煤直接液化浆态反应器内气-浆流动与反应的CFD模拟

以褐煤直接液化小试反应器为研究对象,将反应器内气-液-固三相流动简化为气-浆两相流动,使用Fluent 14.0及双流体模型,模拟预测高温、高压条件下气-浆两相流动及反应的耦合过程。对反应器内等温流场进行了三维瞬态模拟,结果表明：反应器内总体气含率较低,约为0.016 5;气-浆流速较低,且壁面附近浆液回流和返混显著;浆液在反应器内平均停留时间约为70 min,与液化反应所需时间匹配。使用Matlab最小二乘曲线拟合方法,获得褐煤在430℃、10 MPa下的液化反应速率常数,通过用户自定义函数（UDF）将动力学参数导入Fluent求解器,对反应器内流动和反应过程耦合求解。结果显示：反应器出口处煤的转化率约为89.25%,沥青质（PAA）和油气（OG）产率分别为26.33%和61.81%,与测量值吻合。此数学模型及数值方法有望应用于中试及工业装置,指导液化工艺优化和反应器的设计放大。     

氧化铁含量对煤渣冷却结晶特性的影响

以神府烟煤为原料制备煤渣,并在渣中添加氧化铁,研究氧化铁含量对煤渣冷却结晶特性的影响。采用高温热台显微镜（HTSM）观察不同降温速率下晶体的析出过程,使用扫描电子显微镜（SEM）和能谱（EDS）分析晶体微观形态以及元素组成,运用X射线衍射仪（XRD）检测晶相,并用热力学模拟软件Factsage模拟高温下煤渣的平衡相图。结果表明,惰性气氛下渣中氧化铁质量分数的增加会促进晶体的析出,减少晶体培育时间,提高晶体初始析出温度并增大晶体尺寸;当氧化铁质量分数达到30%时,析出晶体的Fe元素含量增加,析出晶体由钙高铁辉石晶体转变为磁铁矿晶体。     

中温加压下镁基吸附剂CO2吸附和再生性能研究

以一种镁基前驱物和一种矿物黏结剂为原料,采用湿混法经煅烧及水合制备得到镁基吸附剂,考察了吸附温度和吸附压力对其CO2吸附性能的影响,并利用XRD、SEM和BET对其理化性质进行了表征。结果表明：镁基吸附剂经水合后的活性组分为Mg(OH)2,当吸附温度为300 ℃、吸附压力为2 MPa时其CO2穿透吸附量达3.93 mmol/g;吸附剂水合过程中生成叶蛇纹石,降低了Mg的利用率,吸附过程中在吸附剂表面生成的块状产物层阻碍了CO2内扩散的进行;在中温加压条件下此吸附剂能够达到稳定的18次吸附 再生循环,适用于整体煤气化联合循环发电(IGCC)系统中CO2的脱除。     

微波与氢氧化钠共处理脱除煤中有机硫的研究

以山西新峪煤为研究对象,考察了微波功率、微波辐照时间、NaOH质量分数以及液固质量比等参数对煤中有机硫脱除效果的影响,并对微波处理前后煤样的表面官能团和不同形态硫的含量进行了表征。结果表明,微波与NaOH共处理与两者分别单独处理相比,对煤中有机硫有更明显的脱硫作用,较优的共处理脱硫条件为:微波功率385 W,微波辐照30 min,NaOH质量分数10%以及液固质量比10:1,此时脱硫率高达62.66%。微波处理后煤样中不同形态硫的衍射峰强度明显减弱,与此同时煤中脂肪结构的衍射峰强度也有所减弱。煤中不同形态硫通过微波脱除由易到难的顺序为:硫醇和硫醚,砜类,亚砜,噻吩。在上述较优的工艺条件下新峪煤中硫醇和硫醚的脱除率可达89.87%,砜类的脱除率为79.74%,亚砜类脱除率为44.30%,而噻吩类的脱除率仅为14.07%。微波辐照脱除煤中的有机硫的作用机制主要是通过热效应促进NaOH与煤中的有机硫化物发生反应,同时也能促进煤中键能较小的C-S键直接发生断裂。     

基于停留时间分布的气流床气化炉通用网络模型

气流床气化炉的数学模型是气化装置设计和操作优化的基础,气固停留时间分布是影响气流床气化炉出口组成和碳转化率的关键因素。以气固停留时间分布为依据,结合反应动力学建立气流床气化炉的通用网络模型,模拟值与工业值吻合。对于神府煤,考察了氧煤比改变对气化结果的影响,结果表明：最佳氧煤比（氧气体积与煤（干基）质量之比）期望值约为0.655 Nm3/kg,生产中为保证液态排渣,氧煤比应控制在0.663 Nm3/kg左右。该通用网络模型计算速度快,适用于建立气化炉的动态模型。     

