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A density functional theory study of methane activation on MgO supported Ni_(9)M_(1) cluster:role of M on C-H activation

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Frontiers of Chemical Science and Engineering 2022年第10期16卷 1485-1492页

作者： juntian niu Haiyu Liu Yan Jin Baoguo Fan Wenjie Qi Jingyu Ran College of Electrical and Power Engineering Taiyuan University of TechnologyTaiyuan 030024China Key Laboratory of Advanced Manufacturing Technology for Automobile Parts Ministry of EducationChongqing University of TechnologyChongqing 400050China Key Laboratory of Low-grade Energy Utilization Technologies and Systems Ministry of EducationChongqing UniversityChongqing 400044China

Methane activation is a pivotal step in the application of natural gas converting into high-value added chemicals via methane steam/dry reforming *** element was found to be the most widely used *** present work,methane activation on MgO supported Ni–M(M=Fe,Co,Cu,Pd,Pt)cluster was explored through detailed density functional theory calculations,compared to pure Ni ***_(4)adsorption on Cu promoted Ni cluster requires overcoming an energy of 0.07 eV,indicating that it is slightly endothermic and unfavored to occur,while the adsorption energies of other promoters M(M=Fe,Co,Pd and Pt)are all higher than that of pure Ni *** role of M on the first C–H bond cleavage of CH_(4)was *** elements of the same period in Ni cluster,such as Fe,Co and Cu,for C–H bond activation follows the trend of the decrease of metal atom *** a result,Ni–Fe shows the best ability for C–H bond *** addition,doping the elements of the same family,like Pd and Pt,for CH_(4)activation is according to the increase of metal atom ***,C–H bond activation demands a lower energy barrier on Ni–Pt *** illustrate the adsorptive dissociation behaviors of CH_(4)at different Ni–M clusters,the Mulliken atomic charge was *** general,the electron gain of CH_(4)binding at different Ni–M clusters follows the sequence of Ni–Cu(–0.02 e)

关键词： CH_(4) dissociation Ni-M C-H bond activation charge transfer

Impact of Ni particle size on CO_(2)activation and CO formation during reforming process:A density functional theory study

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Frontiers in Energy 2024年第4期18卷 525-534页

作者： juntian niu Shengzhuo CHEN Xianrong ZHENG Haiyu LIU Yan JIN Jingyu RAN College of Electrical and Power Engineering Taiyuan University of TechnologyTaiyuan 030024China Key Laboratory of Low-grade Energy Utilization Technologies and Systems(Ministry of Education) Chongqing UniversityChongqing 400044China

In recent years,the dry reforming of methane(DRM)reaction has gained widespread attention due to its effective utilization of two major greenhouse *** Ni-based catalysts for DRM exhibit a strong dependence on particle size,however,the reaction mechanisms involved remain *** this work,the effect of metal particle size on CO_(2)activation and CO formation was explored in the DRM reaction using the density functional ***/MgO(x=13,25,37)was constructed to investigate the CO_(2)activation and the formation of CO during the DRM *** is found that CO_(2)is more inclined to undergo chemisorption on Nix/MgO before *** the variation in particle size,the main activation pathway of CO_(2)on the catalyst *** the smallest Ni13/MgO,CO_(2)tends to directly dissociate,while on the larger Ni25/MgO and Ni37/MgO,the hydrogenation dissociation of CO_(2)is more kinetically *** to Ni13/MgO and Ni37/MgO,the oxidation of surface C atoms and the oxidation of CH occur more readily on Ni25/*** indicates that C atoms are less likely to form on Ni25 particle and are more easily to be *** some extent,the results suggest that Ni25/MgO exhibits superior resistance to carbon formation.

关键词： particle size Ni/MgO catalyst CO_(2)activation CO formation

湿法脱硫塔入口烟气调温耦合余热回收工艺系统节能分析比较

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中国电机工程学报 2020年第23期40卷 7667-7674页

作者：邓庆波冉景煜杨仲卿蒲舸闫云飞牛俊天低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

火力发电厂中脱硫系统能耗较高,脱硫塔前烟气具有较大余热回收潜力,合理的脱硫塔入口烟气参数可提高脱硫性能并降低水耗。为此,文中提出了4种将烟气调温与余热回收进行耦合的系统方案,并计算了系统能耗、投资以及投入运行后机组的节煤... 详细信息

火力发电厂中脱硫系统能耗较高,脱硫塔前烟气具有较大余热回收潜力,合理的脱硫塔入口烟气参数可提高脱硫性能并降低水耗。为此,文中提出了4种将烟气调温与余热回收进行耦合的系统方案,并计算了系统能耗、投资以及投入运行后机组的节煤量。在此基础上,结合能量汇入温差最小的?损分析原则,在保证高脱硫效率的前提下,提出了优化的分级烟气调温与余热回收方案,可将余热分别回收至机组第六、七级低加,能使系统?损百分比降低为1.05%,机组供电标准煤耗降低3.29g/(k W·h)。

