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碳捕集利用与封存标准研究进展与体系构建思考 被引量：4
1
作者 龙妍 李小姗 +3 位作者 丁晴 熊卓 徐祖伟 赵永椿 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第3期17-28,共12页
碳捕集利用与封存(CCUS)技术是化石能源低碳零碳甚至负碳利用、工业深度脱碳的主要技术手段,对我国能源安全和工业体系绿色低碳转型发展意义重大。国家出台《国家标准化发展纲要》《建立健全碳达峰碳中和标准计量体系实施方案》,要求研... 碳捕集利用与封存(CCUS)技术是化石能源低碳零碳甚至负碳利用、工业深度脱碳的主要技术手段,对我国能源安全和工业体系绿色低碳转型发展意义重大。国家出台《国家标准化发展纲要》《建立健全碳达峰碳中和标准计量体系实施方案》,要求研究制定CCUS标准,加快构建推动高质量发展的标准体系,以助力CCUS等关键技术标准与科技研发、示范推广协同推进。围绕CCUS科技创新与产业发展目前面临的新机遇和挑战,系统梳理国内外CCUS标准现状,完善标准体系以支撑CCUS科技创新和产业发展迫在眉睫。然而,CCUS标准体系的缺失导致CCUS项目边界不清、产业发展不规范,科技创新链条受阻,配套政策缺乏规范指引。综合考虑CCUS行业特性、技术门类及功能序列,初步构建了CCUS标准体系框架。针对当下CCUS发展亟需解决的问题,提出面临的主要挑战和应对措施,并围绕亟需建设的4个重点方面展开讨论。结合已有科研基础,提出将标准体系布局、CCUS技术标准、CCUS量化标准和CCUS管理标准等作为重点方向,推动我国CCUS标准化工作。 展开更多
关键词 CCUS技术 标准体系 碳捕集 碳利用 碳封存
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热分析获取锅炉内煤着火特性—Part Ⅰ:比热容、着火温度和着火热 被引量：2
2
作者 刘洋 石泽正 +7 位作者 陈朝帅 苟皓语 陶继业 徐世明 余波 赵培涛 傅培舫 周怀春 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1303-1314,共12页
现有热分析获取的煤/低温热解焦着火温度值比锅炉内煤着火温度低200~300 K,普遍观点认为热分析仪的升温速率β过低是导致上述结果的主因,但其本质原因应是以往的研究选择的样品反应性过高而导致煤/焦着火提前,同时常用的TG-DTG切线法求... 现有热分析获取的煤/低温热解焦着火温度值比锅炉内煤着火温度低200~300 K,普遍观点认为热分析仪的升温速率β过低是导致上述结果的主因,但其本质原因应是以往的研究选择的样品反应性过高而导致煤/焦着火提前,同时常用的TG-DTG切线法求着火温度不够准确。为解决上述问题,采用非等温TG-DSC获取了2种高温(1400℃)快速热解准东煤焦在不同β下的着火特性包括比热容、着火温度和着火热,考察了β对煤焦着火特性的影响。采用David Merrick模型获取了煤焦的比热容,发现其不受β的影响但与温度的变化相关;用指数函数描述了比热容与温度的关系,得到2种煤焦在0~1600℃的比热容为0.65~1.99 kJ/(kg·K)。采用基于Semenov热爆炸理论的DSC或DTG拐点法和TG-DTG切线法获取了煤焦的着火温度,发现DSC拐点法和DTG拐点法获取的着火温度相当,即两者具有等效性,且始终高于TG-DTG切线法获得的着火温度;着火温度随着β的增加而增加,但增加幅度逐渐减少,可用指数函数描述。将β设置为锅炉中常见的升温速率如105 K/s,可获得煤焦的极限着火温度。采用DSC拐点法和TG-DTG切线法获得的煤焦极限着火温度分别为673~680℃和644~659℃,前者与文献中在携带流反应器(类似锅炉环境)中获得的同类型煤样的着火温度值一致,而后者则会低估着火温度。结合高温热解焦比煤/低温热解焦的反应性低的事实,指出制取反应性合适的高温热解(类似锅炉环境温度)煤焦样品和采用DSC或DTG拐点法获取煤焦的极限着火温度可实现热分析对锅炉内煤着火温度的预测。根据极限着火温度获取了锅炉内2种煤焦的着火热q_(ig)为3414~3669 kJ/kg,并计算了风煤比为0.9~2.5下2种煤焦的理论着火热为1826~2811 kJ/kg。q_(ig)比相应煤焦的理论着火热值大,表明理论着火热可能高估煤在锅炉内的实际着火能力。对热分析获取锅炉内煤着火特性的合理性进行了全方位诠释,所提出的热分析方法论可为获取CFD模拟锅炉内煤着火特性所需的基础数据提供参考。 展开更多
关键词 热分析 DSC拐点法 极限着火温度 着火热 比热容 升温速率 准东煤
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内蒙古褐煤大分子结构模型优化与高温燃烧机理的分子动力学模拟研究 被引量：2
