松散煤低温耗氧速率的多因素作用特征及模型

为给采空区煤自然发火的实际探测及数值分析提供理论支持,研究氧体积分数(φi)、粒度(D)和温度(T)复合作用条件下的松散煤低温氧化的耗氧速率(v0)模型。设计松散煤在氧体积分数相同、粒度不同和粒度相同、氧体积分数不同2种方式下煤的程序升温实验,应用气相色谱仪分析特定温度下的出口气体氧体积分数并对松散煤的耗氧速率进行计算,比较不同氧体积分数、粒度条件下煤样在不同温度点的耗氧速率,得出单一变量条件下的v0-φi,v0-D和v0-T曲线。研究结果表明:耗氧速率与煤样温度基本呈指数关系,与氧体积分数呈对数关系,与松散煤样粒径呈负指数关系;在低温条件下,温度、粒径和氧体积分数3个因素对松散煤耗氧速率的作用相对独立。最后,在实验分析的基础上建立以耗氧速率为因变量,温度、氧体积分数、粒度为自变量的松散煤低温耗氧速率复合作用模型。     

空气和O2/CO2气氛下煤粉着火特性试验研究

利用金属网反应器研究了大同烟煤在空气气氛和O2/CO2气氛不同氧气体积分数下的着火特性,并利用热重分析仪分析了2种气氛下煤焦的反应性.试验发现:在相同氧气体积分数下,O2/CO2气氛的煤粉着火温度较O2/N2气氛的高,O2/CO2(φO2=21%,φCO2=79%)气氛下大同烟煤着火温度较空气气氛提高了35.7℃,在O2/CO2气氛下出现着火延迟;在O2/CO2气氛下φO2=30%时,大同烟煤与空气气氛具有比较接近的着火温度;在N2和CO2气氛下制得的煤焦,在相同氧气体积分数2种气氛下的表观活化能差异明显,煤焦反应性是影响煤粉着火温度在O2/CO2气氛下出现延迟的重要原因.     

低微水的体积分数对SF_6局部放电及分解特性的影响

为了研究交流电压、低体积分数(1 350×10-6)条件下水分对SF6气体局部放电及分解特性的影响,搭建了SF6绝缘电力设备实验及检测平台,详细描述了金属突出物缺陷下局部放电量及SOF2、SO2F2、SO2、CO2等4种气体分解产物随微水的体积分数的变化规律。结果表明,平均局部放电量和总体放电量都随微水的体积分数呈现先下降后上升的趋势;微水的体积分数的增加对几种产物均有促进作用,且对3种含硫产物的促进作用强于对CO2的促进作用。气体产物体积分数比值φ(SOF2+SO2)/φ(SO2F2)随微水的体积分数的变化表现出较好的稳定性,最终稳定在3~4之间;φ(SOF2+SO2+SO2F2)/φ(CO2)则随着φ(H2O)的增加呈现总体增长的趋势,其低微水的体积分数下的值在2.5~3之间。因此,SF6气体分解检测法应用过程中需要充分考虑微水的体积分数的影响。     

川东地区煤自燃危险指标及极限参数

为研究川东地区煤氧化升温过程中的自燃特性,采用程序升温装置测试了川东地区7个矿井煤样在氧化升温过程中的放热强度和耗氧速率,分析了不同温度下各煤样气体产物以及自燃极限参数的变化规律。结果表明:放热强度与耗氧速率的变化趋势一致,同一温度升高,二者先略微增加,然后以指数形式快速增大。随着温度的逐渐升高,各个矿井煤样的CO和CO_2浓度都表现出逐渐增加的趋势。相同温度下,CO_2浓度明显大于CO浓度,CO和CO_2比值与煤温有着很好对应关系,能反映出煤样被氧化的程度。CH_4,C_2H_6和C_2H_4浓度随温度升高逐渐增大,不同矿井煤样的C_2H_6和C_2H_4产生的起始温度不同,CH_4产生量的差异性随温度升高逐渐增大。最小浮煤厚度与下限氧体积分数的变化趋势一致,随着温度的升高,二者先增大后逐渐降低,上限漏风强度随着温度的升高先降低后升高。     

