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天然气调质煤粉再燃中关键参数的实验研究

煤炭学报 2024年

作者：李玉凯孙绍增赵义军张文达冯冬冬哈尔滨工业大学能源科学与工程学院

在研究煤粉再燃技术中，提出了一种结合再循环烟气输送煤粉和天然气调质的方案。该方案的目的在于提高再燃煤粉的还原能力，从而降低燃煤锅炉产生的氮氧化物排放。研究的主要目标是探索如何利用天然气中高活性成分，创造一个更有利于煤... 详细信息

在研究煤粉再燃技术中，提出了一种结合再循环烟气输送煤粉和天然气调质的方案。该方案的目的在于提高再燃煤粉的还原能力，从而降低燃煤锅炉产生的氮氧化物排放。研究的主要目标是探索如何利用天然气中高活性成分，创造一个更有利于煤粉还原氮氧化物的环境。为此，利用模拟实际燃煤锅炉条件下的多反应控制段携带流反应器实验系统，详细研究了天然气调质的整个过程。结果显示，天然气调质产生的大量还原性物质如CO*、OH*、H和CHi等优化了煤焦的物理化学结构，增强了煤焦还原氮氧化物的能力。与传统的再循环烟气输送煤粉相比，添加天然气调质后，氮氧化物的还原效率显著提高了约12.23%。通过实验和数据分析，解析了天然气调质技术对于煤粉再燃的显著影响，并提出了在工程应用中的具体参数要求。从工程应用角度来看，为了实现高效率的氮氧化物还原，并兼顾煤粉的燃尽和经济性，需要对再燃区的过量空气系数、停留时间和燃料比进行精确控制，分别控制在λ= 0.8、t2=0.6 s、Rf=20%左右。总的来说，采用天然气调质技术可以在保证氮氧化物超低排放的同时，尽量减少活性气体的使用，从而提高系统运行的经济性。这一灵活的天然气的使用技术不仅在实验室条件下取得了良好的效果，也为工程实践提供了可行的方案，保证系统运行的经济性。

关键词：天然气调质再燃氮氧化物燃烧参数

CSF1/CSF1R信号在控制夏氏疟原虫再燃中的作用及机制初探

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免疫学杂志 2022年第12期38卷 1054-1059页

作者：范永铃陈穗林高源利郭帅李秀秀刘太平徐文岳陆军军医大学病原生物学教研室重庆400038

目的探究集落刺激因子1(colony stimulating factor 1, CSF1)/集落刺激因子1受体(colony stimulating factor 1receptor, CSF1R)信号在控制夏氏疟原虫(Plasmodium chabaudi, P. chabaudi)再燃中的作用,并对其作用机制进行初步探讨。方法ELISA检测P. chabaudi感染不同时间小鼠血清CSF1浓度变化;随后采用CSF1及CSF1R体内抗体中和实验,观察CSF1/CSF1R信号在控制夏氏疟原虫再燃中的作用;最后通过流式细胞术观察CSF1/CSF1R信号作用的可能效应细胞。结果与未感染小鼠相比,P. chabaudi感染小鼠血清CSF1浓度随感染时间的延长而逐渐升高,并在再燃阶段达到最高水平。在体分别中和CSF1或CSF1R后,感染小鼠再燃阶段的原虫血症显著增高;虽然固有免疫细胞表面CSF1R的表达不随感染升高,但中和CSF1和CSF1R后能显著降低感染小鼠脾脏非经典单核细胞(non classical monocytes, NCMs)和红髓巨噬细胞(red pulp macrophages,RPMs)频率(P再燃中发挥重要作用。

关键词：夏氏疟原虫再燃 CSF1/CSF1R 非经典单核细胞红髓巨噬细胞

夏氏疟原虫急性感染和再燃时期的免疫应答动态差异

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夏氏疟原虫急性感染和再燃时期的免疫应答动态差异

作者：陈穗林中国人民解放军陆军军医大学

学位级别：硕士

疟疾是世界上危害严重的三大传染病之一。红内期疟原虫感染是导致患者出现临床症状甚至死亡的主要原因。阐明宿主控制红内期疟原虫免疫效应机制对于控制红内期疟原虫感染,进而减轻疟疾临床症状具有十分重要的意义。已知疟原虫特异性CD4+... 详细信息

