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大型燃煤锅炉中含Na/Cl/S组分的演变与受热面结渣倾向的数值模拟

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动力工程学报 2024年第2期44卷 251-259页

作者：王毅斌王肖肖李鹏谭厚章魏博西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049 新疆大学化工学院新疆煤炭清洁转化与化工过程重点实验室乌鲁木齐830046

提出了一种考虑煤中含Na/S/Cl组分多步释放、气相组分相互作用、气-固反应以及盐蒸气冷凝耦合灰颗粒黏附的结焦模型,以预测炉内受热面气态碱金属组分冷凝行为、受热面结焦风险以及炉膛出口Na/S/Cl组分分布特性。结果表明:炉膛出口气态... 详细信息

提出了一种考虑煤中含Na/S/Cl组分多步释放、气相组分相互作用、气-固反应以及盐蒸气冷凝耦合灰颗粒黏附的结焦模型,以预测炉内受热面气态碱金属组分冷凝行为、受热面结焦风险以及炉膛出口Na/S/Cl组分分布特性。结果表明:炉膛出口气态含Na组分主要以NaO_(2)、NaCl、Na_(2)SO_(4)和NaOH形式存在;最上层燃烧器至分离燃尽风(SOFA)喷口区域、最下层燃烧器至冷灰斗转角区域的水冷壁结焦风险高;炉膛出口区域后屏过热器底部颗粒黏附位置相对集中,炉内辐射式过热器结焦速率远高于气态钠盐冷凝速率,对流受热面颗粒沉积速率约是钠盐蒸气冷凝速率的3~4倍。

关键词：燃煤锅炉碱金属结渣冷凝模拟

煤气化细渣高炭组分超声强化酸浸法制备多孔材料

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燃料化学学报（中英文） 2024年第5期52卷 630-646页

作者：李翠翠韩瑞周安宁张宁宁郭凯强陈恒陈肖役李振王俊哲西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点试验室陕西西安710054 陕西煤业化工新型能源有限公司陕西西安710000

煤气化细渣是煤炭清洁高效利用的副产物之一,其资源化应用迫在眉睫。通过简单筛分得到固定碳含量高于60%的高炭组分,并以此为原料,采用超声酸浸法制备多孔材料。以核废水中放射性碘的吸附处理为应用背景,用碘吸附值表征多孔材料的吸附... 详细信息

煤气化细渣是煤炭清洁高效利用的副产物之一,其资源化应用迫在眉睫。通过简单筛分得到固定碳含量高于60%的高炭组分,并以此为原料,采用超声酸浸法制备多孔材料。以核废水中放射性碘的吸附处理为应用背景,用碘吸附值表征多孔材料的吸附性能。结合SEM、BET、XRD和FT-IR等性质和结构分析方法,系统研究了超声时间、超声功率、酸浓度和温度对多孔材料碘吸附性能和组成结构的影响规律;并探讨了超声强化酸浸对残炭的组成结构的影响机制和灰成分的迁移转化规律,总结出超声强化酸浸作用机理。结果表明,煤气化细渣高炭组分在酸浓度为4 mol/L、酸浸温度为50℃、超声功率为210 W,超声时间1.5 h的条件下,所制备多孔材料的碘吸附性能最佳,为468.53 mg/g,比表面积达到474.97 m^(2)/g,且具有以介孔为主的丰富孔隙结构。各因素对多孔材料碘吸附性能影响的顺序为:超声时间>酸浓度>超声功率>酸浸温度。超声强化酸浸作用机理是超声空化和机械波作用一方面强化炭灰黏附颗粒的解离,使堵塞在气化细渣孔道内的灰颗粒脱附,增加孔隙结构的连通性;其次,会导致炭灰颗粒表面裂纹的产生,增强碳颗粒内部无机组分的可及性;第三,能够提高酸浸过程的传质速率,强化气化细渣中的无机组分的浸出效果。

关键词：煤气化细渣残碳超声酸浸多孔材料

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Mo-Sn催化剂上CO催化氧化的研究

燃料化学学报(中英文) 2024年

作者：张伟高秀娟杨媛曹国壮王佳豪宋法恩伞晓广韩怡卓张清德沈阳化工大学中国科学院山西煤炭化学研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室中国科学院大学

