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结合TG-TDLAS的煤热解反应毒性的评估
1
作者
孟星星
康文运
+6 位作者
王庚乾
李琳
田亚莉
郭古青
刘强
邱选兵
李传亮
《中国光学(中英文)》
北大核心
2025年第2期333-342,共10页
为构建一套基于热重-可调谐半导体激光吸收光谱(TG-TDLAS)技术的煤热解HCN气体浓度检测系统,并结合波长调制技术进一步提高系统的稳定性和灵敏度,本文利用HCN在波长1531 nm处具有较高吸收强度且受烟气中常见气体干扰较小的特性,通过二...
为构建一套基于热重-可调谐半导体激光吸收光谱(TG-TDLAS)技术的煤热解HCN气体浓度检测系统,并结合波长调制技术进一步提高系统的稳定性和灵敏度,本文利用HCN在波长1531 nm处具有较高吸收强度且受烟气中常见气体干扰较小的特性,通过二次谐波信号处理获取HCN浓度信息。采用高精度的流量控制器,利用99%标准氮气稀释配比得到5×10^(−6)mol/mol到20×10^(−6)mol/mol的HCN,最后对测量数据进行校准。实验结果表明,HCN的线性相关系数R2为0.9978。基于该实验装置,深入探讨了不同煤种、升温速率和煤粒径大小对热解的影响,以及煤样失重率与HCN浓度释放量的关系。分析了3种不同煤化程度煤种的挥发分中HCN的释放特性和非等温热解动力学。通过划分热解温度阶段,建立了热解动力学模型,并计算不同煤种在不同升温速率下的活化能和频率因子。结果表明,HCN释放量与煤种煤化程度及含氮量密切相关,煤化程度越低,含氮量越高,其HCN释放量越多。在固定的热解终温下,升温速率的增加会导致HCN释放量的增多。随着煤样粒径的减小,热解反应释放HCN的时间会相对滞后,且HCN浓度有所减少。不同热解阶段HCN浓度释放量与煤样失重率之间存在不同的对应关系,热解反应越剧烈,HCN浓度释放量与煤样失重率的比重越大。本研究为进一步评估煤热解反应过程中HCN的毒性提供了重要的实验基础。
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关键词
TG-TDLAS
煤热解
波长调制
热解动力学
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职称材料
题名
结合TG-TDLAS的煤热解反应毒性的评估
1
作者
孟星星
康文运
王庚乾
李琳
田亚莉
郭古青
刘强
邱选兵
李传亮
机构
太原科技大学应用科学学院、山西省精密测量与在线检测装备工程研究中心、山西省光场调控与融合应用技术创新中心
北京跟踪与通信
技术
研究
所
中国
科学
院合肥物质
科学
研究
院安徽
光
学
精密
机械
研究
所、中国
科学
院大气
光
学重点实验室
出处
《中国光学(中英文)》
北大核心
2025年第2期333-342,共10页
基金
国家重点研发计划(No.2023YFF0718100)
国家自然科学基金(No.62475182,No.52076145,No.12304403)
+8 种基金
山西省科技创新人才团队专项资助(No.202304051001034)
山西省重点研发计划(No.2023021501010)
山西省留学人员科技活动项目(No.20230031)
山西省省筹资金资助回国留学人员科研资助项目(No.2023-151)
山西省基础研究计划(No.202303021221147,No.202203021222204&No.202303021212224)
山西省科技合作交流专项(No.202304041101022)
江淮前沿技术协同创新中心追梦基金课题(No.2023-ZM01C002)
太原科技大学科研启动基金(No.20222121,No.20232033)
山西省科研实践创新类项目(No.2023KY667)。
文摘
为构建一套基于热重-可调谐半导体激光吸收光谱(TG-TDLAS)技术的煤热解HCN气体浓度检测系统,并结合波长调制技术进一步提高系统的稳定性和灵敏度,本文利用HCN在波长1531 nm处具有较高吸收强度且受烟气中常见气体干扰较小的特性,通过二次谐波信号处理获取HCN浓度信息。采用高精度的流量控制器,利用99%标准氮气稀释配比得到5×10^(−6)mol/mol到20×10^(−6)mol/mol的HCN,最后对测量数据进行校准。实验结果表明,HCN的线性相关系数R2为0.9978。基于该实验装置,深入探讨了不同煤种、升温速率和煤粒径大小对热解的影响,以及煤样失重率与HCN浓度释放量的关系。分析了3种不同煤化程度煤种的挥发分中HCN的释放特性和非等温热解动力学。通过划分热解温度阶段,建立了热解动力学模型,并计算不同煤种在不同升温速率下的活化能和频率因子。结果表明,HCN释放量与煤种煤化程度及含氮量密切相关,煤化程度越低,含氮量越高,其HCN释放量越多。在固定的热解终温下,升温速率的增加会导致HCN释放量的增多。随着煤样粒径的减小,热解反应释放HCN的时间会相对滞后,且HCN浓度有所减少。不同热解阶段HCN浓度释放量与煤样失重率之间存在不同的对应关系,热解反应越剧烈,HCN浓度释放量与煤样失重率的比重越大。本研究为进一步评估煤热解反应过程中HCN的毒性提供了重要的实验基础。
关键词
TG-TDLAS
煤热解
波长调制
热解动力学
Keywords
TG-TDLAS
coal pyrolysis
wavelength modulation
pyrolysis kinetics
分类号
TP394.1 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
TH691.9 [机械工程—机械制造及自动化]
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1
结合TG-TDLAS的煤热解反应毒性的评估
孟星星
康文运
王庚乾
李琳
田亚莉
郭古青
刘强
邱选兵
李传亮
《中国光学(中英文)》
北大核心
2025
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