3
作者 贾进章 田昊 +3 位作者 贾鹏 赵丹 王东明 宋海龙 《煤炭转化》 北大核心 2025年第2期35-46,共12页
在分子水平上了解褐煤的高温燃烧机理是至关重要的。通过工业分析和元素分析,XPS,^(13)C NMR核磁共振实验和表征数据构建了内蒙古褐煤大分子结构模型并对其进行了结构优化,基于反应力场分子动力学(ReaxFF MD)模拟,利用AMS软件研究了其在... 在分子水平上了解褐煤的高温燃烧机理是至关重要的。通过工业分析和元素分析,XPS,^(13)C NMR核磁共振实验和表征数据构建了内蒙古褐煤大分子结构模型并对其进行了结构优化,基于反应力场分子动力学(ReaxFF MD)模拟,利用AMS软件研究了其在2500 K~4000 K高温下的燃烧行为,重点分析了4000 K高温下的燃烧特性。通过ReaxFF MD的模拟结果得出了褐煤高温燃烧过程中的主要气体和自由基产物的反应占比,确定了褐煤高温燃烧的主要气相产物(CO_(2),CO,H_(2)O,O_(2))和活性物种(·O,·H,·OH,·CHO,·CH_(2)O,·CHO_(2))。通过MS软件的Dmol^(3)模块,重点分析了主要燃烧产物的静电式分布和扩散特性。结果表明:内蒙古褐煤的燃烧过程包括多种复杂的物理化学相互作用;通过静电势分布和扩散特性分析发现,自由基在燃烧链反应中生成和消耗对燃烧过程的维持至关重要(特别是·OH和·H),电势分布显示出明显的高活性特征,扩散特性表现出高扩散性和高迁移性,表明高温环境下的扩散和反应活性对燃烧效率和链反应的延续起到了关键作用,进一步揭示高温可以有效促进自由基的生成和消耗,从而优化燃烧效率并减少污染物的生成。 展开更多
关键词 褐煤燃烧 大分子结构模型 REAXFF MD 模拟 高温燃烧 自由基动力学
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综纤维素衍生物转化合成生物航空燃料的非均相催化剂研究进展 被引量：1
4
作者 邹吉军 刘宝宏 +2 位作者 史成香 潘伦 张香文 《化工学报》 北大核心 2025年第1期1-17,共17页
木质纤维素是自然界中储量丰富的生物质资源,其中的半纤维素和纤维素经水解、脱水后可得到两种重要的平台化学品——糠醛和5-羟甲基糠醛,而它们通过加氢等方法可获得其他的平台化学品。将这些平台化学品进行碳-碳偶联,能够得到C8以上的... 木质纤维素是自然界中储量丰富的生物质资源,其中的半纤维素和纤维素经水解、脱水后可得到两种重要的平台化学品——糠醛和5-羟甲基糠醛,而它们通过加氢等方法可获得其他的平台化学品。将这些平台化学品进行碳-碳偶联,能够得到C8以上的含氧化合物,再通过加氢脱氧得到长链烷烃,经过后续处理用作航空煤油等,因此,碳-碳偶联及加氢脱氧是综纤维素衍生物转化合成燃料的关键。首先综述了用于两种重要的碳链增长反应(羟醛缩合与羟基烷基化/烷基化)的非均相催化剂及其催化机理,主要包括用于催化羟醛缩合反应的碱性催化剂、酸性催化剂和酸碱协同催化剂,以及用于催化羟基烷基化/烷基化反应的酸性催化剂,然后对后续加氢脱氧过程的催化剂进行了简要介绍,最后对未来催化剂发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 综纤维素 羟醛缩合 羟基烷基化/烷基化 碱性催化剂 酸性催化剂
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煤炭地下气化应力场及其诱导裂隙演化模拟——以准噶尔盆地百口泉地区西山窑组煤层为例 被引量：1
5
作者 屈怀林 李道清 +1 位作者 姚新阳 李鑫 《天然气工业》 北大核心 2025年第3期179-188,共10页
煤炭地下气化(Underground Coal Gasification,简称UCG)成功运行的核心影响因素是气化炉能否安全平稳运行,研究气化炉上覆岩层的应力场分布及其诱导裂隙扩展演化规律,对于UCG技术的大规模推广应用具有重要意义。为此,以准噶尔盆地百口... 煤炭地下气化(Underground Coal Gasification,简称UCG)成功运行的核心影响因素是气化炉能否安全平稳运行,研究气化炉上覆岩层的应力场分布及其诱导裂隙扩展演化规律,对于UCG技术的大规模推广应用具有重要意义。为此,以准噶尔盆地百口泉地区侏罗系西山窑组煤层为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,建立了原位UCG地质模型,研究了在不同气化工作面推进速率和不同天然裂隙发育程度下,气化炉应力场及其诱导裂隙的分布演化规律。