玉米秸炭低温燃烧热效应及燃尽时间实验

秸秆炭低温燃烧可抑制灰中的钾、钠、氯等的逸出,减少结渣、沾污和气相颗粒物的排放.为明确低温下炭氧化过程主要特性,采用同步热分析仪对玉米秸炭进行了实验.根据热流及失重速率曲线,确定了玉米秸炭低温燃烧温度范围,分析了燃烧温度、空气流量、堆积尺寸对CO/CO2值的影响,计算了动力学参数、堆积燃烧速率(燃尽时间).结果表明:玉米秸炭低温燃烧可采用500～680℃;CO/CO2值随温度的升高先增加后减小,增大空气流量、减小堆积尺寸均会降低CO/CO2值;秸秆炭动力燃烧时,在500、550、600、650℃下转化90％时所需时间分别为6.8、2.2、0.8、0.3 min.堆积燃烧时,500～680℃内,200 mL/min空气流量下,3、5、8 mg炭燃尽时间分别为15、18、25 min.以上结论可为玉米秸炭低温燃烧设备的设计提供依据.     

神府烟煤和黄天棉褐煤的快速热解

用电加热金属丝网技术研究了文题。用冷阱(-196℃)捕集CO_2、CO、CH_4、C_2H_4和C-2H_6等气相组成,由气相色谱测定各气相组分析出率。考察了保温加热和脉冲加热时,挥发分析出率和各气相组成析出率随温度变化的规律。根据总包单反应模型,计算了升温过程中总挥发分析出和各气相组成析出的动力学参数。     

玉米秸秆燃烧灰分中矿物演变及灰熔融特性

为研究生物质燃烧过程中矿物演变及灰熔融特性,对玉米秸秆进行热重(thermogravity,TG)及灰熔融烧结实验,并对在600、700、800、900℃下制备的玉米秸秆的灰样进行X射线荧光、X射线衍射分析.结果表明:玉米秸秆在293℃和450℃失重明显,失重率分别为33%和79%;600℃时基本燃烧完全;钾、钠及氯元素因其易挥发特性,随着温度的升高其含量逐渐下降,碱土金属元素含量随温度的升高而增加,氯化物随着温度的升高而逐渐挥发,碱土金属物质主要生成硫酸盐、硅酸盐及硅酸铝盐类化合物.     

锰钢凝固过程中MnS夹杂物析出行为

利用数值方法和高温实验研究了锰钢凝固过程中MnS夹杂物的析出行为。结果表明,对MnS夹杂物析出温度的影响较大的元素次序为Mn、C、Si,在实际生产中对20Mn钢碳含量和硅含量要实行下限控制,可有效抑制MnS夹杂物析出;随着含碳量的增加,锰钢中液相线、固相线和MnS夹杂物的析出温度均逐渐降低;当碳元素从0.13%增加到0.6%时,固相线与MnS夹杂物析出温度的差值逐渐增大;当硅元素从0.05%增加到0.45%时,固相线温度由1 459℃降低至1 449℃,MnS的析出温度由1 462℃降低至1 452℃;随着含碳量的增加,锰钢中球状MnS夹杂物的比例逐渐降低,而条状MnS夹杂物的比例逐渐升高。     

煤热解过程中焦炭氮变化规律的试验研究

为研究煤中氮在燃烧第一阶段随挥发分析出进入均相反应与残留煤焦发生异相反应的比例,评估均相反应与异相反应对最终氮氧化物排放贡献的大小提供依据,建立了固定床反应系统并在低加热速率条件下研究了煤阶、温度、脱灰以及不同灰成分在热解过程中对焦炭氮转化率变化规律的影响.研究发现:当高阶煤热解时,氮更多地保留在煤焦中,而低阶煤中的氮则容易析出形成气态含氮产物;高温利于氮从煤焦中析出;脱灰对低阶煤中氮的析出有强烈的抑制作用,脱灰对高阶煤的影响不如低阶煤明显;煤中含Ti、Na、K、Fe和Ca等类矿物质在温度高于800℃时促进氮从煤焦中析出,Mg的存在使焦炭氮的转化率略有提高,Si和Al类矿物质对于氮的析出无明显作用.     

高温热解神府煤中微量元素释放规律的研究

采用箱式高温电阻炉和小型快速热解设备对神府煤进行热解,系统研究了在950~1 300℃下慢速、快速热解过程中,温度和升温速率等对多种微量元素释放规律的影响.对实验样品的ICP-MS测试结果进行计算,分析了元素的挥发率.结果表明:Cd,Se,As,Ga等表现了较强的挥发性;Zn,Cr,Sr,Ni,Be等次之;Ba,Hf等则表现为不易挥发特性;多数微量元素的挥发性随温度的升高而有不同程度的增加.比较挥发率的数值得出,慢速升温过程中,在950~1 300℃,各微量元素的析出率增加了1%~24%;快速升温过程中,则相应地增加了2%~21%;慢速升温热解时挥发率比快速时高3%~7%.     