不同自燃性煤氧化阶段的表征差异

对3种不同自燃倾向性煤样进行低温氧化实验,利用CO体积分数与煤体温度间变化的计算模型,求解出活化能和煤氧化过程发生转变的特征温度,同时结合热重-差示扫描量热(TGDSC,theremogravimetric analysis-differential scanning calorimetry)实验结果,分析了不同自燃性煤氧化特性和活化能的低温表征规律。结果表明:1)低温氧化阶段,CO生成量、耗氧量和耗氧速率随着煤自燃倾向性增强而增大;不同煤样在实验过程中出现同样的CO生成量和耗氧速率急剧上升的温度拐点,且煤的自燃性越强,该拐点温度越低,同时CO体积分数的变化具有明显的阶段性。2)不同自燃性煤氧化阶段活化能变化规律存在显著差异,当各煤样的温度到达活性温度时,活化能快速减少,且活化能变化点对应于煤氧化过程发生转变的特征温度点。3)根据煤特征温度和活化能的变化规律,把煤低温氧化进程分为4个阶段,分别为表面氧化、氧化自热、加速氧化和深度氧化。     

不同变质程度煤自燃特征参数实验研究

为确定煤自燃及由火灾引发的瓦斯爆炸数值模拟所需的基础参数,利用热重实验研究了4种不同变质程度煤样放热量、质量变化规律,确定了4种煤样低温氧化阶段温度范围.根据热重实验确定的低温氧化阶段,利用管式炉程序升温和色谱仪进行生成气体成分分析实验,得到不同温度下管式炉出口O2、CO、CO2气体体积分数,计算得出了耗氧速率、CO与CO2生成速率、放热强度随温度变化规律.研究结果表明:变质程度越高的煤,着火温度越高,低温氧化阶段温度范围越大;相同温度下,变质程度越低的煤,耗氧速率、CO与CO2生成速率、放热强度越大,越易自燃;CO生成速率大于CO2生成速率;耗氧速率、CO与CO2生成速率、放热强度随温度增加呈指数关系增加;随着耗氧速率增加放热强度呈线性关系增加.该研究可为煤自燃过程模拟计算与火区瓦斯爆炸危险性预测提供关键性基础参数.     

CeO2上CO和CO2吸附表面体的红外光谱研究

应用红外光谱技术研究了CO,CO_2等在氧化态和还原态CeO_2上表面吸附体的形成及反应,归属了所观察到的红外吸收带,证实在表面上存在HCO_3~-,HCOO~-,及两种不同键合方式的CO_3~(2-)等表面物种。观察到HCO_3~-有两种存在形式,一种在较高的温度下稳定,一种在较低温度下稳定。在不同温度下HCOO~-、CO_3~(2-)、HCO_3~-三种表面物种之间可相互转化,在氧化态样品上,CO最终氧化生成CO_2气体。     

反应条件对Pd/Ce-Ti催化剂CO低温氧化性能的影响

对溶胶-凝胶法制备的CeO2 TiO2复合氧化物载体负载Pd催化剂进行了表观动力学研究,在pCO==1×10-3～4×10-3MPa,CO和O2的反应级数分别为-1.0和1.0级.在温度范5×10-4～3×10-3MPa,pO2/pCO接近化学计量比的条件下,CO氧化反应的平均表观活化能为67.2kJ·mol-1.考察了气围303～343K,pO2体组成对CO低温氧化反应的影响和催化剂的稳定性.x(O2)/x(CO)=0.5时,CO氧化反应的起燃温度为345K,提高x(O2)/x(CO),可以降低起燃温度,在较低的CO浓度(0.5%)和较高的x(O2)/x(CO)(6.3)下,催化剂在室温下就有氧化活性,起燃温度仅为308K.在φ(CO)=1.0%的空气中,空速39000mL·h-1·g-1的条件下,CO反应在室温(293～303K)就可以实现完全转化,其反应稳定性与反应温度相关,313K下催化剂寿命可达15.5h.     

不同风量下褐煤燃烧碳氧化物生成规律

为研究火区封闭过程中气体组分变化,通过分析火区内气体成分判定火区燃烧状态,以安全封闭火区防止因火灾引发瓦斯爆炸事故.利用程序升温实验研究了风量分别为40 m L/min、80 m L/min、120 m L/min、160 m L/min和200 m L/min时褐煤燃烧产生的碳氧化物体积分数及O_2体积分数变化规律.研究结果表明:风量越大,O_2体积分数变化趋势越小,消耗氧气量越小;相同温度条件下,O_2体积分数有随着风量增加呈现增加的规律性;随着风量增加,CO、CO_2生成量均减少,且CO、CO_2生成量与温度之间呈指数关系变化;相同温度下,随着风量增加,CO、CO_2生成量减少,且燃烧阶段CO生成量与风量呈指数关系变化,CO_2生成量与风量呈线性关系变化.随着风量增加,CO生成初始温度滞后,相同温度时CO生成量减少.     