研究结果表明:(1) UCG会影响上覆岩层的应力分布,引起应力集中并产生诱导裂隙,使气化通道上覆岩层下沉;(2)气化通道200 m、气化工作面推进速率0.5 m/d时,温度场扩散半径最大可达15 m,顶板最大下沉位移量、底板最大上升位移量分别为3.880 m、0.097 m;(3)各工况条件下裂隙扩展高度最高达67.5 m,平均为57.5 m,上覆岩层最大下沉位移量为14.38 m;(4)过慢或过快的气化工作面推进速率均会导致上覆岩层应力过度集中,顶板岩石天然裂隙发育程度越高,虽削弱了上覆岩层整体强度,但邻近裂隙相互影响会制约裂隙的扩展。结论认为:(1)在UCG气化过程中,需要密切监测岩层的应力变化和裂隙发育情况,采取相应的预防措施来确保气化炉的安全运行;(2)为气化炉选址是UCG工程至关重要的一环,需确保顶板及上覆岩层具有一定强度以抵抗地层压力,并避免上方存在地下强含水层,导致地下水涌入气化通道,影响气化炉的安全平稳运行。 展开更多
关键词 准噶尔盆地 煤炭地下气化 数值模拟 天然裂隙 裂隙扩展 应力场 温度场 位移场
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SBS/C5树脂复配改性沥青流变性能 被引量：1
6
作者 马峰 王宇行 +2 位作者 史柯 傅珍 石天鑫 《应用化工》 北大核心 2025年第2期271-276,共6页
为改善透水沥青路面的使用性能,延长其使用寿命,以SK70#基质沥青、SBS改性剂和C5加氢树脂为原材料,利用高速剪切法制备SBS掺量为4%,6%,8%,10%,C5加氢树脂掺量为6%的改性沥青,通过温度扫描、多应力蠕变恢复、低温松弛等试验分析SBS/C5对... 为改善透水沥青路面的使用性能,延长其使用寿命,以SK70#基质沥青、SBS改性剂和C5加氢树脂为原材料,利用高速剪切法制备SBS掺量为4%,6%,8%,10%,C5加氢树脂掺量为6%的改性沥青,通过温度扫描、多应力蠕变恢复、低温松弛等试验分析SBS/C5对改性沥青高低温性能的改善效果,利用线性振幅扫描试验评价SBS/C5树脂复配改性沥青的疲劳特性。结果表明:SBS/C5树脂的掺入使得沥青稠度增加,相较于基质沥青,SBS/C5明显改善了沥青的温度敏感性、高温稳定性和低温抗裂性。短期老化会降低改性沥青的低温性能,且当SBS改性剂掺量为10%时,抗老化性能最佳。改性后沥青的疲劳性能有所增强,有效改善了沥青的抗变形能力,提升了沥青的疲劳寿命。综合改性沥青各项指标分析得出SBS最佳掺量为6.0%。 展开更多
关键词 道路工程 SBS/C5 改性沥青 流变性能 道路材料
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废机油复配再生SBS改性沥青及混合料性能研究 被引量：1
7
作者 马峰 司少锋 +2 位作者 温雅噜 傅珍 郭兴隆 《应用化工》 北大核心 2025年第1期39-43,49,共6页
为进一步恢复老化SBS改性沥青性能,以聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)与废机油(WEO)复配制备再生沥青,深入研究不同PPGDGE掺量下再生剂与老化SBS改性沥青之间的作用规律,确定再生剂最佳掺量。在此基础上,对复配再生沥青混合料的路用性能... 为进一步恢复老化SBS改性沥青性能,以聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)与废机油(WEO)复配制备再生沥青,深入研究不同PPGDGE掺量下再生剂与老化SBS改性沥青之间的作用规律,确定再生剂最佳掺量。在此基础上,对复配再生沥青混合料的路用性能进行分析。结果表明,复配再生剂能够有效恢复老化SBS改性沥青的低温抗裂性、抗疲劳性、黏滞性,并且对于高温稳定性没有明显影响;综合考虑各项指标,确定复配再生剂最佳配方为6%WEO+2%PPGDGE。在最佳配方下,复配再生剂的加入改善了老化沥青混合料的低温抗裂性和水稳定性,虽然抗车辙性能同未老化混合料相比有所降低,但仍满足规范要求。 展开更多
关键词 道路工程 SBS改性沥青 复配再生沥青 废机油 聚丙二醇二缩水甘油醚
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激光粒度仪测量上限用毫米级粒度标准物质 被引量：1
8
作者 陈胜利 朱秀芹 《中国粉体技术》 CAS 2025年第1期110-117,共8页