基于Gibbs自由能最小化的生物质燃烧中K与Na迁移及转化规律模拟

运用Gibbs自由能最小化的原理,利用生物质燃烧模型模拟生物质燃烧过程中K,Na的迁移规律,同时对试验条件无法满足的高温、高压区域进行了预测.模拟结果表明:温度对碱金属释放量的影响比较大,温度为1 000℃时,气相碱金属元素K,Na的析出量分别占原料中K,Na质量的8.980％和6.05％;而当温度升高到1 400℃,...     

木粉在离子液体中的溶解和降解

为探索木粉在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM][Cl])中的溶解和降解问题,研究了预处理方式、溶解温度和时间以及液固比等对扶桑枝条木粉在[AMIM][Cl]中的溶解率和析出率的影响; 分析了影响木粉溶解的关键因素; 探讨了阻碍木粉完全溶解的机制。结果表明:预处理方式和溶解温度是影响溶解的最重要因素,用5% NaOH预处理木粉,溶解温度为80 ℃时,木粉在[AMIM][Cl]中的溶解率达60.20%,析出率为46.57%,球磨、高浓度碱以及高温会加剧原料降解; 木粉溶解率很高时,析出率较低,更多的是木粉中天然高聚物的降解,而非真正的溶解; 较为温和的条件下,木粉难以全部溶解; 木粉在[AMIM][Cl]中的溶解度以及溶液黏度并非阻碍木粉完全溶解的因素,可能是因未溶纤维表面形成了胶体阻止了溶解的继续进行。     

生物质残余物燃烧特性热重分析

为了掌握农林废弃物燃烧利用的规律,对稻壳、竹子及松树粉样燃烧条件下进行热重实验,并就其着火性、可燃性、稳燃及燃尽性进行分析研究。研究结果表明:竹子粉末的着火温度低,只有240.57℃,其可燃性及稳燃性要比松木粉及稻壳粉好很多;松木粉的燃尽特性指数为竹子粉末及稻壳粉0.70~0.75倍,因此,挥发分析出过程吸热量大则其中重质烃组分含量高,对着火和燃尽都不利;灰分对于调整生物质中挥发分的析出具有促进作用,但不利于生物质燃料的燃尽。     

铁矿-煤球团自热还原时的燃烧过程研究

通过测量铁矿-煤球团在空气中还原时料层温度上升规律和气体成分变化情况,得出了球团被加热到挥发分开始激烈析出温度时,挥发分开始燃烧,放出 的热是将球团加热到碳的直接还原开始激烈进行温度时,碳的还原产生的CO气体开始燃烧, 提供球团还原耗热.     

焚烧飞灰热处理过程中重金属挥发特性研究

采用可控硅温控模式(708P)的高温熔融管式电炉,在650～1 350 ℃研究了热处理温度、时间以及载气种类(空气/氮气)对垃圾焚烧飞灰中重金属Pb,Cu,Cd和Zn挥发特性的影响,同时收集二次飞灰(凝结的挥发物及烟尘)并对其成分和物相进行了分析.结果发现:温度和时间对重金属挥发影响最为明显;在650～1 350 ℃,重金属Pb,Cd,Cu和Zn的挥发率均随着温度升高而增大,其挥发率从大到小依次为Pb,Cd,Cu,Zn,挥发率最大值出现在1 150～1 320 ℃的范围内;X射线衍射仪和X荧光光谱仪分析表明,二次飞灰成分以NaCl和KCl为主,重金属Pb以双金属氯化物KPb2Cl5形式挥发.     

NbCl5氢还原制备金属铌粉的热力学模拟

基于过程模拟开发组件库SimuSage开发了通过氢气还原氩气气氛中的NbCl5制备超细铌粉的热力学模拟程序,讨论了蒸发温度、载气用量(Ar(g))、还原反应温度、H2(g)用量、收集区温度等关键参数的影响.研究表明:NbCl5(s)的蒸发率以及气相中NbCl5(g)的浓度取决于蒸发温度及氩气的用量;还原温度为1000℃时固相产物为Nb(s)单一相所需的最小H2(g)用量为20 mol/1 mol NbCl5;提高收集区温度有利于获得高纯度固相Nb粉产物.     