疟疾是世界上危害严重的三大传染病之一。红内期疟原虫感染是导致患者出现临床症状甚至死亡的主要原因。阐明宿主控制红内期疟原虫免疫效应机制对于控制红内期疟原虫感染,进而减轻疟疾临床症状具有十分重要的意义。已知疟原虫特异性CD4+T细胞、抗体和CD8+T细胞可以有效控制红内期疟原虫。然而,研究发现疟原虫表面重要抗原往往存在多态性,如var、rif和stevor,疟原虫通过表达不同的抗原种类从而成功地逃避宿主的免疫攻击,进而导致频繁再燃。疟疾反复再燃会导致患者呈现慢性感染的状态。疟疾慢性感染患者在临床上往往并不出现症状,表现为临床免疫,但体内仍存低水平疟原虫感染,是疟疾传播的重要传染源。因此,深入探讨机体控制疟疾再燃机制,对于控制疟疾的慢性感染、阻断疟疾传播乃至消除疟疾均具有重要意义。夏氏疟原虫(P.chabaudi)急性感染后常伴随反复再燃,进而导致可达2-3个月以上的持续慢性感染,因此是目前公认的研究疟疾再燃及慢性感染的鼠疟模型。为此,我们采用P.chabaudi感染模型,利用单细胞转录组测序系统探讨P.chabaudi感染后,其急性和再燃期宿主体内免疫细胞活性的动态变化,并对P.chabaudi再燃及慢性感染的发生机制进行了初步探讨。一.单细胞转录组测序揭示了夏氏疟原虫感染急性期和再燃期免疫细胞的动态变化UMAP分析显示,在P.chabaudi感染急性期和再燃期,宿主适应性和固有免疫细胞频率均有显著变化。二.适应性免疫应答在宿主控制夏氏疟原虫急性期和再燃期的作用1、与急性期相比,CD4+T细胞在宿主控制P.chabaudi再燃期的作用显著降低UMAP分析显示,与P.chabaudi感染急性期相比,再燃期CD4+T细胞不同亚群的频率均发生明显变化。体内耗竭CD4+T细胞后发现,CD4+T细胞在急性期比再燃期发挥更重要的免疫保护作用。2、B细胞介导的体液免疫在P.chabaudi感染急性期和再燃期发挥不同作用UMAP分析显示,B细胞不同亚群的频率随着P.chabaudi感染进程均发生明显变化。使用B细胞缺失(μMT)小鼠以及抗体耗竭再燃期小鼠B细胞,发现B细胞在控制P.chabaudi感染急性期作用关键,而在再燃期不发挥作用。3、CD8+T细胞在P.chabaudi感染急性和再燃期均无显著影响UMAP分析显示,CD8+T细胞不同亚群的频率随着P.chabaudi感染进程均发生明显变化。CD8+T细胞在急性期和再燃期体内耗竭后,对宿主疟原虫血症均无显著影响。因此,CD8+T细胞在宿主控制P.chabaudi急性期和再燃期没有显著作用。三.固有免疫细胞在宿主控制夏氏疟原虫再燃中发挥重要作用UMAP分析显示,与急性期相比,γδT细胞、红髓巨噬细胞(RPMs)、树突状细胞(DCs)和中性粒细胞在再燃期的频率明显增加。有研究表明,γδT细胞在宿主控制疟疾再燃中发挥重要作用,提示固有免疫细胞在宿主控制夏氏疟原虫再燃中可能作用关键。为此我们进一步观察频率增高的固有免疫细胞在宿主控制夏氏疟原虫再燃中的作用。采用高剂量能耗竭脾脏大部分吞噬细胞的氯磷酸脂质体(Clodronate Liposomes,CLs)处理感染小鼠,发现小鼠脾脏大部分RPMs和单核细胞被去除,且再燃期的原虫血症急剧升高,所有感染小鼠均死亡。为了进一步观察高剂量CLs的靶向效应细胞,我们采用低剂量CLs特异性去除边缘区巨噬细胞(MZMs)和嗜金属巨噬细胞(MMMs),观察其对宿主免疫保护的影响。结果发现,低剂量CLs同样能使再燃期的疟原虫血症急剧升高。进一步研究发现,NCMs是CLs靶向耗竭的效应细胞。对单细胞转录组测序中单核/巨噬细胞进行聚类分析,发现NCMs在急性期频率几乎降为0,而在再燃期又显著增加,提示在P.chabaudi感染再燃期,疟原虫可能通过调节NCMs活性,增强其迁移至脾脏及发挥免疫效应能力,进而增强宿主免疫保护。综上,在宿主控制疟疾再燃期,适应性免疫效应受到抑制,而固有免疫细胞则发挥重要免疫保护作用。这一发现可为制定针对疟疾慢性感染的免疫干预提供新的线索。