【目的】解决我国激光粒度仪测量上限现状不清楚的问题,研制用于判断激光粒度仪测量上限的毫米级颗粒粒度标准物质。【方法】利用悬浮聚合再筛分法制备标称粒径分别为0.6、0.8、1.0、1.1 mm的聚苯乙烯微珠粒度标准物质;利用经NIST SRM2... 【目的】解决我国激光粒度仪测量上限现状不清楚的问题,研制用于判断激光粒度仪测量上限的毫米级颗粒粒度标准物质。【方法】利用悬浮聚合再筛分法制备标称粒径分别为0.6、0.8、1.0、1.1 mm的聚苯乙烯微珠粒度标准物质;利用经NIST SRM2800测微尺校准的光学显微镜对制得的标准物质进行定值。【结果】制得的4种粒度标准物质的体积中位粒径分别为(0.553±0.007)、(0.749±0.008)、(0.925±0.008)、(1.07±0.01)mm;利用制得的粒度标准物质检验了国内外6个公司生产的7种型号激光粒度仪的测量上限,发现只有部分型号的粒度仪能准确测量毫米级粒度标准物质。【结论】制得的毫米级粒度标准物质样品均匀、稳定,粒径定值结果溯源至He-Ne激光波长,准确可靠,使得我国粒度标准物质体系更完善;激光粒度仪测量上限不仅取决于光探测器最内侧单元的半径,还取决于其使用光源的激光质量。 展开更多
关键词 颗粒粒度 标准物质 聚苯乙烯微珠 激光粒度仪 测量上限
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含能晶体材料撞击感度的影响研究进展 被引量：1
9
作者 李洪珍 焦方宝 《火炸药学报》 北大核心 2025年第1期1-21,I0004,共22页
为揭示含能晶体材料的组成-结构形态-感度的关系,分别从晶体结构、晶体形态、多组分晶体的组成和复合结构等方面,系统总结了不同晶体形态特征、以及测试条件和试样状态对撞击感度的影响及规律,探究了其基本原因。指出含能晶体材料的晶... 为揭示含能晶体材料的组成-结构形态-感度的关系,分别从晶体结构、晶体形态、多组分晶体的组成和复合结构等方面,系统总结了不同晶体形态特征、以及测试条件和试样状态对撞击感度的影响及规律,探究了其基本原因。指出含能晶体材料的晶形、粒度、缺陷和聚集态结构等特征形态对撞击感度影响规律的认识主要还是宏观的或定性的,影响的极限程度和定量关系不清楚;共晶、掺杂、复合等多组分复合晶体的构筑机理不清,没有建立组成和结构与感度的定性定量关系;不同晶体特征对撞击感度的作用机制还未得到统一认识。由此,提出了从晶体结构设计、晶体颗粒形态调控、复合晶体设计与构筑等方面以进一步降低撞击感度的策略,为继续开展高能低感含能晶体的研制和应用提供指导。附参考文献128篇。 展开更多
关键词 含能晶体材料 撞击感度 安全性 降感 共晶 起爆机理
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蠕变损伤煤岩分段增幅循环劣化机制 被引量：1
10
作者 李杨杨 张士川 +3 位作者 沈宝堂 许亚栋 党金铭 侯嘉琦 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期64-76,共13页
受开挖影响,深部煤岩在高应力长时作用下产生明显的蠕变损伤,在工作面采动作用下已蠕变损伤的煤体突变失稳诱发冲击地压灾害,给深部煤柱安全回采造成了严重威胁。基于长时蠕变-循环载荷-卸围压试验,研究了初始蠕变损伤与循环载荷叠加作... 受开挖影响,深部煤岩在高应力长时作用下产生明显的蠕变损伤,在工作面采动作用下已蠕变损伤的煤体突变失稳诱发冲击地压灾害,给深部煤柱安全回采造成了严重威胁。基于长时蠕变-循环载荷-卸围压试验,研究了初始蠕变损伤与循环载荷叠加作用下煤岩劣化特性的演化规律,分析了循环载荷下不同应力区间煤岩的强度特征及累积损伤特性,探究了循环载荷次数对煤岩蠕变损伤效应的组合作用机制,揭示了蠕变损伤效应下煤岩变形破坏过程中能量的转化机理。结果表明:煤岩在循环载荷低应力区间内受蠕变预损伤效应影响较小,随应力水平区间的上升,煤岩的长时损伤越大且非线性劣化越明显,失稳后的破裂程度越剧烈;当蠕变应力处于弹性阶段内,蠕变可使经历周期载荷煤样在强化到劣化之间存在时长不超过16 h,在高应力区间内劣化作用才得到显著呈现;循环加卸载后期,加卸载变形模量随循环次数剧烈波动,不可逆形变稳定增加,预示煤样处于即将失稳破坏的“临界点”。基于损伤力学理论创建了蠕变与循环载荷叠加作用损伤演化模型,结合试验结果发现长时蠕变后的煤样因内部劣化程度较高,储存的能量较少,应力释放有所缓和,突变失稳现象不明显;煤样储能能力的大小在蠕变损伤时长方面同样存在“临界点”,较长的蠕变损伤时长可使试样存储的可释放弹性能减小,在一定程度上延缓了弹性能的释放,减小了发生动力灾害破坏的范围。研究成果将对减少遗煤长时蠕变诱冲灾害,提高采空区遗煤回采效率,推动矿区生态文明建设具有重要的工程意义。 展开更多
关键词 蠕变 循环载荷 卸围压 损伤煤岩 非线性劣化
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基于弹丸膛内运动参数和压力测试的火炮膛内燃气温度估算方法
11
作者 赵煜华 闫光虎 +2 位作者 肖霞 严文荣 梁磊 《火工品》 CAS 北大核心 2025年第1期51-54,共4页
