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低温氮气对褐煤孔隙结构与氧化特性的影响规律
1
作者 解树亮 王刚 +2 位作者 屈庆栋 刘浩 孙路路 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第6期169-180,共12页
【目的】在矿井防灭火工作中,采空区注常温氮气仅能起到惰化作用,而液氮制备工艺复杂、成本高,因此,新疆乌东煤矿采用氮气冷却装置,制备了−40℃、气态的低温氮气注入采空区预防遗煤自燃,但低温氮气对于采空区遗煤的孔隙结构与氧化特性... 【目的】在矿井防灭火工作中,采空区注常温氮气仅能起到惰化作用,而液氮制备工艺复杂、成本高,因此,新疆乌东煤矿采用氮气冷却装置,制备了−40℃、气态的低温氮气注入采空区预防遗煤自燃,但低温氮气对于采空区遗煤的孔隙结构与氧化特性的影响规律尚不清楚,易影响低温氮气停注后采空区遗煤二次氧化的预测预报。【方法】采用3D超景深与激光光谱共聚焦实验、氮气吸附实验和程序升温实验,研究低温氮气处理后煤的表面形貌、孔隙结构和氧化特性参数变化。【结果和结论】经低温氮气处理后,煤样的表面结构被破坏,并随着低温氮气处理时间的增加,网状孔隙结构的发育更为显著;煤样表面出现明显的起伏现象,各点高度算术平均高度由9.5621μm逐渐增加至21.9045μm,增长1.29倍,所有高低起伏之间差值的平均值由81.3210μm增长至193.1465μm,增长1.36倍;低温氮气主要影响了煤样微孔与介孔的分布,尤其是2~4 nm的介孔,随处理时间增长,微孔呈现先增加后减少的趋势,介孔呈现先减少后增多的趋势,总孔容增大了0.0043 cm^(3)/g,其中2~10 nm介孔贡献最大,煤样BET比表面积升高了0.0493 m^(2)/g;在低温氮气处理条件下,煤样氧化过程中CO产生量、放热强度、耗氧速率均显著增加,并随着处理时间增加,增长量增大,CO产生量最高增长了5.02×万μL/L,耗氧速率增加了2.33×10^(−8)mol/(cm^(3)·s),最大放热强度增加了2.25×10^(−2)J/(cm^(3)·s),煤样的氧化反应特征温度降低。研究表明,低温氮气会破坏煤的孔隙结构,增强氧化性能,即使采空区注入−40℃低温氮气时,其惰化和降温的宏观主导作用能有效抑制煤自燃,若停注后氧气恢复,低温氮气的微观副作用导致处理过的煤自燃倾向比处理前更高,加剧二次氧化强度。 展开更多
关键词 煤自燃 低温氮气 表面形貌 孔隙结构 氧化特性
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回转窑低阶煤热解提质工艺及应用技术研究进展
2
作者 杨远平 黄云 +3 位作者 宋民航 李刚 施鹏宇 李水清 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第6期2251-2263,I0018,共14页
“双碳”战略的启动,将加速推动煤炭行业,尤其是低阶煤产业的转型升级,促进低阶煤走向资源利用效率高、创新能力强、智能水平高、低碳可持续发展之路。在此背景下,回转窑因其原料适应广、操作连续灵活、产品优质及工艺可大型化等优势广... “双碳”战略的启动,将加速推动煤炭行业,尤其是低阶煤产业的转型升级,促进低阶煤走向资源利用效率高、创新能力强、智能水平高、低碳可持续发展之路。在此背景下,回转窑因其原料适应广、操作连续灵活、产品优质及工艺可大型化等优势广泛应用于煤热解。为阐明回转窑低阶煤热解技术发展现状及前景,该文总结现有回转窑低阶煤热解技术和工艺特点,归纳影响热解产物产率和质量的主要因素。随后,从模型建立及理论分析方面,总结回转窑内物料输运、破碎机制及传热机理。最后,归纳对比现有回转窑低阶煤提质应用技术,分析现阶段回转窑低阶煤热解技术面临的主要瓶颈与挑战,对未来低阶煤热解研究热点和发展方向进行展望,以期为回转窑低阶煤热解工艺的优化及绿色高效规模化发展提供一定参考。 展开更多
关键词 回转窑 低阶煤热解工艺 机理模型 传热机理 智能管控
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不同温度和吸附压力下含瓦斯煤自燃微观分形特征
3
作者 李振榕 田富超 +2 位作者 王刚 谭波 秦玉金 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期213-232,共20页