采用沉淀浸渍法制备了一系列不同Mo/Sn物质的量比的Mo-Sn催化剂，以CO氧化反应作为探针反应考察不同Mo含量对CO催化氧化反应性能的影响，进一步研究催化剂的活性中心结构及构效关系。结果表明，Mo1Sn20催化剂在300℃实现了CO完全转化，... 详细信息

采用沉淀浸渍法制备了一系列不同Mo/Sn物质的量比的Mo-Sn催化剂，以CO氧化反应作为探针反应考察不同Mo含量对CO催化氧化反应性能的影响，进一步研究催化剂的活性中心结构及构效关系。结果表明，Mo1Sn20催化剂在300℃实现了CO完全转化，相比纯SnO2催化剂的转化温度降低了50℃。采用XRD、Raman、XPS、H2-TPR及in-situ FT-IR等表征手段对催化剂的结构、钼物种价态、氧化还原性等进行了研究。相较于纯SnO2催化剂，当引入较少含量的Mo物种后，Mo1Sn20催化剂比表面积增大为反应提供了更多的活性位点，Mo-Sn之间的相互作用增强使得MoO3部分向MoOx转变，产生较多的Mo5+物种，Mo5+物种的存在促进了氧气的吸附活化以及氧原子的迁移，晶格氧与Mo5+物种共同作用增强了CO的催化性能。

关键词： CO 催化氧化 Mo-Sn催化剂 Mo 物种

煤矿巷道断层滑移型冲击地压试验系统研制与试验验证

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煤炭学报 2024年第9期49卷 3701-3710页

作者：康红普高富强王晓卿柏建彪王琦章冲王襄禹杨磊娄金福李延辉王学宁原贵阳中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室北京100013 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

断层滑移型冲击地压是煤矿冲击地压的主要类型,目前对其发生全过程缺乏系统研究,其机理与防控仍是根本难题。为实现断层滑移型冲击地压的试验模拟,研制了煤矿巷道断层滑移型冲击地压试验系统,开发了低强高脆相似模拟材料,制备了包含断... 详细信息

断层滑移型冲击地压是煤矿冲击地压的主要类型,目前对其发生全过程缺乏系统研究,其机理与防控仍是根本难题。为实现断层滑移型冲击地压的试验模拟,研制了煤矿巷道断层滑移型冲击地压试验系统,开发了低强高脆相似模拟材料,制备了包含断层与巷道的大尺寸相似模型,开展了一系列验证试验,实现了巷道冲击破坏模拟与断层剪切滑移模拟。煤矿巷道断层滑移型冲击地压试验系统具备三向六面加载功能,竖向加载能力为20 MPa,模型尺寸为1.50 m×0.75 m×0.75 m;主体框架创新采用键板连接,确保了主体框架的高刚度;发明了蜂窝加载壳结构,实现了密集油缸群加载,能够满足断层滑移型冲击地压试验模拟的要求。开发了适用于断层滑移型冲击地压模拟的相似材料,材料以水玻璃为胶结物、以氟硅酸钠为固化剂、以滑石粉为骨料,单轴抗压强度介于3.44~7.81 MPa,冲击能指数为9.2,弹性能指数为8.83,兼具低强高脆特性。基于试验系统和低强高脆材料实现了静载巷道冲击破坏模拟,验证了低强高脆相似材料模拟巷道冲击破坏的可行性,获得了巷道极限平衡状态的加载条件,巷道帮部连续片落为巷道冲击破坏的显著前兆特征。实现了粗糙锯齿断层的剪切滑移模拟,证实粗糙断层剪切滑移会对巷道形成动载扰动,获得了断层剪切滑移的合理加载方式,采用动区顶部先加载、底部后卸载的方式能够实现断层的瞬间滑移,并能消除对静区应力状态的影响。

关键词：断层滑移型冲击地压试验系统低强高脆相似材料物理模拟巷道冲击破坏

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基于BOTDR的区段煤柱水平变形监测

煤田地质与勘探 2024年第5期52卷 46-55页

作者：柴敬郝鸿儒杨健锋高登彦高奎英陈建华杨磊刘泽宇西安科技大学能源学院陕西西安710054 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054 国家能源集团神东煤炭集团陕西神木719315

针对煤柱内部微裂纹萌生、变形破坏等潜在安全隐患,利用布里渊光时域反射(BOTDR)分布式光纤传感技术进行煤柱水平变形监测。首先,根据煤柱破坏碎胀特性理论分析,建立了光纤轴向应变与水平变形的转化方法;其次开展室内试验确定了金属基... 详细信息