气相质谱法研究 Fe 与 CO2-- CO 氧化反应动力学

采用气相质谱在线监测反应气体成分变化的方法,研究了1273~1473 K 范围内,不同比例 CO2- CO 混合气体对铁片恒温氧化的反应动力学.结果表明,氧化反应速率与二氧化碳分压呈线性关系,反应速率常数随 CO2/ CO 体积比值增大而减小,铁片氧化反应的表观活化能为(137.7±15.8) kJ·mol -1.该方法得到的结果与文献相比较,结果是可靠的,表明该方法可以用来在线研究气-固反应的动力学.     

O_2/CO_2燃烧条件下NO_2还原特性的实验研究

为探究O_2/CO_2燃烧条件下NO_2的还原特性,利用固定床反应实验系统,研究了温度、矿物质、灰分以及反应气氛变化对NO_2还原行为的影响规律与作用机理。实验结果表明:NO_2的还原率随反应温度升高而增大,当反应温度大于873K时,NO_2还原反应显著加快;反应温度为1 073K时,NO_2还原率达到90%以上。煤灰中主要的矿物质成分对NO_2还原过程表现出催化促进作用,相应矿物质催化NO_2还原的活性顺序为Fe2O3MgOCaOAl2O3Na2CO3K2CO3SiO_2。准东煤灰中活性矿物质成分含量较高,煤灰对NO_2还原的催化活性顺序为五彩湾煤灰天池煤灰灵新煤灰。此外,O_2/CO_2燃烧气氛中CO体积分数的增加会促进NO_2的还原,高体积分数的CO_2对NO_2的还原有明显的促进作用,而O_2体积分数的增加会在一定程度上抑制NO_2的还原。动力学分析结果表明,O_2/CO_2燃烧中局部高体积分数CO降低了NO_2还原的表观活化能,从而能够促进NO_2的还原。     

裂化催化剂再生过程中密相床出口处CO_2与CO比值的测定

本文提出了测定流化催化裂化(FCC)催化剂再生过程中的CO_2/CO值的一种新方法。利用双热导池同时连续检测再生烟气中CO_2和CO的瞬时浓度,得到了CO_2/CO值与含碳量、氧浓度(5.63％～21.65％)、催化剂类型及温度(600～720℃)的相互关系。并且利用已测得的裂化催化剂存在下CO的氧化数据,对密相床出口处CO_2/CO值进行了扣除计算,得到了本征的CO_2/CO,并同Arthur的结果进行了比较。在测定CO_2/CO值的同时,还测得了一批消碳动力学数据,与前人的工作进行了比较,证明了该实验数据的可靠性。     

低温氧化过程中煤的宏观特性与微观结构变化

为深入研究炼焦煤的低温氧化行为,以瘦煤、肥煤和气煤为研究对象进行了升温与恒温氧化实验,并采用低温氮气吸附仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对氧化后的样品进行表征.恒温实验结果表明:在3种设定温度(95、130、190℃)下,煤所释放的CO有少量来自煤自身的热分解,大部分来...     

关于两种活化熵△_r~≠S_m~φ(c~φ)和△_r~≠S_m~φ(P~φ)的讨论

用热力学方法处理过渡状态理论的艾林方程,选择两种不同参考点作为标准态,得出两个不同的计算公式,两种类型的活化自由能、活化焓、活化熵意义数值不同,对于理想气体的反应,两种类型的活化焓相等,活化熵不等,但两种活化熵之间存在定量关系式:△_r~≠S_m~φ(P~φ)=△_r~≠S_m~φ(c~φ)+(n-1)R1n(P~φ)/RTc~φ。     

钠盐强化某低品位铁矿含碳球团还原机理

采用内配煤造球还原焙烧的方法对某高硅低品位铁矿进行处理,并加入钠盐强化还原,研究温度、时间和添加剂质量分数对还原的影响,并采用烟气分析仪研究含钠盐对还原过程的影响。计算CO体积分数对FeO还原和铁橄榄石(Fe_2SiO_4)生成反应的热力学影响,并采用SEM和XRD等分析还原球团的微观结构和成分。研究结果表明:还原中间产物FeO可与Si O2反应生成难以再还原的铁橄榄石(Fe_2SiO_4);提高还原反应体系中CO的体积分数可以促进FeO的还原和减少铁橄榄石(Fe_2SiO_4)的生成;钠盐能够有效地促进球团中碳的气化反应,提高球团内CO的体积分数,从而促进FeO的还原,减少Fe_2SiO_4的生成,进而改善还原效果;当内配煤质量分数(即C与Fe质量比m(C)/m(Fe))为0.4,钠盐质量分数为3%,焙烧时间为30 min以及焙烧温度为950℃时,还原效果最佳,还原球团的金属化率为56.74%,磨矿、磁选后精矿铁品位和铁回收率分别为74.16%和74.57%。     