采空区瓦斯与煤自燃复合灾害日趋成为制约矿井安全生产的主要灾害模式,为研究瓦斯与煤自燃复合灾害致灾机理,通过低温液氮吸附、扫描电镜和TG-FTIR测试方法开展不同CH4吸附压力下煤低温氧化微观结构及热分析测试试验,并基于分形理论建... 采空区瓦斯与煤自燃复合灾害日趋成为制约矿井安全生产的主要灾害模式,为研究瓦斯与煤自燃复合灾害致灾机理,通过低温液氮吸附、扫描电镜和TG-FTIR测试方法开展不同CH4吸附压力下煤低温氧化微观结构及热分析测试试验,并基于分形理论建立孔隙分形计算模型,探究吸附态CH4对煤孔隙结构和热稳定性的影响。结果表明:吸附态CH4抑制氧化对微孔的热损伤破坏,因此相较于以中、大孔为主的原煤,含瓦斯煤存在大量微孔,且孔隙形态发生变化;随着吸附压力的升高,失水脱附阶段煤样质量损失分别为4%、2.9%、3.2%和3.2%,CH4占据煤氧反应吸附位点导致参与氧化反应的化合物减少,氧化增重阶段参与氧化反应的活性物质减少,煤样氧化增重分别为0.67%、0.41%和0.31%,并且含瓦斯煤自燃各阶段的特征温度点随着吸附压力升高而滞后;构建了基于孔径分布及CH4吸附/解吸过程的分形模型,低CH4压力氧化前期煤表面形态不均一化增大,煤表面吸附气体能力升高,发生氧化反应的可能性增大,煤自燃风险增加,低瓦斯抑制煤自燃的能力较弱,且与原生孔隙的比表面积相关。研究成果探究了不同残余瓦斯含量对煤自燃特性的影响,进一步验证了不同吸附压力、温度下含瓦斯煤竞争吸附-解吸-氧化全过程连续物理模拟平台的准确性,为采空区复合灾害环境下瓦斯与火耦合灾害防治提供了基础支撑。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 低温氧化 微观结构 热重-红外联用 分形特征
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煤热解及煤焦气化和煤焦低温氧化过程的原位拉曼光谱研究
4
作者 余俊钦 张铭露 +5 位作者 胡靖涵 王钦超 卿海杰 韩啸 丁路 于广锁 《煤炭转化》 北大核心 2025年第3期81-91,共11页
固体结构表征是揭示煤热化学转化反应机理的重要手段,目前对煤热化学转化过程中固体结构的原位表征研究较为缺乏。采用原位拉曼光谱仪研究了单颗粒煤热解、煤焦气化和煤焦低温氧化过程中碳结构的演变特性。结果表明:在煤热解过程中,煤... 固体结构表征是揭示煤热化学转化反应机理的重要手段,目前对煤热化学转化过程中固体结构的原位表征研究较为缺乏。采用原位拉曼光谱仪研究了单颗粒煤热解、煤焦气化和煤焦低温氧化过程中碳结构的演变特性。结果表明:在煤热解过程中,煤大分子结构经历裂解和芳环融合两个阶段,裂解阶段大量侧链基团断裂,芳环融合阶段分子尺寸增大。在煤焦气化过程中,煤焦的面积收缩率随粒度增大而减小,煤焦气化导致碳结构的石墨化演变,且石墨化演变随粒度增大而延迟。在煤焦低温氧化过程中,反应前中期(碳转化率X<60%)含氧结构的形成导致煤焦的碳结构有序度降低,随非晶碳结构的消耗,碳基体的碳微晶结构逐渐趋于有序,在反应后期未反应碳形成高度有序的类石墨结构。 展开更多
关键词 煤气化 热解 低温氧化 原位拉曼光谱 碳结构
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低温氧化煤生物降解产甲烷机理研究
5
作者 高龙珍 米申昱 +2 位作者 刘英超 尹贻凡 郭红光 《太原理工大学学报》 北大核心 2025年第4期656-664,共9页
【目的】采空区作为煤炭开采后的主要遗留空间,其内部空间广阔,数量较多,遗煤资源丰富,可作为实施煤层气生物工程的重要潜在场所。尤其值得注意的是,遗煤经过低温氧化处理后,理论上可以显著提升生物甲烷的产量。目前关于生物降解采空区... 【目的】采空区作为煤炭开采后的主要遗留空间,其内部空间广阔,数量较多,遗煤资源丰富,可作为实施煤层气生物工程的重要潜在场所。尤其值得注意的是,遗煤经过低温氧化处理后,理论上可以显著提升生物甲烷的产量。目前关于生物降解采空区遗煤方面的研究依然较少。【方法】通过开展低、中、高三种不同低温氧化程度的煤(LOC、MOC、HOC)生物降解产甲烷实验,分析煤氧化程度对甲烷生成的影响,从煤结构、微生物群落结构、代谢产物探究低温氧化煤生物降解产甲烷机理。【结果】结果表明,在氧化温度80~180℃以内,生物甲烷产量与氧化程度正相关,氧化煤甲烷产量比原煤高29.63%~202.96%。低温氧化后,煤结构发生了显著变化,其中C—O官能团占比高于原煤7.60%~206.78%,支链化程度和芳香官能团破坏程度都增大。低温氧化显著提高煤的生物可利用度,是甲烷产量提高的主要原因。同时,煤结构的改变促使微生物群落结构发生显著变化,Macellibacteroides丰度明显提高,从原煤中仅占1.08%分别增加到31.97%,49.18%和58.84%。Methanobacterium丰度在低温氧化后显著增大,显示出与Macelli⁃bacteroides的协同产甲烷作用,也说明低温氧化导致产甲烷途径更倾向于氢营养型。产气结束后,氧化煤降解液中酸类有机物累积量较原煤增加30.99%~45.25%,促进了酯化反应,导致酯类在反应后占比提升。【结论】研究结果证明了采空区低温氧化煤更有利于生物降解,为采空区煤层气生物工程的实施奠定理论基础。 展开更多
