结果表明:热氧化温度低于600℃时,纤维表面含氧量随热氧化温度升高不断增加,到600℃时氧含量增加了7.11%,主要增加的官能团为羟基、醚键以及羰基,纤维体密度、线密度随热氧化温度变化不明显;700℃时由于含氧官能团的裂解,氧含量有所减少,裂解部分主要为羰基,纤维体密度明显增加,线密度急剧减小;纤维强度随热氧化温度升高不断减小,600℃后减小趋势更加明显;模量随热氧化温度变化不明显。