关键词：湿法脱硫余热回收烟气调温 [火用]损节煤量

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机器人锅炉冷态空气动力场测量系统开发

动力工程学报 2024年第2期44卷 284-291,300页

作者：寇梦楠刘海玉牛俊天金燕吴杨太原理工大学电气与动力工程学院太原030024

针对锅炉冷态空气动力场试验自动化程度低、操作危险性大的问题,开发了机器人锅炉冷态空气动力场试验测量系统。系统下位机采用STM32芯片作为主控芯片,控制爬壁机器人的运动以及与上位机的信息交换,同时引入混沌线性惯性权重对粒子群优... 详细信息

针对锅炉冷态空气动力场试验自动化程度低、操作危险性大的问题,开发了机器人锅炉冷态空气动力场试验测量系统。系统下位机采用STM32芯片作为主控芯片,控制爬壁机器人的运动以及与上位机的信息交换,同时引入混沌线性惯性权重对粒子群优化模糊PID算法进行优化,并将改进后的算法作为机器人运动路径的控制策略,对于机械臂的控制引入D-H法。上位机为LabVIEW搭建的操作平台,通过嵌入双树复小波变换去噪算法,对采集到的风速信号进行降噪处理。结果表明:所提出的系统各个模块均可正常且稳定运行,与人工测试的误差保持在±10%,能够满足锅炉冷态试验的要求。

关键词：锅炉机器人 STM32 LabVIEW 改进粒子群优化模糊PID D-H法双树复小波变换

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高硫煤泥微波碱法脱硫试验研究

中南大学学报（自然科学版） 2022年第11期53卷 4534-4542页

作者：景翊峰刘海玉乔晓磊牛俊天金燕樊保国太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024

针对太原选煤厂的高硫煤泥,利用微波协同KOH的方法进行脱硫,考察微波功率、微波辐照时间和KOH溶液质量浓度等因素对煤泥中硫脱除效果的影响并初步探究反应机理;通过XRD,XPS和FTIR测试分析煤泥脱硫前后的无机矿物质含量、有机硫赋存形态... 详细信息

针对太原选煤厂的高硫煤泥,利用微波协同KOH的方法进行脱硫,考察微波功率、微波辐照时间和KOH溶液质量浓度等因素对煤泥中硫脱除效果的影响并初步探究反应机理;通过XRD,XPS和FTIR测试分析煤泥脱硫前后的无机矿物质含量、有机硫赋存形态以及表面含硫官能团的变化。研究结果表明:煤泥在KOH溶液体系下微波脱硫的优选试验条件是微波功率为300 W,辐照时间为4 min和KOH溶液质量浓度为300 g/L,该条件下脱硫率为40.8%。煤泥中黄铁矿与灰分均明显降低,有机硫的脱除效果较弱,脱除顺序由易到难为亚砜、砜、硫醇硫醚和噻吩;样品没有新的表面官能团产生,含硫官能团的吸收峰有不同程度减弱。

关键词：煤泥微波氢氧化钾脱硫

湿法脱硫塔内流场均匀性影响因素及其评价方法

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动力工程学报 2020年第10期40卷 825-831页

作者：冉景煜邓庆波牛俊天杨仲卿蒲舸张力低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学能源与动力工程学院重庆400044

由于湿法脱硫塔内烟气速度分布对气液接触混合有决定性影响,利用基于面积加权平均速度和质量加权平均速度的速度均匀指数λ和速度相对标准差C_V计算脱硫塔内的流场均匀性,确定合适的评价指标,研究了入口烟气速度和液气比对塔内烟气均匀... 详细信息

由于湿法脱硫塔内烟气速度分布对气液接触混合有决定性影响,利用基于面积加权平均速度和质量加权平均速度的速度均匀指数λ和速度相对标准差C_V计算脱硫塔内的流场均匀性,确定合适的评价指标,研究了入口烟气速度和液气比对塔内烟气均匀性的影响规律。结果表明:2种评价指标均能很好地反映流场均匀性,综合考虑确定用速度均匀指数作为评价指标;速度均匀指数与入口烟气速度呈负相关,与液气比呈正相关;当液气比达到12.08 L/m^3时,速度均匀指数几乎不再增大;入口烟气速度越小,浆液整合作用越高效,入口烟气速度越大,烟气被有效整合所需的浆液量也越大,因此将入口烟气速度控制在较低范围可降低液气比,进而减少系统能耗。