铁矿-煤球团自热还原时的燃烧过程研究

通过测量铁矿一煤球团在空气中还原时料层温度上升规律和气体成分变化情况,得出了球团被加热到挥发分开始激烈析出温度时．挥发分开始燃烧,放出的热是将球团加热到碳的直接还原开始激烈进行温度时,碳的还原产生的CO气体开始燃烧,提供球团还原耗热．     

过共析帘线钢中碳氮化钛夹杂的析出与固溶

应用热力学方法研究了帘线钢凝固析出碳氮化钛(Ti(CxN1-x))夹杂的性质,以及钢坯加热过程碳氮化钛(Ti(CxN1-x))夹杂分解固溶的热力学条件,并通过实验研究了试样高温加热过程中碳氮化钛夹杂的固溶现象。研究表明:1)帘线钢C含量越高,凝固析出的碳氮化钛夹杂中的x值越高;2)帘线钢C含量越高,凝固过程碳氮化钛夹杂析出就越早,析出碳氮化钛夹杂时的凝固前沿温度越低;3)82A铸坯加热到1 087℃以上时,碳氮化钛夹杂具备分解和固溶的热力学条件;4)实验验证将钢样在1 150℃和1 250℃高温加热后,5μm以上的碳氮化钛夹杂分别下降了55%和70.3%,而试样在1 250℃高温加热后缓冷到1 000℃时发现2μm以下的小夹杂继续在分解,而5μm以上的大夹杂在增加。     

热解及燃烧过程中燃料氮的N2转化特性

利用气相色谱设备实验研究了国内4种煤在热解及燃烧过程中煤中燃料氮向N2的转化特性.研究结果表明:在煤的热解过程中,燃料氮能够转化为N2,煤种不同,N2的转化率也不同;神木煤氮的N2转化率最高,焦作煤最低;随热解温度的升高,燃料氮的N2转化率升高;在煤燃烧过程中,燃料氮同样能够转化为对环境无害的N2,转化率同样与温度有关且随着温度的升高而增加,但当燃烧温度达到1 100℃时,除神木煤外,其他煤中燃料氮的N2转化率均有明显下降;无论是热解还是燃烧,所研究煤中的矿物质均能够促进燃料氮向N2的转化;无论脱灰与否,低温燃烧时燃料氮的N2转化率远比低温热解时高,但在1 100℃下的热解与燃烧时,N2转化率与煤种有关.     

氧化锌矿的碱浸出

将处理氧化铝矿物的拜耳法移植于氧化锌矿的湿法处理形成"锌拜耳法",用浓碱浸出氧化锌矿,然后降低温度或浓度使锌以氢氧化锌的形式析出,析出母液经浓缩处理后返回浸出矿,研究氧化锌矿的碱浸出过程。研究结果表明:当氢氧化钠浓度为5mol/L,浸出温度为85℃,液固比为10:1,浸出时间为2h时,氧化锌矿中锌的浸出率为77%,铅的浸出率为9%,镉的浸出率为5%。     

生物质热解挥发特性的实验研究

为了研究闪速加热条件下的生物质热解挥发特性,在以等离子体为主加热源的层流炉实验台上进行了玉米秸粉的快速热解实验,通过改变反应温度(800～950K)和反应时间(0.108～0.224s),得到不同条件下生物质的挥发百分比。根据挥发百分比求出频率因子A和活化能E,建立了玉米秸粉的挥发特性方程。     

实验条件对煤燃烧特性影响的分析

采用TGA-FTIR联用的实验方法,对不同煤样进行了热重分析,同时对其析出产物进行红外光谱在线检测;通过对不同升温速度和试样用量对煤燃烧过程的研究表明：升温速度对热重法的影响最大,其挥发分析出时间也不相同;煤的总失重率随升温速度增大而增大,淮南煤HN升温速度从8℃／min增大到50℃/min。时,其最大失重率由7．57％／min增大到24．55％／min;升温速度过低,当低于8℃/min时,造成TGA-FTIR联用时低含量成分信息丢失影响分析结果．这对掌握煤的燃烧与热解特性,为煤的有效利用提供依据．     

煤燃烧和热解过程中As和Se的挥发实验

为了研究煤燃烧过程中痕量元素的挥发及其影响因素,对焦作煤和六盘水煤在200～1 000℃温度范围内进行了热解和燃烧试验,并将底灰中As和Se的变化与煤的热失重进行了对比分析.试验结果显示:As的挥发跟煤的热失重有一定的关系,当煤的热失重最剧烈时,As的挥发速率也最大;对于Se,由于其易挥发性,一般在600℃以后挥发趋于稳定.同时对这两种煤中痕量元素的挥发性进行了比较,发现焦作煤中痕量元素更易挥发,这主要是由于六盘水煤中的含硫量较高,大部分痕量元素跟硫铁矿结合,导致其熔沸点较高.最后,在800℃下对痕量元素As和Se的挥发行为进行了动力学分析.     

从硫化锌氧压酸浸渣中提取硫磺的工艺研究

采用硫化铵法从硫化锌氧压酸浸渣中回收单质硫,分别考察了在浸出过程中硫化铵浓度、浸出时间、液固比与浸出温度对硫浸出率的影响和蒸馏过程中蒸馏温度与保温时间对硫析出率的影响,从而得到回收硫磺的最佳工艺参数:硫化铵浓度2.5 mol/L,浸出时间10 min,液固比6:1,浸出温度25℃;蒸馏温度90℃,蒸馏保温时间30 min。在此工艺条件下进行全工艺条件实验,结果表明硫磺回收率在95.8%以上,硫磺纯度在99.16%以上且质量符合GB/T 2449—2006工业硫磺合格品标准。