关键词：疟原虫单细胞转录组测序再燃适应性免疫固有免疫非经典单核细胞

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再燃条件下超细煤粉热解碳氢组分的析出特性

化工学报 2007年第1期58卷 217-221页

作者：金晶张忠孝张建民上海理工大学动力工程学院上海200093

利用管式热解炉与气相色谱仪研究了再燃条件下超细煤粉热解过程中碳氢组分的析出规律。试验研究表明:再燃条件下超细煤粉热解时,热解产物中碳氢组分的主要成分是CH4,而C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、C4H10的析出量相对很少;龙口褐煤碳氢组分... 详细信息

利用管式热解炉与气相色谱仪研究了再燃条件下超细煤粉热解过程中碳氢组分的析出规律。试验研究表明:再燃条件下超细煤粉热解时,热解产物中碳氢组分的主要成分是CH4,而C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、C4H10的析出量相对很少;龙口褐煤碳氢组分的析出量最多,神府烟煤次之,晋城无烟煤明显低于前两者;碳氢组分的析出量随煤粉粒度的减小而增加,但煤粉粒度减小到一定程度,煤中碳氢组分析出量的增加出现饱和临界现象。以超细的龙口褐煤、神府烟煤作为再燃燃料,由于挥发分中碳氢组分析出量较多,可以强化对NOx的还原效果。

关键词：超细煤粉碳氢组分热解再燃释放特性

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煤泥热解气再燃脱硝性能数值模拟研究

煤泥热解气再燃脱硝性能数值模拟研究

作者：蒋松贵州大学

学位级别：硕士

随着我国NOx排放标准越来越高,有效地控制燃煤锅炉中NOx的排放越发迫切。在众多NOx排放控制技术中,气体燃料再燃技术是一种有效的低NOx排放燃烧技术。论文以某75t/h煤泥流化床锅炉为研究对象,对炉内煤泥热解气再燃脱硝特性进行了研究。... 详细信息