为了解决火炮膛内测试环境恶劣而导致发射药燃气温度测试难度大的问题,基于微波干涉仪、压力测试系统,结合发射药配方性能计算理论、装药内弹道性能计算模型等理论,建立了一种基于实测参数的火炮膛内燃气温度估算方法,并开展了试验研究... 为了解决火炮膛内测试环境恶劣而导致发射药燃气温度测试难度大的问题,基于微波干涉仪、压力测试系统,结合发射药配方性能计算理论、装药内弹道性能计算模型等理论,建立了一种基于实测参数的火炮膛内燃气温度估算方法,并开展了试验研究。结果表明:火炮膛内燃气温度的最高值约为2631.8 K,随着弹丸运动迅速降低,弹丸出炮口时膛内燃气温度降低到约1858.4 K;建立的火炮膛内发射药燃气温度估算方法可以有效地获得火炮整个内弹道过程中火药燃气温度随时间的变化规律,为低烧蚀发射药及装药的研制提供了一种新的研究手段。 展开更多
关键词 发射药 膛内燃气温度 估算方法 微波干涉仪
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7.63 m焦炉配用高硫气肥煤炼焦的研究与应用
12
作者 李杰 邱全山 +3 位作者 张晓萍 张晓宁 钱虎林 胡俊 《冶金能源》 北大核心 2025年第4期31-36,共6页
为扩大炼焦煤资源、降低配煤成本,对比分析某高硫气肥煤和7.63 m焦炉在用三种1/3焦煤、两种肥煤的常规煤质、煤岩、基氏流动度和矿物质催化指数等指标,并采用40 kg荷重试验焦炉进行炼焦试验,研究气肥煤替代1/3焦煤和肥煤的可行性及适宜... 为扩大炼焦煤资源、降低配煤成本,对比分析某高硫气肥煤和7.63 m焦炉在用三种1/3焦煤、两种肥煤的常规煤质、煤岩、基氏流动度和矿物质催化指数等指标,并采用40 kg荷重试验焦炉进行炼焦试验,研究气肥煤替代1/3焦煤和肥煤的可行性及适宜配比。结果表明,与1/3焦煤和肥煤相比,气肥煤呈低灰、高挥发分、高硫、高粘结性特征;为了减小配用气肥煤对焦炭强度的不利影响,优先替代1/3焦煤A、肥煤A和1/3焦煤C;随着气肥煤配比提高,焦炭机械强度缓慢降低、热态性能改善;气肥煤直接替代1/3焦煤、肥煤,配比可达10%而焦炭质量满足生产需求;若同步优化配煤结构,并考虑配合煤S_(t,d)≤1.00%控制要求,气肥煤配比最高可达15%。结合实验研究结果,7.63 m焦炉自2024年3月配用气肥煤,配比维持5%~6%,焦炭强度指标保持稳定。 展开更多
关键词 气肥煤 1/3焦煤 肥煤 炼焦 机械强度 热态性能
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高温煤焦油-焦油渣复合黏结剂制备高收率优质净水用煤质柱状活性炭的研究
13
作者 吴雷 王嘉伟 +6 位作者 杨茸茸 周军 邹冲 朱瑞玉 宋永辉 张秋利 刘田田 《煤炭转化》 北大核心 2025年第6期27-40,共14页
煤质柱状活性炭大多使用高温煤焦油作为黏结剂,不仅制备成本高,而且在炭化和活化过程中会影响收率和质量。以无烟煤煤粉为原料、煤焦油与焦油渣为复合黏结剂,制备了兼顾收率和吸附性活性炭。采用单因素实验和响应面分析法,研究了复合黏... 煤质柱状活性炭大多使用高温煤焦油作为黏结剂,不仅制备成本高,而且在炭化和活化过程中会影响收率和质量。以无烟煤煤粉为原料、煤焦油与焦油渣为复合黏结剂,制备了兼顾收率和吸附性活性炭。采用单因素实验和响应面分析法,研究了复合黏结剂配比、复合黏结剂添加量、成型压力和炭化温度对煤质颗粒活性炭收率和吸附性能的影响。结果表明:结合单因素实验和响应面分析法获得了兼顾收率和吸附性能的煤质柱状活性炭制备最佳工艺条件,即在煤焦油和焦油渣质量比1.8:1、黏结剂添加量23%、成型压力34 MPa和炭化温度为620℃条件下,煤质柱状活性炭收率为57.81%±0.87%,其碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为(918±18)mg/g和(196±4)mg/g,满足净水用煤质颗粒活性炭国家标准(GB/T 7701—2008)相关要求。在上述四个影响因素中,复合黏结剂配比对煤质颗粒活性炭收率影响最为显著,其次为炭化温度、复合黏结剂添加量和成型压力。最优工艺条件下制备的煤质柱状活性炭的比表面积为1136.9 m^(2)/g,平均孔径为2.2882 nm,孔容为0.6504 cm^(3)/g,展现出优异的水处理应用潜力。 展开更多
关键词 煤质柱状活性炭 煤焦油 焦油渣 收率 吸附性能
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热分析获取锅炉内煤着火特性——Part Ⅱ:本征反应动力学
14
作者 刘洋 石泽正 +7 位作者 陈朝帅 苟皓语 陶继业 徐世明 余波 赵培涛 傅培舫 周怀春 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期2246-2261,共16页