关键词 煤层气生物工程 低温氧化煤 官能团 菌群结构
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三塘湖不黏煤低温氧化过程中孔隙结构的演变规律研究
6
作者 吴凡 夏侯文奇 +3 位作者 许宁 刘春慧 李成堆 解承章 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期194-201,共8页
为降低运输煤炭自燃风险,探讨了低温氧化对煤的孔隙结构影响,并采用管式炉模拟了运输煤炭低温氧化过程,通过低温氮气吸附-脱附法分析了低温氧化过程中三塘湖不黏煤孔隙结构的演变规律。结果表明:在整个低温氧化过程中三塘湖不黏煤以圆... 为降低运输煤炭自燃风险,探讨了低温氧化对煤的孔隙结构影响,并采用管式炉模拟了运输煤炭低温氧化过程,通过低温氮气吸附-脱附法分析了低温氧化过程中三塘湖不黏煤孔隙结构的演变规律。结果表明:在整个低温氧化过程中三塘湖不黏煤以圆柱形或狭缝形开放孔为主,其微孔、中孔最几可孔径分别在1.8 nm和9.3 nm,对孔隙改变主要在微孔和中孔。氧化时间的延长有利于总孔容及比表面积增加。在氧化温度小于110℃时提升温度利于微孔、中孔体积、比表面积及分形维数D2的增加。在氧化温度110℃时总孔体积和比表面积达到最大值,并在2.5~4.0 nm范围产生了新的孔,孔隙结构也最复杂。可推测因氧化时间影响孔道前期以坍塌、堵塞为主,后期以扩容,打通堵塞孔和产生新开放孔为主;因氧化温度影响孔道前期以扩容,打通堵塞孔为主,后期同时存在坍塌,堵塞,扩容,打通堵塞孔和产生新的开放孔。 展开更多
关键词 不黏煤 低温氧化 孔隙结构 分形维数
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二连盆地富气凹陷低阶煤煤层气成因及成藏机制 被引量：6
7
作者 林海涛 李玲 +3 位作者 唐淑玲 田文广 李杰 孟芹 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期60-69,共10页
内蒙古低阶煤煤层气资源丰富,煤层气成因与成藏机制研究对低阶煤煤层气资源选区评价至关重要。以二连盆地重点富气凹陷低阶煤煤层气为研究目标,利用煤层气组分、碳/氢同位素、煤层水水质、氢/氧同位素及放射性同位素^(3)H和^(14)C测试... 内蒙古低阶煤煤层气资源丰富,煤层气成因与成藏机制研究对低阶煤煤层气资源选区评价至关重要。以二连盆地重点富气凹陷低阶煤煤层气为研究目标,利用煤层气组分、碳/氢同位素、煤层水水质、氢/氧同位素及放射性同位素^(3)H和^(14)C测试等多种实验手段,分析煤层气、水地球化学特征,揭示低阶煤煤层气成因来源及成藏机制。结果表明,二连盆地煤层气组分以甲烷为主,均为干气,其中甲烷体积分数随埋深增加而增大,CO_(2)体积分数随埋深增加呈先增加后降低趋势,在300~500 m范围出现高值区。甲烷碳、氢同位素普遍偏轻,δ^(13)C(CH_(4))分布在-70.3‰~-48.0‰,δD(CH_(4))分布在-285.5‰~-189.0‰,δ^(13)C(CO_(2))在-37.6‰~1.94‰变化。煤层水化学类型主要为HCO_(3)-Na型和Cl·HCO_(3)-Na型,现今煤层水体环境较为稳定,水动力较弱,煤层水表观年龄在1020~47490 a,主要来源于第四纪大气降水,没有或较少有现今地表水补给。二连盆地煤层气主要为原生生物成因气,混有少量早期热成因气,随着埋深加大,地层环境和产甲烷古菌类型发生变化,生物甲烷生成途径发生转变。其中吉尔嘎朗图凹陷早期以乙酸发酵产气为主,晚期转变为CO_(2)还原产气为主,并混有少量低熟热成因气;巴彦花和霍林河凹陷微生物产气途径均以乙酸发酵为主,其中霍林河凹陷还混有少量甲基发酵型生物气。研究区具有适合生物气生成的低地温、低矿化度和低热演化程度的“三低”煤层条件,其中,吉尔嘎朗图凹陷属于地堑式浅部厚煤层生物气成藏模式,巴彦花和霍林河凹陷属于半地堑式中深部承压区水力封堵生物气成藏模式。寻找适合生物成因气形成和富集的有利目标区,应是二连盆地煤层气未来勘探开发的重点方向,也是二连盆地低阶煤煤层气增储上产的现实保障。 展开更多
关键词 二连盆地 煤层气成因 低阶煤 生物成因气 煤层水 成藏机制