随着我国NOx排放标准越来越高,有效地控制燃煤锅炉中NOx的排放越发迫切。在众多NOx排放控制技术中,气体燃料再燃技术是一种有效的低NOx排放燃烧技术。论文以某75t/h煤泥流化床锅炉为研究对象,对炉内煤泥热解气再燃脱硝特性进行了研究。首先数值模拟研究煤泥掺烧比例变化对锅炉的燃烧特性和NOx排放特性的影响;随后进行了煤泥热解气再燃脱硝化学动力学研究,然后将简化的骨架机理导入FLUENT中耦合计算煤泥热解气再燃喷口位置、再燃区不同过量空气系数对煤泥热解气再燃脱硝过程的影响。首先,根据现场的试验数据与数值模拟相结合的方式分析了煤泥流化床锅炉的燃烧特性和NOx排放特性。结果表明,炉膛温度沿着烟气流动的方向逐渐降低,且稀相区温度分布相对均匀;煤泥掺烧比例每增加5%,煤泥流化床床温明显降低,炉膛整体温度下降20℃左右;煤泥掺烧比例的变化对炉膛出口NOx排放量有一定的影响。其次,基于CHEMKIN软件对煤泥热解气再燃脱硝机理进行了数值模拟研究。热质联用实验研究了煤泥热解产物析出特性,并获得了煤泥热解气气相组分;结果表明,热解产物的相对累积量随含水率升高先增加而后减少,具有15%含水率的样品相比于含水率为5%和30%的样品,其6种产物的相对累积量均为最大值。CO、CH、CH和CH的相对累计量随升温速率增加而增大,而CH与HCN的相对累积量则随升温速率增加而减少。利用CHEMKIN数值模拟得知不同过量空气系数条件下R38 H+OO+OH和R274 HCCO+NOHCNO+CO对NO脱除敏感性程度最强;R186 HO+NONO+OH最大程度促进NO消耗,而R189 NO+HNO+OH对NO脱除的抑制作用最大。采用直接关系图法与敏感性分析方法对GRI-Mech3.0详细机理进行了骨架机理的简化,获得了30个组分和117个基元反应的骨架机理。最后,将简化的骨架机理导入到FLUENT中耦合模拟研究煤泥热解气再燃喷口位置、再燃区不同过量空气系数对再燃脱硝特性的影响。结果表明,炉膛高度方向各位置的再燃工况温度都比原始工况的温度高;煤泥热解气喷口位置越高,燃尽区温度越高。当煤泥热解气再燃比为15%,煤泥热解气喷口分别位于再燃区上部、中部和下部时,炉膛出口NOx平均质量浓度分别为142.58 mg/m、79.59mg/m、195.61mg/m。同时,煤泥热解气喷口位于再燃区中部时,再燃脱硝效率最好,NOx还原效率为80.87%。再燃区过量空气系数分别为0.7、0.8和0.9时,炉膛出口NOx平均质量浓度分别为163.73mg/m、101.44mg/m和124.57mg/m,与原始工况相比,再燃脱硝效率分别为60.65%、75.62%和70.06%;再燃区过量空气系数过低或者过高都不利于NOx的还原。

关键词：煤泥流化床煤泥热解气再燃数值模拟 NOx

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气体燃料的再燃

燃烧科学与技术 2009年第5期15卷 417-422页

作者：苏胜孙路石向军胡松邱建荣汪一华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

在一台93 kW卧式单角炉上进行了气体燃料再燃的详细试验研究,并采用包含再燃机理的一氧化氮子模型耦合三维煤粉燃烧数值模拟程序对再燃工况进行了数值模拟.试验和模拟结果显示,在最佳再燃工况下可降低一氧化氮排放量达50%以上.数值模拟... 详细信息

在一台93 kW卧式单角炉上进行了气体燃料再燃的详细试验研究,并采用包含再燃机理的一氧化氮子模型耦合三维煤粉燃烧数值模拟程序对再燃工况进行了数值模拟.试验和模拟结果显示,在最佳再燃工况下可降低一氧化氮排放量达50%以上.数值模拟对炉内温度、氧及NO浓度分布预报与测量数据基本一致.研究结果表明,模拟采用的一氧化氮子模型能够经济而有效地模拟气体燃料再燃过程中一氧化氮浓度变化,该模型为准确模拟实际气体燃料再燃过程提供了一种有效方法.