煤焦的本征反应动力学模型是计算流体力学(CFD)模拟锅炉内煤着火燃烧速率所需的关键子模型,通常可由热分析获得。热分析反应动力学的研究虽然已发展了数十年,但仍然存在3个问题:(1)非等温和等温动力学参数的不统一;(2)定值动力学参数和... 煤焦的本征反应动力学模型是计算流体力学(CFD)模拟锅炉内煤着火燃烧速率所需的关键子模型,通常可由热分析获得。热分析反应动力学的研究虽然已发展了数十年,但仍然存在3个问题:(1)非等温和等温动力学参数的不统一;(2)定值动力学参数和变动力学参数均值的不统一;(3)缺乏不含不确定参数的通用动力学模型,如常用的n级动力学模型、随机孔模型和自催化模型分别含有不确定性参数,如反应级数n、结构参数ψ、反应指数a和c。为解决上述问题,提出了通用表面活化函数模型GSAFM,其反应机理函数f(X)=1-X(X为转化率),且活化能EX和指前因子AX是随转化率变化的。采用4种等转化率法(变动力学参数模型)包括等温(ISO)GSAFM、非等温(NON)GSAFM、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS),以及一种定值动力学模型ISAFM,对将军庙(JJM)和红沙泉(HSQ)煤焦的非等温和等温燃烧的本征反应速率进行了预测。结果表明,ISO GSAFM具有最好的预测效果;FWO和KAS的预测效果很差,主要由于这2种模型涉及的温度积分近似处理给EX的求取带来了一定的误差,该误差在求取AX时呈指数级放大。ISOGSAFM获取的煤焦等温燃烧的EX均值为141k J/mol,与ISAFM获取的146 k J/mol接近,从而解决了问题(2);其获取的动力学参数可以很好地预测煤焦非等温燃烧的本征反应速率,表明非等温和等温试验可以共用ISO GSAFM获取的动力学参数,即解决了问题(1);其f(X)=1–X,具有不含不确定参数的通用性,即解决了问题(3)。ISO GSAFM得到的煤焦的EX在着火区间达到最大值,这一现象表明,煤在锅炉内的着火过程是其燃烧过程中最困难的环节;随后,EX由于煤焦燃烧进入稳定阶段而逐渐减小,但在反应后期会转变为快速增大的趋势,这符合煤焦在反应后期存在失活现象的事实。因此,ISO GSAFM在解决问题(1)~(3)的同时还能解释试验现象,有望为以基于定值动力学模型的CFD模拟提供新的本征反应动力学子模型。同种煤阶的JJM和HSQ煤焦存在理化结构上的差异,但两者的EX随转化率变化的趋势相似且大小差异小于5%,采用各自变动力学参数的算数平均可对其本征反应速率进行准确预测,表明同种煤阶的不同煤焦的本征反应速率可以用基于GSAFM的均值动力学参数进行预测,即有望实现同一种煤阶的煤焦反应速率采用同一种变动力学参数(多样本的均值)进行预测。此外,GSAFM表明煤焦的EX只与其化学结构相关,利用变活化能的特征值可精细化地研究煤焦的化学结构对其本征反应性影响的内在机理,如前述的着火困难和失活机理等;用煤焦的化学结构预测出EX后,可通过GSAFM直接预测出煤焦的本征反应速率;上述关联方法为煤焦结构与反应性的研究提供了新的思路。 展开更多
关键词 热分析 通用表面活化函数模型 等转化率法 本征反应动力学 变活化能 着火特性 化学结构
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云爆药剂用微纳米铝粉反应特性研究
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作者 金大勇 任秀秀 +3 位作者 方伟 李文祥 郭昕 王彩玲 《火工品》 北大核心 2025年第2期53-58,共6页
为了探究不同规格微纳米铝粉在云爆药剂中的适应性,采用扫描电镜、激光粒度仪及比表面积分析仪对4种规格的微纳米铝粉的理化特性进行了表征,并利用热重分析仪和激光点火装置对其热反应特性及点火特性进行了对比研究;在此基础上,设计了2... 为了探究不同规格微纳米铝粉在云爆药剂中的适应性,采用扫描电镜、激光粒度仪及比表面积分析仪对4种规格的微纳米铝粉的理化特性进行了表征,并利用热重分析仪和激光点火装置对其热反应特性及点火特性进行了对比研究;在此基础上,设计了2种包含不同规格铝粉的云爆药剂配方,对其微观结构及点火特性进行了实验研究。结果表明:相对于球状铝粉,片状铝粉的分散性更好;纳米铝粉和片状微米铝粉(铝-C)的反应敏感性及点火特性更好;2种含铝云爆药剂的缺陷率接近,铝粉分布均匀程度一致;包含纳米铝粉与片状微米铝粉(铝-B)的云爆药剂的点火延迟时间更短,最低点火能量也更小,点火性能更好。 展开更多
关键词 微/纳米铝粉 云爆药剂 激光点火 反应敏感性
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不同方法对煤气化粗渣中硅铝矿物的活化
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作者 马晶 马玉龙 +3 位作者 朱莉 乔松 孙永刚 吉文欣 《化工进展》 北大核心 2025年第7期4251-4266,共16页