针对煤柱内部微裂纹萌生、变形破坏等潜在安全隐患,利用布里渊光时域反射(BOTDR)分布式光纤传感技术进行煤柱水平变形监测。首先,根据煤柱破坏碎胀特性理论分析,建立了光纤轴向应变与水平变形的转化方法;其次开展室内试验确定了金属基索状传感光纤轴向拉伸响应情况,并根据煤柱变形破坏规律修正了应变系数,最后以陕西大柳塔煤矿活鸡兔井为工程背景,对22206工作面区段煤柱水平变形实现现场监测。监测结果表明:区段煤柱采动侧和未采动侧存在明显的水平变形差异,采动侧变形量最大,约为未采动侧的5倍,但煤柱整体水平变形较小,仅出现弹性变形,煤柱较稳定;煤柱变形分区明显,呈现中部为弹性核区,两侧为塑性破坏区的分区特征;工作面从测点前20m推进至测点后40m时,煤柱水平应变呈指数增长,远离测点之后变形趋于稳定,反映煤柱变形与采动应力扰动之间的动态关联;通过分析煤柱水平应变与垂直应力,发现两者呈指数相关关系,定量建立了煤柱水平应变与垂直应力关系式,说明煤柱变形与破坏很大程度上取决于采动应力的分布与演化。利用BOTDR技术对区段煤柱内部变形进行监测可以精确获取区段煤柱内部的微观变形信息,对于煤柱留设尺寸确定、围岩控制及采空区压力评估等具有重要指导意义。

关键词：分布式光纤区段煤柱水平变形煤柱稳定性

CuCl-CeO复合型CO消除剂的制备及其性能

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中国安全科学学报 2024年

作者：虞勇张雷林安徽理工大学煤炭高效开采省部共建教育部重点实验室安徽理工大学安全科学与工程学院

为避免煤矿井下CO中毒事故的发生，根据吸附催化原理，以稀土氧化物二氧化铈（CeO2）为催化剂载体，氯化亚铜（CuCl）为吸附剂，通过热分散法将氯化亚铜负载在二氧化铈表面，制备一种兼具吸附和催化性能的复合型CO消除剂CuCl-CeO2。利... 详细信息

为避免煤矿井下CO中毒事故的发生，根据吸附催化原理，以稀土氧化物二氧化铈（CeO2）为催化剂载体，氯化亚铜（CuCl）为吸附剂，通过热分散法将氯化亚铜负载在二氧化铈表面，制备一种兼具吸附和催化性能的复合型CO消除剂CuCl-CeO2。利用锥形量热仪分析CuCl、CeO2和CuCl-CeO2的CO消除性能，并通过20 L爆炸球-气相色谱联用系统，研究CuCl-CeO2对瓦斯爆炸峰值压力及其产生的CO消除效果。结果表明：CuCl-CeO2复合型消除剂能在整个升温过程中有效降低CO的释放率，其消除性能比单一CuCl或CeO2的消除性能更佳，且当CuCl的质量分数为50%时，CuCl-CeO2的CO消除率最高，达88.0%。随着CuCl-CeO2质量浓度的增加，瓦斯爆炸峰值压力逐渐降低，达到爆炸峰值压力的时刻显著延迟，CO释放量也不断减少。当加入CuCl-CeO2的质量浓度为1.00 g/L时，抑爆和CO消除效果最佳；瓦斯爆炸峰值压力由0.508 MPa降至0.387 MPa，达到爆炸峰值压力时间由237.6 ms延迟至483.2 ms,CO体积分数由0.879 7%降至0.108 9%，有效地降低了瓦斯爆炸峰值压力和CO释放量。

关键词：免疫粒子群(PSO-IA)算法修正高斯烟羽模型源强反演危险气体泄漏求解精度

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疏水陶瓷膜的改性与应用研究进展

膜科学与技术 2024年第1期44卷 168-178页

作者：吴至欣朱涛涛姬文兰徐楠年佩魏逸彬省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室宁夏大学化学化工学院银川750021

疏水陶瓷膜具有优异的抗水润湿性能,在油水分离、膜蒸馏、膜乳化等膜过程中具有广阔的应用前景.本文简要介绍了疏水陶瓷膜的定义,综述了近年来陶瓷膜在疏水改性方面的研究进展,总结了疏水陶瓷膜在不同膜过程的应用探索,最后展望了疏水... 详细信息

疏水陶瓷膜具有优异的抗水润湿性能,在油水分离、膜蒸馏、膜乳化等膜过程中具有广阔的应用前景.本文简要介绍了疏水陶瓷膜的定义,综述了近年来陶瓷膜在疏水改性方面的研究进展,总结了疏水陶瓷膜在不同膜过程的应用探索,最后展望了疏水陶瓷膜在超疏水改性及过程应用等方面所面临的机遇与挑战.