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煤中高活性含碳固体自由基与煤自燃反应性的相关关系 被引量：4
8
作者 李金虎 黄珏洁 +2 位作者 陆伟 徐天硕 汪洋 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期127-142,共16页
低温氧化后煤中的自由基演化规律被广泛研究,以探讨煤炭自燃的机理。然而受氧化的影响,煤在室温空气下测定的自由基偏向于不反应的固体自由基,其演化规律无法准确反映煤样的氧化过程。如何实现煤中高活性固体自由基的室温测试成为研究... 低温氧化后煤中的自由基演化规律被广泛研究,以探讨煤炭自燃的机理。然而受氧化的影响,煤在室温空气下测定的自由基偏向于不反应的固体自由基,其演化规律无法准确反映煤样的氧化过程。如何实现煤中高活性固体自由基的室温测试成为研究焦点。研究中,3种不同自燃倾向性的煤样被选择,结合宏观及微观手段对煤样低温氧化及低温受热分解过程气体产物、自由基参数进行分析,以建立煤中含碳固体自由基与煤自燃倾向性之间的相关关系。试验首先进行了煤样的自燃倾向性、氧化及受热分解气体产物对比,进而利用电子顺磁波谱技术进行煤样的自由基参数测试,并通过自由基图谱分峰拟合的方法比较了低温氧化和低温受热分解过程中自由基参数及各类自由基浓度的演化规律。研究发现,宏观上,低温氧化及低温受热分解过程中均会产生CO、CO_(2),但其气体的体积分数存在差异。受热分解后煤样在室温氧化中会立即产生大量CO、CO_(2)等气体氧化产物,表明热分解过程会产生能够在氮气条件下累积的高活性固体物质,其在室温下就能迅速与空气发生氧化反应。微观上,煤样低温氧化过程的自由基受链式反应影响,自由基参数及各类自由基浓度变化与自燃倾向性关联性较弱,而受热分解过程产生的烷基自由基及自由基总增加量能够准确反映煤样的自燃倾向性。通过受热分解后室温氧化自由基测试证实煤中高活性含碳固体自由基归属于烷基自由基结构,其含量与煤自燃倾向性呈明显正相关。研究实现了煤中高反应活性含碳固体自由基的室温检测,提出了基于受热分解过程高活性含碳固体自由基增加量的煤自燃倾向性分析方法,研究对煤炭自燃机理的探讨和煤自燃高效抑制材料的研发具有重要意义。 展开更多
关键词 煤炭自燃 低温受热分解 自燃倾向性 自由基 机理
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基于ReaxFF MD模拟的低阶煤热解产物演化规律及反应机理 被引量：3
9
作者 黄淄博 周文静 魏进家 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2409-2419,共11页
热解是实现煤炭资源清洁高效利用的重要途径,深入认识煤热解过程中挥发分自由基的变化规律对调控热解产物至关重要,但实验方法难以捕捉其细节。本文选用经典的褐煤分子模型,结合反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟探究了低阶煤热解过程中挥... 热解是实现煤炭资源清洁高效利用的重要途径,深入认识煤热解过程中挥发分自由基的变化规律对调控热解产物至关重要,但实验方法难以捕捉其细节。本文选用经典的褐煤分子模型,结合反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟探究了低阶煤热解过程中挥发分自由基的演化规律及反应机理。ReaxFF MD模拟结果表明,挥发分产物的收率随升温速率的增大而增加,较高的升温速率抑制了气体产物的生成、提高了焦油产物的收率,但焦油的重质化严重。含氧官能团的裂解是煤热解的触发机制,热解过程主要分为活化(800~1200K)、热解(1200~2400K)和缩聚(2400~2800K)三个阶段。在高温缩聚阶段,焦油片段之间更容易交联,进而发生缩聚反应形成焦炭,并伴随着气体生成,导致焦油收率降低,气体和焦炭产率增加。因此,改善焦油收率和品质的关键是促进焦油片段的裂解,抑制其缩聚。分析了气相产物的形成机理,CO_(2)主要来自羧基和酯基的裂解;甲氧基侧链和桥键裂解形成·CH_(3)和·CH_(2)自由基并捕获·H,最终形成CH_(4)分子;焦油的二次热解和缩聚释放大量·H和H_(2),·H之间进一步反应生成H_(2);而煤中的硫醚结构与含氮支链裂解后,进而被·H自由基稳定为H_(2)S和NH_(3)。这些从分子层面获得的机理认识,可为实验或工业调控热解产物提供重要的参考依据。 展开更多
关键词 低阶煤 热解 反应机理 挥发分自由基 反应力场 分子动力学