随着煤气化技术的快速发展,其副产物煤气化渣的产量也逐年增加,引发的环境问题日益突出。煤气化渣中硅铝矿物是其主要的存在成分,而复杂的硅铝结构对其资源化利用带来挑战。本文以产自宁东的煤气化粗渣为研究对象,采用碱熔活化法和亚熔... 随着煤气化技术的快速发展,其副产物煤气化渣的产量也逐年增加,引发的环境问题日益突出。煤气化渣中硅铝矿物是其主要的存在成分,而复杂的硅铝结构对其资源化利用带来挑战。本文以产自宁东的煤气化粗渣为研究对象,采用碱熔活化法和亚熔盐活化法对其中的硅铝矿物进行活化,结合响应面法设计实验并建模分析,得到最优条件和各因素间的交互作用对活化效果的影响。结果表明,在碱熔活化作用下,硅活化率、铝活化率、活化产物浸提液中硅铝比最高分别可达到64.91%、34.14%和10;亚熔盐活化粗渣中,硅活化率、铝活化率、活化产物浸提液中硅铝比最高分别可达到63.14%、24.78%和23。两种活化过程中,影响粗渣中硅铝物种活化效果的主要因素均为碱渣比,且硅活化率和铝活化率随着碱渣比的增大而提高,各因素之间的交互作用对活化效果均存在一定影响,并发现粗渣中硅铝矿物在亚熔盐体系中存在SOD→FAU→CHA的晶体转化路径。本研究旨为粗渣中硅铝物种的高值化利用提供科学依据。 展开更多
关键词 环境 活化 沸石 煤气化渣 亚熔盐 响应面法
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落锤撞击缝隙挤压下PBX装药点火行为研究
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作者 胡秋实 李克武 +3 位作者 吴兆奎 杨林俊 傅华 尚海林 《火工品》 北大核心 2025年第4期39-45,共7页
为了探究结构缝隙对装药在低速撞击下的安全性影响,针对带矩形缝隙PBX装药,研究了落锤撞击下炸药缝隙挤压点火响应行为。结果表明:缝隙挤压加载下样品内部形成滑移区和死区,滑移区外轮廓为楔形。对于撞击速度低至几米·秒-1的情况,... 为了探究结构缝隙对装药在低速撞击下的安全性影响,针对带矩形缝隙PBX装药,研究了落锤撞击下炸药缝隙挤压点火响应行为。结果表明:缝隙挤压加载下样品内部形成滑移区和死区,滑移区外轮廓为楔形。对于撞击速度低至几米·秒-1的情况,壁面附近反向流动的炸药与正向运动压头之间的摩擦效应超过滑移区-死区剪切效应,成为主控点火机制。点火发生在缝隙内部或压头侧面,不发生在滑移区-死区界面。对点火发生在压头侧面的情况,点火时间随缝隙截面积的减小而减小。点火可能因泄压而熄灭,也可能由于缺乏流动空间不能及时泄压,使点火后的燃烧向缝隙内部发展,反应烈度增加。 展开更多
关键词 落锤撞击 缝隙 装药 死区 点火行为
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液相色谱法与酸碱滴定法在TCTNB纯度分析中的对比
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作者 陈玲 冯志强 +2 位作者 李怀姣 崔振兴 蒋丽春 《含能材料》 北大核心 2025年第10期1192-1200,共9页
为建立准确、高效的1,3,5-三氯-2,4,6-三硝基苯(TCTNB)纯度质量控制标准,系统对比了经典酸碱滴定法与新建立的高效液相色谱法(HPLC)的综合性能。酸碱滴定法通过氢氧化钠水解TCTNB后返滴定过量碱进行定量;HPLC采用低毒性甲醇替代传统有... 为建立准确、高效的1,3,5-三氯-2,4,6-三硝基苯(TCTNB)纯度质量控制标准,系统对比了经典酸碱滴定法与新建立的高效液相色谱法(HPLC)的综合性能。酸碱滴定法通过氢氧化钠水解TCTNB后返滴定过量碱进行定量;HPLC采用低毒性甲醇替代传统有毒溶剂,通过C18色谱柱实现了目标物与杂质的基线分离。实验结果表明,酸碱滴定法操作繁琐(单次检测耗时5.9 h),且准确度严重不足,其测定均值(93.89%)较样品标称值存在高达-6.05%的系统性负偏差。相比之下,HPLC分析效率更高(单次耗时3.2 h),精密度良好(相对标准偏差<0.30%,n=6),测定均值(99.82%)与标称值(99.94%)高度吻合,展现出卓越的准确性。滴定法因水解后溶液颜色深导致终点判断主观误差大,且水解反应不完全或存在干扰性副反应是造成系统性负偏差的根本原因。HPLC凭借其优异的分离选择性和检测稳定性,有效克服了上述缺陷,在准确度、精密度、效率及绿色安全方面均显著优于传统滴定法。 展开更多
关键词 1 3 5-三氯-2 4 6-三硝基苯(TCTNB) 液相色谱法 酸碱滴定法 纯度分析
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稠环芳烃加氢饱和催化剂活性调控策略研究进展
