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煤炭学报 2017年第9期42卷 2362-2368页

作者：文虎黄遥张玉涛李亚清西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054

采用热重实验研究氧气体积分数和升温速率对弱黏煤燃烧特性的影响,通过分析tg/dtg曲线得出样品的特征温度和反应速率,基于样品的特征温度和反应速率计算得到样品的燃烧特性参数。研究结果表明,改变氧气体积分数和升温速率对煤的着火温... 详细信息

采用热重实验研究氧气体积分数和升温速率对弱黏煤燃烧特性的影响,通过分析tg/dtg曲线得出样品的特征温度和反应速率,基于样品的特征温度和反应速率计算得到样品的燃烧特性参数。研究结果表明,改变氧气体积分数和升温速率对煤的着火温度影响不大,主要对煤的燃烧阶段产生影响。提高升温速率会延长煤的氧化反应历程,使煤各特征温度升高,并且增大煤的氧化反应速率;提高氧气体积分数会缩短煤的氧化反应历程,使煤各特征温度降低,并增大煤的氧化反应速率。在煤的氧化过程中,改变氧气体积分数和升温速率都能对煤的特征温度和燃烧特性参数造成影响,但氧气体积分数对他们的影响要大于升温速率造成的影响。

关键词：热重分析 tg/dtg曲线特征温度燃烧特性参数

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报废风机叶片热处理特性及动力学分析

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环境工程学报 2024年第3期18卷 866-875页

作者：刘奇奇董莉徐同宽刘景洋中国环境科学研究院国家环境保护生态工业重点实验室北京100012 大连工业大学轻工与化学工程学院大连116034

为研究退役风机叶片热处理特性,开展风机叶片的玻璃纤维/环氧树脂风机叶片材料4个不同升温速率(5、10、20、40℃·min^(-1))及2种载气氛围(氮气、空气)的热重实验,结合动力学方法对各个反应过程进行研究。热重分析表明玻璃纤维/环氧树... 详细信息

为研究退役风机叶片热处理特性,开展风机叶片的玻璃纤维/环氧树脂风机叶片材料4个不同升温速率(5、10、20、40℃·min^(-1))及2种载气氛围(氮气、空气)的热重实验,结合动力学方法对各个反应过程进行研究。热重分析表明玻璃纤维/环氧树脂风机叶片在氮气氛围下存在2个失重阶段,500℃以后质量基本稳定;在空气氛围下存在3个失重阶段,600℃以后质量基本稳定,说明氧气的参与影响了玻璃纤维/环氧树脂的热分解特性。对比不同升温速率下的tg/dtg曲线,随升温速率的提高,tg曲线逐渐向高温方向移动,dtg曲线最大失重率逐渐降低,整个反应过程的质量损失也发生小幅下降。使用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)方法研究其动力学过程,结果表明在热解和氧化反应条件下用2种动力学模型求解的活化能取值范围分别为135.14~207.24、137.64~207.58 kJ·mol^(-1)和117.95~172.19、119.31~173.22 kJ·mol^(-1),平均值分别为179.30、180.44 kJ·mol^(-1)和141.18、143.15 kJ·mol^(-1),同一反应下KAS和FWO法求得的数据具有一致性。使用Coats-Redfern(CR)法对反应过程的机理模型进行研究,结果表明热解过程符合随机成核随后生长机理(A_(1/2))模型,氧化过程符合反应级数为3级的反应机理(F_(3))模型。本研究可为大规模周期性报废的风机叶片高效处置和资源化回收利用提供重要理论和方法借鉴。

关键词：报废风机叶片玻璃纤维/环氧树脂复合材料 tg/dtg曲线热处理特性动力学模型

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水溶性沥青热解机理的研究

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应用化工 2017年第7期46卷 1270-1273页

作者：郑晓君高丽娟赵雪飞刘巍辽宁科技大学先进煤焦化及煤资源高效利用工程研究中心辽宁鞍山114051

通过混酸氧化中温煤焦油沥青制备水溶性沥青,利用热重分析研究水溶性沥青的热解机理。根据Dollimore提出的tg/dtg曲线形状推断水溶性沥青热解反应动力学机理函数,利用Achar-Brindley-Wendworth方程拟合直线计算热解活化能。结果表明,中... 详细信息