关键词：湿法脱硫流场均匀性气液两相流速度分布数值模拟

基于酚醛塑料黏结剂活性焦的制备及其脱硫性能

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洁净煤技术 2022年第11期28卷 128-133页

作者：牛俊天乔晓磊余欣月杨丽刘海玉樊保国金燕太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024

国内外缺乏有效手段对废弃的热固性塑料进行回收利用,大部分只能填埋或焚烧处理,不仅占用大量土地资源,且由于含有多种有害物质,通常造成二次污染,若以废弃酚醛塑料为黏结剂,可达到废弃物资源化利用的目的。同时,酚醛塑料以酚醛树脂为基... 详细信息

国内外缺乏有效手段对废弃的热固性塑料进行回收利用,大部分只能填埋或焚烧处理,不仅占用大量土地资源,且由于含有多种有害物质,通常造成二次污染,若以废弃酚醛塑料为黏结剂,可达到废弃物资源化利用的目的。同时,酚醛塑料以酚醛树脂为基体,结构中含有大量苯环,具有较大的交联密度,作为活性焦黏结剂具有可行性。因此以酚醛塑料作为黏结剂,褐煤、焦煤为原料煤制备成型活性焦,通过FTIR和氮气吸附脱附法等表征手段探究了酚醛塑料含量和活化温度对活性焦性能的影响。结果表明,随酚醛塑料含量增加,活性焦强度增强,而碱性官能团含量和比表面积均减小,其质量分数为20%时,活性焦的耐压强度和耐磨强度达到国家优级品标准,比表面积262 m^(2)/g、硫容可达9.88 mg/g,高于工业焦硫容。随活化温度升高,活性焦碱性官能团含量及比表面积先增大后减小,活化温度为800℃时碱性官能团含量和比表面积最大,活性焦表面C—C及C与其他原子之间连接方式发生改变,芳香环不断压缩,侧链支链减少,活化效果明显,此时硫容最大,具有最佳脱硫性能。

关键词：酚醛塑料活性焦微观结构硫容

基于AHP-EWM的甲醇与传统锅炉燃料对比分析

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热力发电 2023年第10期52卷 113-121页

作者：吴杨刘海玉寇梦楠牛俊天朱建军金燕樊保国太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024

在“双碳”目标背景下,环保要求日益严格,甲醇作为公认的高效清洁低碳燃料越来越受到重视。为分析甲醇用于锅炉燃料的可行性,建立了甲醇、煤、柴油、天然气作为锅炉燃料的综合性评价模型,通过层次分析法(analytic hierarchy process,AHP... 详细信息

在“双碳”目标背景下,环保要求日益严格,甲醇作为公认的高效清洁低碳燃料越来越受到重视。为分析甲醇用于锅炉燃料的可行性,建立了甲醇、煤、柴油、天然气作为锅炉燃料的综合性评价模型,通过层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)、熵权法(entropy weight method,EWM),考虑节能性、环保性、经济性以及社会性4个指标,在各指标重要程度不同的5种情景下进行综合评价,得出以下结论:甲醇的节能性优于其他燃料,环保性及经济性与天然气相当,社会性方面仅次于煤,是柴油3.2倍、天然气的2.2倍;在重要性方面,环境因素第一,经济因素与节能因素其次,社会因素重要性最弱(情景3);甲醇作为锅炉燃料的综合评价得分为0.3186,与天然气(0.2929)、煤(0.2324)、柴油(0.1561)相比具有较大优势。

关键词：甲醇锅炉燃料层次分析法熵权法综合性评价

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焦粉与秸秆混合成型燃料等温燃烧特性研究

上海电力大学学报 2023年第1期39卷 12-18页

作者：余欣月刘海玉牛俊天乔晓磊金燕樊保国太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024

利用自制的恒温热重实验装置对焦粉与秸秆混合成型燃料进行等温燃烧试验,分别研究了焦粉与秸秆掺混比为90∶10、85∶15、80∶20、75∶25、70∶30时,在800℃、900℃、1000℃下的燃烧特性,并根据等温燃烧法得到成型燃料的反应动力学参数... 详细信息

利用自制的恒温热重实验装置对焦粉与秸秆混合成型燃料进行等温燃烧试验,分别研究了焦粉与秸秆掺混比为90∶10、85∶15、80∶20、75∶25、70∶30时,在800℃、900℃、1000℃下的燃烧特性,并根据等温燃烧法得到成型燃料的反应动力学参数。结果表明:温度上升和秸秆比例增加都会使燃料的燃烧速度加快,燃尽时间显著减少;5种混合成型燃料等温燃烧的反应级数在0.9~2.0;反应活化能和指前因子都随着秸秆掺混比例的增加而降低,从25%增加到30%时两者会有一个大幅度降低的突变。

关键词：焦粉秸秆成型燃料等温燃烧反应动力学