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作者 荆洁颖 田涛 +1 位作者 张雨 李文英 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3588-3601,共14页
作为煤焦油主要成分,稠环芳烃保留了煤中特有的多环结构,其加氢饱和产物环烷烃是高能量密度燃料的优质组分。然而,稠环芳烃自身结构的高稳定性、中间产物的空间位阻及竞争吸附阻碍了其吸附活化导致加氢饱和困难。系统分析了稠环芳烃加... 作为煤焦油主要成分,稠环芳烃保留了煤中特有的多环结构,其加氢饱和产物环烷烃是高能量密度燃料的优质组分。然而,稠环芳烃自身结构的高稳定性、中间产物的空间位阻及竞争吸附阻碍了其吸附活化导致加氢饱和困难。系统分析了稠环芳烃加氢饱和反应特征,作为可逆放热反应,低温高压的反应条件有助于稠环芳烃加氢饱和,全氢产物具有较高的热力学选择性,但反应速率随着加氢程度的加深而降低。综述了催化剂中活性金属和载体的调控策略,活性金属与稠环芳烃间的吸附机制表明,适宜的缺电子结构有利于反应物的吸附活化,而活性金属的电子结构可通过金属载体间相互作用、掺杂其他原子促进电子迁移或晶格畸变及利用金属集团效应等方式调控。除了借助多孔结构充当活性金属的分散平台外,载体还能通过表面酸性、官能团功能化或缺陷工程等方式调控表面性质,实现反应物在载体表面富集与转化。总结发现,具有分散良好的缺电子活性金属和辅助反应物扩散吸附的载体的催化剂是稠环芳烃加氢饱和的关键。未来催化剂的设计研究应着重考虑以下3方面:煤焦油原料的复杂,反应中多组分稠环芳烃间的影响规律及针对影响规律的多功能催化剂的设计;溢流氢与载体表面上稠环芳烃的反应拓展了反应场所,L-H(Langmuir-Hinshelwood)机理无法直接应用导致催化加氢饱和途径和催化剂设计需重新审视;以及不同体系加氢饱和催化剂的失活机制与抗失活研究。 展开更多
关键词 稠环芳烃 加氢饱和 催化剂 吸附活化 电子结构 载体改性
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FeCa氧化物对煤热解生成HCN的影响机理
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作者 李经宽 叶磊 +5 位作者 杨本军 赵志承 吴娇 郭聪秀 孟江涛 王彦霖 《煤炭学报》 北大核心 2025年第9期4516-4525,共10页
Fe_(2)O_(3)和CaO是煤中主要的金属氧化物,对煤热解过程中NOx前驱体-HCN生成有一定影响。为了揭示Fe_(2)O_(3)和CaO对煤热解过程中HCN生成的作用机理,采用吡咯作为煤的含氮模型化合物,运用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)... Fe_(2)O_(3)和CaO是煤中主要的金属氧化物,对煤热解过程中NOx前驱体-HCN生成有一定影响。为了揭示Fe_(2)O_(3)和CaO对煤热解过程中HCN生成的作用机理,采用吡咯作为煤的含氮模型化合物,运用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT),通过分子模拟手段,研究了吡咯热解生成HCN的不同反应路径,以及Fe_(2)O_(3)和CaO在不同反应路径下对吡咯热解生成HCN的影响机理。结果表明,吡咯单独热解生成HCN的最佳路径为:H原子从pyrrole-N的间位迁移到邻位,然后pyrrole-N与邻位C断开,发生开环反应,最后pyrrole-N上的H原子迁移到邻位C上,C—C键断开;该路径的决速步为内部H转移反应,相比其他路径,其活化能最小(2.54 eV)。在Fe_(2)O_(3)和CaO的作用下,吡咯热解生成HCN的最佳反应路径为:pyrrole-N与邻位C断开,使环打开,其H原子迁移到邻位C上,最后pyrrole-N邻位C与间位断开;该路径的决速步分别为开环反应(Fe_(2)O_(3))和内部H转移反应(CaO),相比其他路径,该路径决速步的活化能最低,分别为3.44 eV(Fe_(2)O_(3))和1.69 eV(CaO)。Fe_(2)O_(3)作用下,不同反应路径下决速步的活化能均增大,即Fe_(2)O_(3)抑制了HCN的生成。CaO对不同路径表现出来不同的作用(抑制或促进),在CaO作用下的最优路径中,决速步的活化能降至1.69 eV,即CaO催化了HCN的生成。同一反应路径下,CaO比Fe_(2)O_(3)对吡咯热解生成HCN的催化作用更显著,HCN形成更快。 展开更多
关键词 Fe_(2)O_(3) CAO 吡咯 密度泛函理论 热解机理 HCN
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