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基于相关系数法的煤自燃危险性关联分析及预测 被引量：6
10
作者 张玉涛 郭强 +2 位作者 张园勃 李亚清 孙亚利 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期125-132,共8页
为缩短煤自燃倾向性的鉴定时间,首先利用工业分析仪及程序升温试验装置,测得各煤样煤质指标值及不同温度下煤自燃指标气体含量,并通过CO体积分数确定各煤样低温氧化临界温度点;然后再通过Arrhenius公式拟合得出温度与耗氧速率间的方程,... 为缩短煤自燃倾向性的鉴定时间,首先利用工业分析仪及程序升温试验装置,测得各煤样煤质指标值及不同温度下煤自燃指标气体含量,并通过CO体积分数确定各煤样低温氧化临界温度点;然后再通过Arrhenius公式拟合得出温度与耗氧速率间的方程,并求解出各煤样临界温度前后不同阶段的表观活化能,通过Pearson相关系数法进行煤质指标值与煤样临界温度前后表观活化能之间的关联分析,并计算其相关系数;最后选取相关系数最大的煤质指标值,建立用于计算煤样表观活化能的多元线性回归模型,分析并预测煤自燃危险性。结果表明:煤质指标中不同成分与临界温度前后表观活化能间的相关系数有较大差异,其中挥发分与临界温度前后表观活化能的负相关系数最大,分别为-0.893和-0.977,燃料比与临界温度前后表观活化能的正相关系数最大,分别为0.956和0.968。所建立的多元线性回归模型,其拟合度可达0.9125和0.9330。 展开更多
关键词 相关系数法 煤自燃危险性 表观活化能 低温氧化 指标气体 临界温度
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神府块煤干馏过程中颗粒破碎与无机矿物质赋存规律
11
作者 俞楠 邹冲 +3 位作者 李彦雄 李信 张哲 赵迁龙 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期127-134,共8页
为研究神府煤田低阶煤在内热立式干馏炉内干馏过程中的破碎特性和无机矿物质分布规律,分析了干馏用主力低阶煤的基础煤质特性和其中所含主要无机矿物质,研究了13家使用相同干馏工艺和规模的兰炭企业的内热立式干馏炉所产兰炭的粒度分布... 为研究神府煤田低阶煤在内热立式干馏炉内干馏过程中的破碎特性和无机矿物质分布规律,分析了干馏用主力低阶煤的基础煤质特性和其中所含主要无机矿物质,研究了13家使用相同干馏工艺和规模的兰炭企业的内热立式干馏炉所产兰炭的粒度分布、工业分析和无机矿物组成情况,并采用井式炉制备了不同温度热解兰炭,采用兰炭机械强度测定仪对兰炭进行机械破碎,分析了破碎后兰炭的粒度分布和不同粒度兰炭灰分产率情况。结果表明:神府煤田不同矿区原煤的基本组成、无机矿物质含量和热稳定性存在显著差异。SiO_(2)、CaO、Al_(2)O_(3)和Fe_(2)O_(3)是原煤灰分的主要成分,原煤灰分中SiO_(2)含量最高,随原煤中灰分升高,煤灰中SiO_(2)含量逐渐增高,CaO含量逐渐降低。中块兰炭和小块兰炭在干馏炉所产兰炭中占比最高,二者之和超过62%。块煤在干馏过程颗粒破碎程度主要由原煤本身属性和炉内机械作用决定,通过原煤的热稳定性可预测大致原煤在干馏炉内颗粒破碎的程度,基于原煤热稳定性T_(S+6)确定了工业生产时兰炭末质量占比预测公式。随兰炭粒度降低,兰炭灰分先降低后升高,兰炭灰分中SiO_(2)和Al_(2)O_(3)含量先升高后降低,而CaO含量先降低后升高,中块兰炭SiO_(2)和Al_(2)O_(3)含量最高,CaO含量最低,兰炭灰分产率由原煤灰分产率及兰炭在干馏炉内的反应程度决定。随干馏温度提高,受煤中挥发分析出和有机基团变化的影响,兰炭破碎程度先升高后降低再升高。 展开更多
关键词 热解 低阶煤 破碎 粒度 工业分析 无机矿物质 热解温度
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低温空气氧化生物炭吸附苯系污染物的作用机制
12
作者 马家敏 王卓超 +2 位作者 杨争鸣 牛文娟 曹红亮 《华中农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期282-292,共11页
