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基于热重-质谱联用的煤粉富氧燃烧动力学及污染物生成特性

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化工学报 2018年第1期69卷 523-530页

作者：刘倩钟文琪苏伟贲昊玺能源热转换及其过程测控教育部重点实验室东南大学能源与环境学院江苏南京210096

富氧燃烧是最具工业化前景的燃烧中碳捕集技术之一,为更深入掌握煤粉富氧燃烧的着火模式和污染物生成特性,本文构建了热重-质谱联用实验系统,以烟煤和无烟煤标准煤样为对象,针对3个不同的氧气体积分数:21%、30%和50%,研究了O_2/Ar和O_2/... 详细信息

富氧燃烧是最具工业化前景的燃烧中碳捕集技术之一,为更深入掌握煤粉富氧燃烧的着火模式和污染物生成特性,本文构建了热重-质谱联用实验系统,以烟煤和无烟煤标准煤样为对象,针对3个不同的氧气体积分数:21%、30%和50%,研究了O_2/Ar和O_2/CO_2气氛下煤粉的富氧燃烧特性。结果表明,O_2/CO_2气氛下煤粉着火温度和燃尽温度均降低,燃烧速率提高,燃烧时间缩短;两种煤粉在O_2/Ar气氛下的燃烧都属于非均相着火,而富氧燃烧都属于均相着火模式;氧气体积分数在30%以上时,无烟煤O_2/CO_2燃烧的表观活化能明显低于O_2/Ar气氛,在相同工况下烟煤的表观活化能均低于无烟煤;O_2/CO_2气氛促进了CO和挥发分NO的逸出,生成温度均低于O_2/Ar气氛,CO会对NO起到还原作用。

关键词：煤燃烧富氧燃烧动力学污染物热重-质谱联用

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塔式化学链燃烧反应器系统的气固流动特性

化工进展 2021年第8期40卷 4144-4151页

作者：朱晓沈来宏沈天绪闫景春东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室能源与环境学院江苏南京210096

目前,化学链燃烧技术主要局限于不充分的燃料转化和低效的碳捕集率。为了解决这一问题,本文提出了一种基于多腔室塔式鼓泡床的化学链燃烧反应器系统。该系统由塔式燃料反应器、空气反应器、旋风分离器、返料器、提升管和下降管组成循环... 详细信息

目前,化学链燃烧技术主要局限于不充分的燃料转化和低效的碳捕集率。为了解决这一问题,本文提出了一种基于多腔室塔式鼓泡床的化学链燃烧反应器系统。该系统由塔式燃料反应器、空气反应器、旋风分离器、返料器、提升管和下降管组成循环回路。采用压力测量和气体检测的方法,基于冷态模型研究在不同风量下该系统内的压力分布、气固分布、固体循环量以及窜气规律等气固流动特性。结果表明:返料器可以弥补两个反应器间存在的压差,保持系统内的压力平衡;燃料反应器内流化数应控制在3.5~4.0之间,在保证反应器内气固均匀分布的同时,减弱隔板处的压力损失;固体循环量与提升管内压降成正比,最高可达0.013kg/s,主要影响因素为反应器内流化数;返料器至反应器的窜气率为4%~8%,而两个反应器间几乎没有气体窜混,这为热态反应器的设计与运行提供了良好的实验基础。

关键词：鼓泡塔反应器流化床化学链燃烧气固流动压力测量

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煤沥青球气固流化磨损特性实验研究

化工学报 2022年第2期73卷 587-594页

作者：周楠王簪邵应娟钟文琪东南大学能源与环境学院能源热转化及其过程测控教育部重点实验室江苏南京210096

固体颗粒的流化磨损是流态化技术重要的基础问题之一,气固流动过程中颗粒的磨损特性以及两种磨损机制的研究,对流态化技术的应用具有重要意义。针对煤沥青球设计可视化冷态流化实验系统,研究表观气速、初始粒径和高径比对颗粒流化磨损... 详细信息

固体颗粒的流化磨损是流态化技术重要的基础问题之一,气固流动过程中颗粒的磨损特性以及两种磨损机制的研究,对流态化技术的应用具有重要意义。针对煤沥青球设计可视化冷态流化实验系统,研究表观气速、初始粒径和高径比对颗粒流化磨损行为的影响,探讨颗粒流化磨损机理。结果表明:经过流化磨损后,仍在初始粒径范围内的煤沥青颗粒球形度增加,表面更光滑;流化磨损过程受到体相断裂和表面剥层两种磨损机制的共同作用:高速磨损阶段由表面剥层主导,低速磨损阶段表面剥层和体相断裂同时存在,稳态阶段再次由表面剥层主导;提高表观气速和高径比、降低初始粒径均会加剧流化磨损过程,流化数从2.7增加到3.9,体相断裂和表面剥层程度分别增加了3.6%和1.4%。