关键词：气体燃料再燃一氧化氮卧式单角炉

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再燃区水煤浆脱硝反应特性的试验研究

中国电机工程学报 2006年第4期26卷 56-59页

作者：董若凌周俊虎孟德润杨卫娟周志军岑可法能源洁净利用和环境工程教育部重点试验室(浙江大学热能工程研究所) 浙江省杭州市310027

为了解水煤浆的再燃脱硝特性，于固定床反应器上，模拟再燃区反应环境，利用组成为O2=4％，CO2=16％，NOx=400mL/m^3，平衡气Ar的模拟烟气，在反应温度900-1200℃，过量空气系数在0．7～1．1的范围内，研究了水煤浆的再燃脱硝表现和影... 详细信息

为了解水煤浆的再燃脱硝特性，于固定床反应器上，模拟再燃区反应环境，利用组成为O2=4％，CO2=16％，NOx=400mL/m^3，平衡气Ar的模拟烟气，在反应温度900-1200℃，过量空气系数在0．7～1．1的范围内，研究了水煤浆的再燃脱硝表现和影响因素。试验发现，水煤浆的再燃脱硝能力是煤粉和水综合作用的结果；其脱硝效果与成浆煤种相关，随再燃区过量空气系数的增加而减弱，与再燃区温度成正比，与成浆煤粉粒径和煤浆浓度成反比。试验获得的最高水煤浆脱硝率为64％。优良的脱硝特性揭示水煤浆是一种优质的再燃燃料，具有广阔的再燃应用前景。

关键词：热能动力工程水煤浆再燃脱硝

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再燃条件下生物燃料及其焦还原NO特性研究

太阳能学报 2013年第3期34卷 388-394页

作者：苏胜宁星李亮国何金亮蔡兴飞向军华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

在固定床反应器模拟的再燃区内,采用棉秆、稻秆和污泥3种生物燃料及其焦进行还原NO的实验,考察生物燃料种类及再燃工况条件(再燃区O2浓度和温度)对NO还原率的影响,并对3种生物燃料还原NO过程中焦异相还原NO特性进行分析。结果表明:再燃... 详细信息

在固定床反应器模拟的再燃区内,采用棉秆、稻秆和污泥3种生物燃料及其焦进行还原NO的实验,考察生物燃料种类及再燃工况条件(再燃区O2浓度和温度)对NO还原率的影响,并对3种生物燃料还原NO过程中焦异相还原NO特性进行分析。结果表明:再燃条件下3种生物燃料均能有效对NO进行还原,实验条件下,棉秆、稻秆和污泥获得的最大NO还原率分别为86%、84%和56%,减小再燃区O2浓度、提高再燃区温度,生物燃料获得的NO还原率提高;生物燃料焦还原NO过程中,存在最佳再燃区O2浓度,使NO还原率达到最高;棉秆和稻秆还原NO过程中,焦对NO的异相还原反应起次要作用,而污泥还原NO过程中,焦对NO的异相还原反应起主要作用。

关键词：生物燃料再燃 NO还原率

再燃中超细煤粉热解机理及挥发份释放的数值模拟

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动力工程 2005年第3期25卷 427-432页

作者：胡满银刘忠王小敏阎维平华北电力大学环境科学与工程学院保定071003 华北电力大学动力工程系保定071003

在煤粉再燃还原NO的过程中,挥发份的释放过程对其再燃还原NO有重要影响。对立式管式携带炉内再燃还原NO过程中超细煤粉热解化学机理及挥发份的释放进行了分析和数值模拟研究。再燃煤粉为100目筛下和320目筛下两种粒度的混煤煤粉。计算... 详细信息

在煤粉再燃还原NO的过程中,挥发份的释放过程对其再燃还原NO有重要影响。对立式管式携带炉内再燃还原NO过程中超细煤粉热解化学机理及挥发份的释放进行了分析和数值模拟研究。再燃煤粉为100目筛下和320目筛下两种粒度的混煤煤粉。计算结果表明:在相同的条件下,粒度较细的煤粉升温速率较高;挥发份释放总量大;各挥发份组成物质释放早,在50ms内都已经基本释放完毕,其中CO2 释放速率最快,其次是CH4,再其次是C2H4、CO、HCN、H、NH,C2H6 释放速率最慢。使用超细煤粉作为再燃燃料,较常规煤粉更有利。

关键词：环境工程学超细煤粉再燃热解机理挥发份释放数值模拟