为进一步明晰低温空气氧化生物炭吸附苯系污染物的作用机制,以竹屑为原料、CaCl_(2)为活化剂,通过两步活化法制备低温空气氧化生物炭,并综合吸附试验、炭结构表征和密度泛函理论(densityfunctionaltheo-ry,DFT)计算,解析低温空气氧化生... 为进一步明晰低温空气氧化生物炭吸附苯系污染物的作用机制,以竹屑为原料、CaCl_(2)为活化剂,通过两步活化法制备低温空气氧化生物炭,并综合吸附试验、炭结构表征和密度泛函理论(densityfunctionaltheo-ry,DFT)计算,解析低温空气氧化生物炭吸附苯酚、苯胺、对苯二酚、对硝基苯酚等4种苯系污染物的过程与行为。结果表明:低温空气氧化生物炭对苯系污染物的吸附性能受生物炭孔隙结构和表面官能团的协同作用影响,生物炭通过微孔结构的孔隙填充作用在空间几何尺度调控苯系污染物的吸附存储过程。低温空气氧化生物炭后,氧原子以羟基、醛基和羧基的形式赋存于生物炭碳骨架表面,从电子尺度影响碳骨架的电子结构排布、改变碳骨架与苯系污染物间的吸附位置及作用类型,通过静电引力及氢键等作用,显著增强生物炭对苯系污染物的吸附能力,其中,羟基和羧基的氢原子作为氢键的供体,醛基的氧原子作为氢键的受体。 展开更多
关键词 生物炭 低温空气氧化 苯系污染物 量子化学 吸附机制
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基于氧化改性煤粉的水伏发电机的构筑及其性能
13
作者 赵建航 左志超 +3 位作者 余雯雯 叶亚楠 朱凤博 郑强 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期5002-5010,共9页
煤的燃烧发电伴随有大量污染物和温室气体的产生,因此开发煤炭的新型绿色发电模式具有重要意义。水伏发电技术是利用材料与流体界面的相互作用来产生电能的新型发电模式,因其绿色、可持续和低成本的优势在近年来引起了研究人员的广泛关... 煤的燃烧发电伴随有大量污染物和温室气体的产生,因此开发煤炭的新型绿色发电模式具有重要意义。水伏发电技术是利用材料与流体界面的相互作用来产生电能的新型发电模式,因其绿色、可持续和低成本的优势在近年来引起了研究人员的广泛关注。以煤粉为原材料,通过氧化改性调控煤粉表面的含氧官能度,利用抽滤的方法制备了改性煤粉/滤纸复合材料,组装了基于改性煤粉的蒸发发电装置。当器件被浸入水中时,水分子在蒸发和毛细力作用下由煤粉/滤纸复合膜底部向上定向传输,同时在表面呈电负性的氧化煤粉堆叠形成的通道中不断解离,氧化改性煤粉可排斥带相同电荷的阴离子而吸引带相反电荷的阳离子并在煤粉−水流表面形成双电层,流体中的离子因为移动速率的差异会在其传输的上下游位置分别形成阳离子和阴离子富集的区域并由此产生持续的流动电势。采用傅里叶红外光谱仪和纳米粒度分析仪对煤粉表面含氧官能团进行了表征。采用扫描电子显微镜对复合材料的微观形貌进行了观察。利用数字源表对器件发电性能进行了测试。当结合不对称电极工作时,其在纯水中工作能够产生高达0.72 V的电压,输出电流为0.4μA,输出功率最高达到29.28μW/m^(2)。以改性煤粉制作的发电机还克服了传统水伏发电机在高浓度盐溶液中发电性能下降的问题,经测试,在浓度为1 mol/L的NaCl溶液中依然可以保持0.9 V的稳定输出电压。通过多个水伏发电装置的串联还可实现对低耗能装置的供电,展现了其潜在应用价值。 展开更多
关键词 改性煤粉 水伏发电 能量收集 低温氧化 非对称电极
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低温乙烯氧化催化剂在果蔬保鲜中的应用研究进展
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作者 赵佳荣 王晨 +1 位作者 翟燕萍 康雪 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期261-271,共11页
低浓度外源乙烯是造成采后果蔬品质劣变的主要原因之一。高效去除外源乙烯已成为解决上述问题的关键。目前,低温催化氧化技术是去除果蔬保鲜场景下低浓度外源乙烯最为安全、高效和经济的方法。本文重点关注了低温乙烯氧化催化剂在果蔬... 低浓度外源乙烯是造成采后果蔬品质劣变的主要原因之一。高效去除外源乙烯已成为解决上述问题的关键。目前,低温催化氧化技术是去除果蔬保鲜场景下低浓度外源乙烯最为安全、高效和经济的方法。本文重点关注了低温乙烯氧化催化剂在果蔬保鲜中的应用情况,分析了低温条件下乙烯催化氧化反应机理,归纳了各贵金属体系催化剂(Au、Ag和Pt基催化剂)的发展情况及趋势;结合催化剂失活问题,汇总了低温乙烯氧化催化剂条件下的失活原因并总结了相应解决策略。最后对低温乙烯催化剂未来发展进行展望,为开发稳定高效的低温乙烯氧化催化剂提供帮助及新思路。 展开更多
关键词 果蔬保鲜 外源乙烯 低温催化氧化技术 催化反应及失活机理 贵金属催化剂
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低阶煤低温干馏高效采油技术研究进展 被引量：28