关键词：煤沥青球流态化磨损磨损机制表面剥层体相断裂动态学

γ-Al_2O_3对SCR脱硝催化剂V_2O_5-WO_3/TiO_2的改性研究

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燃料化学学报 2012年第10期40卷 1258-1263页

作者：焦峰斌张亚平沈凯孙克勤徐海涛周长城东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室江苏南京210096

采用溶胶凝胶法制备了不同γ-Al2O3含量的钛铝复合载体,以此为载体采用浸渍法负载V2O5和WO3制备了一系列催化剂。采用X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、程序升温还原(H2-TPR)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征技术对催化剂表面... 详细信息

采用溶胶凝胶法制备了不同γ-Al2O3含量的钛铝复合载体,以此为载体采用浸渍法负载V2O5和WO3制备了一系列催化剂。采用X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、程序升温还原(H2-TPR)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征技术对催化剂表面形态进行分析,同时在模拟氨气选择性催化还原NO(NH3-SCR)的反应条件下,对催化剂的脱硝反应活性和SO2抗中毒进行考察。结果发现,TiO2和γ-Al2O3之间的协同作用使得V2O5-WO3/TiO2-γ-Al2O3催化剂的脱硝效率及活性窗口明显优于单一载体制备的催化剂,表现出了良好的热稳定性和抗SO2毒化能力,特别是V2O5-WO3/TiO2-15%γ-Al2O3在310～460℃,NO的转化率均在80%以上,反应窗口最宽。各种表征结果表明,TiO2-γ-Al2O3复合载体中γ-Al2O3高度分散在TiO2上,复合载体具有较大的比表面积,同时具有较强的还原能力。

关键词： Al2O3 TiO2 选择性催化还原反应催化剂改性

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CaO对汞的选择性吸附及SO_2毒化特性

化工学报 2017年第9期68卷 3565-3572页

作者：李春峰段钰锋汤红健朱纯郑逸武韦红旗东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室江苏南京210096

利用Ca(NO_3)_2作为前体,SiO_2为载体,制备了一种担载型CaO吸附剂,在固定床实验装置上分别研究了该吸附剂对元素汞(Hg0)和氯化汞(HgCl_2)等不同形态汞的选择性吸附性能,以及SiO_2对CaO吸附剂汞形态吸附过程的影响,同时结合程序升温脱附... 详细信息

利用Ca(NO_3)_2作为前体,SiO_2为载体,制备了一种担载型CaO吸附剂,在固定床实验装置上分别研究了该吸附剂对元素汞(Hg0)和氯化汞(HgCl_2)等不同形态汞的选择性吸附性能,以及SiO_2对CaO吸附剂汞形态吸附过程的影响,同时结合程序升温脱附和原位红外漫反射表征技术,深入探究了CaO的选择性吸附机理及SiO_2毒化机制。汞形态吸附实验结果表明,在纯N2气氛和掺杂SiO_2气氛下,CaO对Hg0均保持了接近100%的穿透率,而对HgCl_2在两种气氛下则分别表现出66.0%和60.3%的吸附效率,说明SiO_2与HgCl_2在CaO表面存在竞争吸附关系;吸附实验前后CaO的表征结果显示,与Hg0相比,HgCl_2更易与CaO表面各碱性位形成单配位、双配位等多种吸附构型,SiO_2与HgCl_2在易形成单配位的活性位上形成竞争吸附关系,进而在一定程度上降低了CaO对HgCl_2的吸附效率。

关键词： CaO吸附剂 Hg HgCl2 选择性吸附 SO2毒化

气相氧化态汞还原技术在汞在线监测系统中的应用

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中南大学学报（自然科学版） 2021年第1期52卷 44-55页

作者：黄天放段钰锋耿新泽许一凡刘晓硕刘江东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室江苏南京210096

燃煤烟气氧化态汞的精准监测是制定最优汞排放控制策略的先决条件,也是汞在线监测系统(Hg-CEMS)中的核心技术之一。本文对湿化学取样法、固体吸附剂取样法和汞在线监测系统进行论述与对比,针对Hg-CEMS中关键的氧化态汞还原技术进行综述... 详细信息

燃煤烟气氧化态汞的精准监测是制定最优汞排放控制策略的先决条件,也是汞在线监测系统(Hg-CEMS)中的核心技术之一。本文对湿化学取样法、固体吸附剂取样法和汞在线监测系统进行论述与对比,针对Hg-CEMS中关键的氧化态汞还原技术进行综述。阐述氧化态汞湿化学还原法,高温裂解还原和固态催化还原的研究进展。着重讨论高温裂解还原技术中填充材料的蓄热能力以及酸性气体和氧化性组分对氧化态汞监测的影响;论述固态催化还原技术中固态催化剂的活性组分、反应温度窗口以及对汞还原的优先选择特性对氧化态汞监测的影响。结合当前烟气氧化态汞的还原技术研究及应用现状,提出Hg-CEMS中氧化态汞转化技术的研究思路和应用前景。