稻草与煤共热解过程中不同赋存状态钾的迁移转化行为

为研究稻草与煤共热解过程中钾元素的迁移规律,选用稻草和晋城无烟煤为原料,在高频炉实验平台上对全钾的析出以及不同赋存状态钾的迁移转化进行了研究。结果表明,晋城无烟煤对钾的析出有抑制作用,全钾析出率随着温度的升高和煤掺混比降低而升高;当热解温度低于1 000℃时,SiO₂与钾生成较稳定的硅酸盐;当热解温度高于1 000℃时,高岭土与钾生成稳定的硅铝酸盐。Al₂O₃通过表面黏附来减少钾的析出,煤中的挥发分和固定碳可以与钾结合减少钾的析出,晋城无烟煤整体上促进了稻草中水溶态和可离子交换态钾向酸溶态及残渣态钾转化。     

高岭土颗粒在聚丙烯酰胺作用下的动态絮凝过程

在不同絮凝剂质量浓度和絮凝环境温度条件下,运用马尔文激光粒度仪和聚集光束反射测量仪研究有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺（CPAM）对高岭土悬浮液颗粒的动态絮凝过程。结合显微摄像仪和浊度仪,同时运用图像处理技术并基于分形理论考察了絮凝过程中絮体分形维数随外部条件改变所发生的变化。实验结果表明：随着絮凝剂质量浓度的增加和环境温度的升高,絮凝体系中的絮体平均弦长和平均粒径都逐渐增加;当平均粒径达到极大值后,继续增加絮凝剂质量浓度或升高环境温度,体系浊度降低,絮体分形维数增大,在絮凝剂质量浓度为6 mg/L和环境温度为60℃时絮凝效果较好;而后随着絮凝剂质量浓度的增加和环境温度的上升,体系浊度略微升高,絮体分形维数略微减小。体系浊度和絮体分形维数呈现出良好的相关性。     

铁基催化剂对胜利褐煤液化的影响

目的：评价以问题为基础的学习（problem-based learning,PBL）相对于传统教学对国内护理专业学生理论考试成绩的影响。方法计算机检索CNKI（1979年至2013年3月）、VIP （1989年至2013年3月）、万方数据库（1982年至2013年3月）,收集有关PBL和传统教学的对照研究。在严格质量评价的基础上,使用Stata 10.0软件进行Meta分析。结果共检索到659篇相关文献,经筛选最终纳入22篇文献进行Meta分析。分析结果,合并效应量[SMD 合并=0.79,95％CI （0.55,1.03）,P=0.000],提示PBL与传统教学相比,能够提高护理专业学生理论成绩。结论 PBL教学对国内护理专业学生理论成绩的提高有促进作用。由于纳入分析的研究质量差异较大,有必要开展更多设计严谨、大样本的随机对照试验来验证。     

竖直上升管的煤粉密相气力输送阻力特性的实验研究

煤粉密相气力输送是气流床煤粉气化工艺中的关键单元技术。通过实验室装置（管径20, 50 mm）和半工业化装置（管径42 mm）的煤粉密相气力输送竖直上升管压降测试,建立了可用于煤粉密相高压气力输送竖直上升管道的压降预测模型,总体偏差在±20%以内,可满足工业装置设计和优化操作的需求。固相静压降占总压降比例达35%~70%,体现了高浓度输送特性;且在管径一定的条件下,与固相弗洛德数近似成线性关系。在固相弗洛德数和管径一定的条件下,可通过竖直上升管压降估算出相应的固相质量流率,从而为工业装置上煤粉质量流率在线测定提供一定的参考。     

两种石油焦气化制氢工艺的系统模拟研究

为评价湿法进料气化技术合成气冷却方式对制氢工艺性能的影响,建立了两种石油焦气化制氢方案的工艺流程,即：水焦浆+全激冷+高水气质量比变换（方案Ⅰ）和水焦浆+辐射废锅+激冷+低水气质量比变换（方案Ⅱ）,并对这两种石油焦气化制氢工艺进行了系统模拟。结果表明：两种方案副产蒸汽总量相当,但方案Ⅱ所产高品位蒸汽比例较大;方案Ⅱ的系统能量转换效率（74%）与方案Ⅰ的系统能量转换效率（74%）相等,但效率（62%）高于方案Ⅰ的效率（61%）;从能量分析角度综合考虑,方案Ⅱ优于方案Ⅰ,适合石油焦气化制氢。