关键词：陶瓷膜膜改性疏水膜接触角表面能

铜绿假单胞菌对新疆大南湖低阶煤镜质组的降解特性研究

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煤炭转化 2024年

作者：木欣凯刘向荣刘丹许慧赵文硕西安科技大学化学与化工学院自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室

通过重力分选法分离得到新疆大南湖低阶煤镜质组，利用铜绿假单胞菌对新疆大南湖低阶煤镜质组进行降解实验，通过单因素实验和正交实验研究煤浆浓度、菌液量、降解时间对铜绿假单胞菌降解镜质组的影响，获得三种因素对降解效果的影响权... 详细信息

通过重力分选法分离得到新疆大南湖低阶煤镜质组，利用铜绿假单胞菌对新疆大南湖低阶煤镜质组进行降解实验，通过单因素实验和正交实验研究煤浆浓度、菌液量、降解时间对铜绿假单胞菌降解镜质组的影响，获得三种因素对降解效果的影响权重为降解时间>煤浆浓度>菌液量，分析正交实验结果可知，铜绿假单胞菌降解新疆大南湖低阶煤镜质组的最优工艺条件为煤浆浓度6 g/L、菌浓度6.37×106CFU/mL、降解时间11 d，最大降解率为57.1%；对新疆大南湖低阶煤预处理镜质组及降解后剩余镜质组进行工业分析及元素分析，发现镜质组经过铜绿假单胞菌降解后，C，N元素含量下降，H，O元素含量上升；由红外分析结果可知，镜质组经过铜绿假单胞菌降解后，镜质组中芳香结构发生变化，烷基侧链被降解；通过XRD结果发现，镜质组经过铜绿假单胞菌降解后，芳香层片的间距d002增加，堆砌高度Lc增加，微晶宽度La增加，芳香层数N减少，表明铜绿假单胞菌能够降解镜质组中的芳香结构；采用气相色谱-质谱联用仪对铜绿假单胞菌降解新疆大南湖低阶煤镜质组后的液相产物进行分析，发现在二氯甲烷与甲苯萃取物中，含量最高的物质都为烷烃类，均超过50%；其次为酯类物质，含量均在30%以上，分子量均集中在142～394之间，说明铜绿假单胞菌可以将镜质组降解为小分子；液相产物两种萃取物中还检测到部分胺类和硫取代基类化合物，综合元素分析结果得出铜绿假单胞菌能降解镜质组中的含氮结构和硫元素。

关键词：新疆大南湖煤镜质组铜绿假单胞菌微生物降解降解过程

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硅酸盐矿及含硅酸盐矿资源生物浸出研究进展

中国有色金属学报 2024年

作者：师舒岚陈婷陈航超张艺扬潘金禾周伟光周长春中国矿业大学煤炭加工与高效利用教育部重点实验室中国矿业大学化工学院

生物浸出是一种绿色低碳的矿产资源利用方法，具有能耗低、污染小、资源利用率高等优点，近年来已成为硅酸盐矿开发利用的研究热点。本文总结了近十年来硅酸盐矿的生物浸出相关的研究进展，主要涉及云母、长石、页岩、低品质煤和粉煤灰... 详细信息

生物浸出是一种绿色低碳的矿产资源利用方法，具有能耗低、污染小、资源利用率高等优点，近年来已成为硅酸盐矿开发利用的研究热点。本文总结了近十年来硅酸盐矿的生物浸出相关的研究进展，主要涉及云母、长石、页岩、低品质煤和粉煤灰，以及低品位铝土矿和赤泥等，重点介绍了生物浸出硅酸盐矿的研究方法和微生物的作用机制，比较了不同硅酸盐矿物生物浸出的难易程度以及不同微生物的浸出性能。最后，本文针对目前研究中微生物培养成本高、浸出效率低、及浸出机制不够深入等问题进行了分析和讨论，并对硅酸盐矿生物浸出领域未来发展方向进行了展望。

关键词：硅酸盐菌浸出机理关键金属硅肥