气氛对煤热解过程中气相产物释放的影响

利用固定床热解装置对西部弱还原性宁夏灵武煤(LW煤)及对比煤样山西平朔煤(PS煤)进行研究,考察了以N2、N2(80%)/CO2(20%)以及N2(98%)/O2(2%)(体积分数)为热解气氛时,热解气相产物的生成规律。实验结果表明,相同气氛下,LW煤受热分解生成的H2、CO和CO2的累积产率均比PS煤高,而CH4的累积产率比PS煤低。相对于N2气氛,在200~600℃范围内,CO2气氛中LW煤的H2累积产率降低,CH4的累积产率增加,PS煤CH4的累积产率显著下降;O2气氛降低了两种煤的初始热解温度,改变了气相产物的组成,从而使气相产物累积产率均大幅度增加。气氛对煤热解活性的影响与其还原程度有关,CO2对PS煤的影响作用明显,对LW煤的影响较小;而O2对弱还原性LW煤具有更强的影响作用。为我国西部弱还原性煤炭资源的综合利用提供基础理论依据。     

源头提质的可燃固体废物流化床气化实验

采用流化床对源头提质的可燃固体废物进行气化实验研究,研究反应温度和空气当量比(ER)对燃气组分变化和气化反应特性的影响。研究结果表明:随着气化温度升高,H2和CO体积分数也随之升高,而CO2和CH4体积分数随着气化温度升高而降低;随着空气当量比增大,CO2体积分数也随之增加,而H2和CH4体积分数随着空气当量比增大而减少;气化气可燃成分中的CO体积分数最高,H2和CH4体积分数次之;气化气低位热值随着气化温度升高和空气当量比增大而降低,而气化效率随着气化温度升高和空气当量比增大而降低;气化气产率随着温度升高而增大,随着空气当量比增大而增大。典型组分气化的最优工况如下:空气当量比为0.4,温度为700℃。     

LaF3基固体电解质CO/CO2气体传感器

在较低温度条件下,研究了以LaF3(掺杂)单晶或多晶为固体电解质,Sn,SnF2为参比电极,铂网为工作电极,构成的Sn,SnF2|LaF3(掺杂)|Pt(Ni)气体传感器·用该气体传感器分别测量了CO,CO2二种气体在体积分数5%～30%(以Ar为稀释气体)和温度293 15～343 15K条件下的EMF同CO,CO2气体体积分数、温度的关系,以及电池EMF达到平衡所需要的响应时间·由实验结果得出二种气体都表现出相似的规律性,即当温度一定,体积分数增加时,EMF随之增加;反之,当体积分数一定,而温度升高时,EMF随之增大;同一气体在相同的外部条件(体积分数、温度)下,单晶要比多晶的EMF高·二...     

水蒸气和石灰石对流化床富氧燃烧NO的影响

借助循环流化床试验台架研究了水蒸气和石灰石对煤流化床富氧燃烧时NO析出的影响.结果表明:与空气燃烧相比,煤在体积分数比φ(O2)∶φ(CO2)=21%∶79%气氛下燃烧时NO的析出量降低.O2+CO2气氛下,随着O2体积浓度的增加,NO的析出量逐渐增大.水蒸气加入后,燃烧温度降低,且受到水煤气反应和水的离解等化学作用的影响,NO还原反应增强,析出量降低;水蒸气体积浓度越高,析出量的降低越大.CO2体积浓度的增加对NO还原反应的影响要大于水蒸气体积浓度增加时.石灰石煅烧产物CaO对密相区NO还原反应的催化作用占主导地位,进而致使NO的析出量降低;且其对挥发份较高的黄陵烟煤的影响要小于对挥发份较低的晋城无烟煤的影响.水蒸气会加速CaO的烧结,降低CaO对NO还原反应的催化作用.     

流化床制取CO的试验

在常压流化床装置上以CO2和O2为气化剂进行热态试验．在不同的运行条件下，以镇江铸造焦和华亭长焰煤半焦为原料进行了试验，考察了煤种、氧的体积分数和反应温度对CO产率的影响．结果表明，在相同操作条件下以长焰煤半焦为原料获得的产品气中CO体积分数大于85％，明显高于以铸造焦为原料获得的产品气中CO的体积分数；操作温度是影响CO2转化率的重要因素．