通过混酸氧化中温煤焦油沥青制备水溶性沥青,利用热重分析研究水溶性沥青的热解机理。根据Dollimore提出的tg/dtg曲线形状推断水溶性沥青热解反应动力学机理函数,利用Achar-Brindley-Wendworth方程拟合直线计算热解活化能。结果表明,中温煤焦油沥青在170~550℃阶段热转化动力学机理函数符合Dollimore的F1,最概然机理函数f(α)=1-α,反应为一级,活化能32.5 kJ/mol;水溶性沥青在155~460℃阶段热转化属于Dollimore的D_3,最概然机理函数1.5(1-α)^(2/3)[1-(1-α)^(1/3)]^(-1),反应机理是三维扩散,球形对称,活化能是82.8 k J/mol;在465~650℃范围内是亲水基团热解,符合Dollimore的F1,最概然机理函数f(α)=1-α,反应为一级,反应活化能41.6 k J/mol。水溶性沥青热稳定性较中温煤焦油沥青好。

关键词：中温煤焦油沥青水溶性沥青 tg/dtg曲线热解机理

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不同地温条件下煤自燃特性及其高效阻化技术的研究

不同地温条件下煤自燃特性及其高效阻化技术的研究

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作者：杨样中国矿业大学

学位级别：硕士

煤炭是我国重要的能源之一,随着资源需求不断增大,矿井的采掘深度也随之增大,高地温可以改变煤体结构使自燃危险性增加,严重危害矿井安全生产。煤自燃特性一般包括微观变化和宏观表征两个方面,研究特性是防治煤自燃的关键,目前学者们对... 详细信息

煤炭是我国重要的能源之一,随着资源需求不断增大,矿井的采掘深度也随之增大,高地温可以改变煤体结构使自燃危险性增加,严重危害矿井安全生产。煤自燃特性一般包括微观变化和宏观表征两个方面,研究特性是防治煤自燃的关键,目前学者们对于高地温煤的微观结构变化研究较少,且传统氯化物阻化剂的液态膜在高温环境下易分解,阻化寿命短。为完善上述问题,模拟了不同的地温条件(室温下、30℃和40℃),研究不同变质程度的四种煤的自燃微观和宏观特性,针对高地温煤研制新型阻化剂并对其进行阻化效果和燃烧质量的分析。采用实验研究和理论分析相结合的方法,主要有以下内容和成果:从微观的角度出发,采用红外光谱仪对其进行官能团变化特征研究,得出不同条件下的羟基、脂肪族C-H、芳香族C=O以及部分含氧官能团吸收峰强度的变化规律。结果表明同一地温下,随着变质程度的升高,煤中各活性官能团的数量减少;同一变质程度的煤,以羟基为代表的含氧官能团数量随地温升高而增多,且地温越高,其数量升高幅度越大,平均约增加50%;高温使脂肪烃和氧气反应消耗了亚甲基,生成了更多的甲基;芳香族较稳定,变化幅度不大;且地温对变质程度越高的煤的官能团作用越明显。利用热重实验分析煤样在燃烧过程中重量变化情况,通过tg/dtg曲线找出特征温度点,将煤燃烧过程分为5个阶段,运用积分公式计算热解阶段的活化能。结果表明同一地温下各特征温度随着煤变质程度的增加而升高;同一变质程度煤,高地温使其特征温度降低,尤其干裂温度、增速温度和着火点温度降低较为显著,且地温对变质程度高的煤的特征温度点影响更大;热解阶段活化能也随之降低5%～30%,表明高地温使煤样更容易达到所需的条件,加速煤自燃进程。再从宏观表征的角度出发,利用气相色谱仪,分析煤样程序升温过程中CO和CH气体浓度曲线。发现高地温使同种煤样的临界温度下降约10℃,干裂温度下降约20-30℃,将CO气体低温氧化时期划分阶段并求出斜率,发现高地温显著提高气体增长速率;此外,同一地温下,随着煤变质程度的增大,气体特征温度升高,增长速率降低以及气体释放量逐渐减小。针对高地温矿井,结合磷系化合物分解物脱水炭化和吸热的特点,以及金属螯合剂抑制官能团活性的优势,研制了新型阻化剂;通过交叉点温度、阻化率以及官能团参数表征新型阻化剂对高地温褐煤和长焰煤的阻化效果。结果表明阻化后的煤样交叉点温度降低15℃左右;阻化率全部达到60%以上,且在125℃之前,阻化率随温度升高而升高;阻化后活跃官能团数量减少,结构相对稳定的基团增加;通过粘结指数和发热量参数的测定,发现该新型阻化剂基本不影响煤的燃烧质量。研究了高地温环境条件下不同变质程度煤自燃的宏观特性与微观特性参数,并分析了两者之间的联系,研制新型阻化剂对高地温煤进行阻化并分析其效果,将新型阻化剂应用于高地温矿井与储煤场中,有效预防和抑制了煤自燃。本论文有图46幅,表12个,参考文献88篇。

关键词：高地温煤自燃特性 tg/dtg曲线官能团新型阻化剂

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