关键词：煤燃烟气气相氧化态汞还原总汞 Hg-CEMS

TiO_2掺杂对Na_2CO_3/Al_2O_3吸收剂CO_2捕捉性能的影响

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化工学报 2014年第9期65卷 3617-3625页

作者：董伟陈晓平吴烨能源热转换及其过程测控教育部重点实验室东南大学能源与环境学院江苏南京210096

钠基固体吸收剂脱除燃煤烟气CO2技术具有反应温度低、能耗低等优点,日益受到学术界的关注。该技术的主要不足是吸收剂的活性成分碳酸钠与CO2的反应(碳酸化反应)活性较低。针对这一问题,本文旨在研制一种新型改性钠基固体吸收剂,采用活... 详细信息

钠基固体吸收剂脱除燃煤烟气CO2技术具有反应温度低、能耗低等优点,日益受到学术界的关注。该技术的主要不足是吸收剂的活性成分碳酸钠与CO2的反应(碳酸化反应)活性较低。针对这一问题,本文旨在研制一种新型改性钠基固体吸收剂,采用活性氧化铝作为载体、TiO2作为掺杂剂进行改性,利用热重分析装置、XRD、SEM和氮吸附仪研究钠基固体吸收剂的CO2捕捉性能。结果表明:掺杂TiO2后,钠基固体吸收剂与CO2的反应速率加快,CO2捕捉量增加;反应前后除TiO2外无其他含Ti化合物生成;碳酸化反应产物为NaHCO3和Na5H3(CO3)4;然而TiO2掺杂过多会堵塞吸收剂的微观孔道,不利于甚至阻碍碳酸化反应的进行,因此,TiO2的掺杂量应控制在一定的范围内。

关键词： C02捕捉 Na2C03 A1203 Ti02 热重掺杂

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一种新的Z型填料及其溶液再生性能

化工学报 2014年第S2期65卷 280-285页

作者：殷勇高郑宝军高龙飞张小松东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室江苏南京210096

溶液除湿空调系统在去除潜热负荷上的优越性使得该技术成为制冷空调领域的研究热点,针对系统中除湿/再生器部件进行研究,设计并制作一种新型Z型填料(比表面积160m2·m-3),与相同体积形状的蒙特波纹填料(比表面积450m2·m-3)进行再生性... 详细信息

溶液除湿空调系统在去除潜热负荷上的优越性使得该技术成为制冷空调领域的研究热点,针对系统中除湿/再生器部件进行研究,设计并制作一种新型Z型填料(比表面积160m2·m-3),与相同体积形状的蒙特波纹填料(比表面积450m2·m-3)进行再生性能对比实验。实验结果表明:Z型填料的再生量约为规整填料的40%左右,再生效率约为规整填料的50%左右,再生热效率约为规整填料的70%,且可将Z型结构间距缩小以增大比表面积,各性能指标均有较大提升空间,提高再生性能,可望达到替代规整填料的性能要求。

关键词： Z型填料再生传热传质比表面积

柔性月壤取样器振动频率的窄带扫频模糊自适应控制

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南京农业大学学报 2013年第4期36卷 133-140页

作者：卢伟凌云宋爱国丁为民曾洪谷士鹏南京农业大学工学院/江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室江苏南京210031 东南大学仪器科学与工程学院/江苏省远程测控重点实验室江苏南京210096

针对目前月球车车载取样器体积、质量和功耗都较大的问题,设计了新颖的小型柔性月壤取样器,建立了"取样头-月壤"共振破碎系统并进行了非线性动力学分析,得到取样器在共振状态时最利于钻进的结论。针对取样头钻进时动力学模型是时变、非... 详细信息

针对目前月球车车载取样器体积、质量和功耗都较大的问题,设计了新颖的小型柔性月壤取样器,建立了"取样头-月壤"共振破碎系统并进行了非线性动力学分析,得到取样器在共振状态时最利于钻进的结论。针对取样头钻进时动力学模型是时变、非线性系统,提出并通过仿真验证了基于滑动最小二乘法进行共振频率模型参数动态辨识的窄带扫频模糊自适应控制系统的有效性。模拟月壤中的取样试验结果表明,该算法与无振动相比,钻进深度、钻进效率及抛丢样品效率分别提高55.7%、40%和60.4%。

关键词：柔性机器人月球探测取样器动力学自适应控制