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作者 陈磊 张永发 +3 位作者 刘俊 王影 徐英 王永 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2343-2351,2534,共10页
低温干馏技术作为低阶煤清洁高效和科学分级利用的核心技术,已经得到国内外广泛关注。但是现有工业化应用的煤低温干馏技术存在采油率低和原料粒度要求高等问题,开发新型低温干馏高效采油技术已成为我国低阶煤利用研究的重点。本文主要... 低温干馏技术作为低阶煤清洁高效和科学分级利用的核心技术,已经得到国内外广泛关注。但是现有工业化应用的煤低温干馏技术存在采油率低和原料粒度要求高等问题,开发新型低温干馏高效采油技术已成为我国低阶煤利用研究的重点。本文主要从低温干馏炉的结构特征、生产原料、干馏产品、能量利用率和采油率等几个方面对国内外典型煤低温干馏炉及干馏技术进行了比较和讨论;介绍了作者课题组研究开发的低温干馏高效采油技术及其特点。分析认为,干馏炉的大型化、自动化和高效环保化;高温半焦和荒煤气热能的回收利用;粉煤资源的综合利用;干熄焦新技术;快速干馏、催化干馏技术等低温分级转化技术的研究开发是低温干馏技术今后研究开发的主要方向。 展开更多
关键词 低阶煤 低温干馏 低温焦油 褐煤提质
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低渗透油藏注空气开发驱油机理 被引量：69
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作者 蒋有伟 张义堂 +3 位作者 刘尚奇 关文龙 陈亚平 刘双卯 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期471-476,共6页
采用物理模拟和数值模拟相结合的方法,系统研究了低渗油藏注空气开发的驱油机理,在此基础上应用实际低渗油藏模型研究了空气驱的开发效果。研究表明,低渗油藏吸气能力远大于吸水能力,注空气比注水更容易建立起有效的压力驱替系统,起到... 采用物理模拟和数值模拟相结合的方法,系统研究了低渗油藏注空气开发的驱油机理,在此基础上应用实际低渗油藏模型研究了空气驱的开发效果。研究表明,低渗油藏吸气能力远大于吸水能力,注空气比注水更容易建立起有效的压力驱替系统,起到有效补充或维持油层压力的作用。空气中的氧气与原油发生低温氧化反应,消耗掉氧气形成氮气驱,同时产生大量热量和二氧化碳,部分油藏温度升高到200℃左右。氮气驱对空气驱总采收率的贡献为69%,温度升高和二氧化碳对采收率的贡献分别为26.7%、4.3%。应用实际低渗油藏模型研究了空气驱、氮气驱和水驱的采收率,空气驱30 a的采收率达到了21.5%,较水驱30 a年采收率10.6%提高了1倍,开发效果得到明显改善。空气驱是低渗油藏改善开发效果、提高采收率的有效方式。 展开更多
关键词 低渗油藏 注空气 氮气驱 驱油机理 低温氧化 采收率
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煤自燃过程特性及防治技术研究进展 被引量：160
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作者 秦波涛 仲晓星 +2 位作者 王德明 辛海会 史全林 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期66-99,共34页
煤炭是我国的主体能源,但煤炭开采面临着有煤自燃灾害的严重威胁。煤自燃不仅烧毁大量煤炭资源,还易引发瓦斯燃烧、爆炸等重特大事故,造成巨大的经济损失和重大的人员伤亡。为了进一步提高煤矿企业对煤自燃灾害的防控能力,推动我国煤炭... 煤炭是我国的主体能源,但煤炭开采面临着有煤自燃灾害的严重威胁。煤自燃不仅烧毁大量煤炭资源,还易引发瓦斯燃烧、爆炸等重特大事故,造成巨大的经济损失和重大的人员伤亡。为了进一步提高煤矿企业对煤自燃灾害的防控能力,推动我国煤炭资源的安全高效开采,分析了煤自燃理论的研究现状,总结了煤自燃监测预警的主要方法和技术,对比分析了煤矿常规的防灭火技术,介绍了煤自燃防治技术的最新发展及应用效果,并提出了煤自燃过程特性及防治技术的未来研究方向。较详细地阐述了煤自燃过程及特性理论基础,主要包括煤自燃的低温氧化过程机制、煤自燃分段过程特性及特殊条件下的煤自燃特性;较全面地总结了包括标志性气体方法、测温法等多种煤自燃监测预警技术的原理以及各类技术的优缺点。在上述煤自燃理论和监测预警基础上,针对常规注浆、注惰气等技术对煤自燃防控效果有限、难以满足矿井安全高效开采的问题,研发了三相阻化泡沫、凝胶泡沫、无机固化泡沫、稠化砂浆等防灭火技术,同时介绍了液氮(液态二氧化碳)快速灭火降温技术。此外,为了满足煤矿智能化、精准化开采对矿井煤自燃防治的新要求,在矿井火灾监测指标信息化与预警智能化、火源辨识与防治技术控制精准化、防灭火材料绿色化等方面提出了下一步的研究展望。 展开更多
关键词 煤自燃 煤低温氧化 火源辨识 防灭火
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煤中腐植酸与尿素相互作用机理的研究 被引量：51
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作者 梁宗存 成绍鑫 武丽萍 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期176-181,共6页
采用化学法和波谱分析法对泥炭、褐煤、风化煤腐植酸（ＨＡ）与尿素的相互作用机理进行了研究。结果表明，ＨＡ与尿素之间发生了极其复杂的反应，包括离子化、络合配位、亲核加成、自由基反应及氢键缔合等，形成不同的化学键。羧基对反... 采用化学法和波谱分析法对泥炭、褐煤、风化煤腐植酸（ＨＡ）与尿素的相互作用机理进行了研究。结果表明，ＨＡ与尿素之间发生了极其复杂的反应，包括离子化、络合配位、亲核加成、自由基反应及氢键缔合等，形成不同的化学键。羧基对反应深度的影响最大；含官能团（特别是羧基）最多的风化煤ＨＡ反应性最高。 展开更多
关键词 UHA 长效尿素 腐植酸 尿素 机理 相互作用 煤
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低阶煤在干燥氧气下低温氧化过程的机理研究 被引量：12
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作者 薛冰 李再峰 +2 位作者 陈兴权 李永昕 Agarwal P K 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期12-15,共4页
采用pulse calorimeter仪器,对低阶煤在干燥氧气下低温氧化过程进行了研究.实验结果表明,低阶煤在干燥氧气下的氧化反应热随着温度的上升而增加,并得到了与Arrhenius公式相同的动力学方程以及反应过程的活化能.提出了干燥氧气下低阶煤... 采用pulse calorimeter仪器,对低阶煤在干燥氧气下低温氧化过程进行了研究.实验结果表明,低阶煤在干燥氧气下的氧化反应热随着温度的上升而增加,并得到了与Arrhenius公式相同的动力学方程以及反应过程的活化能.提出了干燥氧气下低阶煤低温氧化过程的反应历程为:氧在煤粒表面吸附并生成氧自由基、氧自由基与煤发生氧化反应生成CO2(或CO)、CO2(或CO)由煤粒表面向本体扩散等三步过程.并通过计算和模拟,证明了该反应机理的正确性. 展开更多
关键词 低阶煤 低温氧化 机理
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生物质与低阶煤低温共热解转化研究 被引量：20
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作者 何选明 潘叶 +1 位作者 陈康 吴梁森 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期11-15,共5页
将野生浮萍与长焰煤以不同比例掺混,采用自行设计的煤干馏实验装置进行生物质与煤共热解实验,对液体产物煤焦油进行GC-MS分析,以探索生物质与煤低温共热解的反应及煤焦油轻质化规律.同时采用热重分析仪,探讨生物质添加对煤热解过程的影... 将野生浮萍与长焰煤以不同比例掺混,采用自行设计的煤干馏实验装置进行生物质与煤共热解实验,对液体产物煤焦油进行GC-MS分析,以探索生物质与煤低温共热解的反应及煤焦油轻质化规律.同时采用热重分析仪,探讨生物质添加对煤热解过程的影响机理.结果表明,随着混合样品中生物质量的增加,焦油收率增大10%左右,焦油中直链烷烃及高附加值的萘、酚和芴等化合物得到一定的富集,实现了低温煤焦油轻质化的目的.样品失重率增大,TG曲线向低温区移动,热解活化能逐渐减小,长焰煤、生物质及其混合物热分解动力学模型符合准一级动力学方程,两者的掺混促进了整个反应的进行. 展开更多
关键词 低阶煤 低温煤焦油 轻质化 共热解
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