绑定机构
扫描成功 请在APP上操作
打开万方数据APP,点击右上角"扫一扫",扫描二维码即可将您登录的个人账号与机构账号绑定,绑定后您可在APP上享有机构权限,如需更换机构账号,可到个人中心解绑。
欢迎的朋友
万方知识发现服务平台
获取范围
  • 1 / 43
  (已选择0条) 清除 结果分析
找到 859 条结果
[硕士论文] 刘誉贵
材料科学与工程;材料学 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着石油资源的日益枯竭,可供道路建设利用的沥青材料终将面临供应危机。与石油沥青相类似,生物油也是一种由生物质资源转变而来的有机高分子物质,具有部分或完全替代石油沥青的发展潜力。本文以木质纤维素类生物质为原材料制备生物质重油,将重油按比例掺入到50#基质沥青制备生物沥青,并对比生物沥青与50#、70#基质沥青性能。
  本文选用废弃木屑作为木质纤维素类生物质液化研究的代表物,氮气为液化保护气,选用乙醇与乙二醇的混合物作为液化溶剂,采用溶剂热液化方法液化木屑,液化产物经滤布过滤、减压蒸馏得生物质重油。本文重点研究研究混合溶剂配比、液固比、催化剂用量、反应温度、停留时间五个工艺参数对生物油产率的影响,当五个工艺参数分别为1∶1、6、3%、250℃、30min时有较高的重油产率。
  本文采用热值分析重油、木屑及化石燃料的热值差异;NMR、GC-MS测试重油的组成结构与成分;FT-IR对比各液化产物及重油与70#基质沥青的官能团差异;ICP对比重油、固体残渣及70#基质沥青的元素差异;TG、GPC分别对比重油与70#基质沥青的热稳定性与分子量及其分布;利用SEM表征固体残渣的微观形貌。结果发现,重油与70#基质沥青的元素组成、分子量存在差异,但存在相同官能团,且重油有较好的热稳定性,具有用作道路胶结料的潜力。
  将重油按一定比例外掺50#基质沥青得到生物沥青,并对比生物沥青与50#、70#基质沥青的性能。通过三大指标对比各沥青试样的基本物理性能;利用布氏粘度计测试不同温度条件下各沥青试样的黏度,对比各沥青试样的拌合与压实温度;水煮法测试生物沥青与集料的黏附特性;DSC测试生物沥青与基质沥青的Tg,对比各沥青试样的低温性能;采用DSR进行温度扫描测试、频率扫描测试及MSCR测试,对比各沥青试样的高温抗永久变形能力、抗剪切性能及蠕变性能。结果表明,10%重油掺量的生物沥青与70#基质沥青有相近的三大指标与黏度,低温性能、高温抗永久变形能力、抗剪切性能及蠕变性能较70#基质沥青更为优异。
  本文以木屑生物质为原材料,制备生物质重油与生物沥青,既实现废弃生物质资源的合理利用,又可节约不可再生化石资源,符合道路建设长期发展的绿色理念。通过对重油与生物沥青的多项性能研究,为生物沥青替代石油沥青的研究提供参考。
[硕士论文] 孔莉
化学工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:出于减缓化石燃料的消耗和环境保护的目的,生物柴油以其原料可再生性、生产工艺成熟和燃烧排放的污染小等优点,备受世界关注。生物柴油主要由脂肪酸甲酯组成(FAME),目前主要用于柴油机和供热,为了提高生物柴油的燃烧性能和改善排放,又由于脂肪酸甲酯的组成及分子结构对低温流动性和氧化安定性的影响是互制的关系,本文选用低温流动性和氧化安定性作为本文探讨的两个关键品质。
  在实际生产过程中对数量庞大的油品的理化性质进行逐一测定费时费力,因此找到一种能较好预测生物柴油理化性质的模型具有重要意义。
  本文基于生物柴油的组分,利用BP神经网络对生物柴油的低温流动性和氧化安定性进行预测,并研究了生物柴油组成及分子结构对其两种关键品质的影响,建立了可以用来预测生物柴油性能的三元子相图。
  冷滤点(CFPP)是评估生物柴油低温流动性的一个重要指标。目前,可以通过改变生物柴油酯基的结构、调合、结晶分离和加入低温流动性改进剂的方法提高生物柴油的低温流动性。诱导期是评价生物柴油的一个重要指标。常用加入抗氧化剂来改善生物柴油的稳定性。
  反向传播(BP)神经网络是一个前向反馈网络,由输入层、隐藏层和输出层组成。它的传递函数是非线性的,最常见的函数是对数S型(logsig)函数和双曲正切S型(tansig)函数,学习方法属于监督学习。BP神经网络的应用最广泛领域是预测。本文基于BP神经网络,利用生物柴油的组分对其理化性质进行预测。采取一个输入层,三个隐藏层和一个输出层的BP网络模型。每次训练时的输入层的神经元节点数是23,输出层的神经元节点数是1,隐含层神经元节点的数目分别是47、47、32、32、40、45。结果发现CFPP实际值和预测值的相对误差在2%左右;运动黏度的实际值和预测值的相对误差误差在3%左右。氧化诱导期的预测实际值和预测值的相对误差在1.5%左右。
  通过分析FAME的组成及结构对生物柴油低温流动性的影响可知,生物柴油的SFAME含量越高,CFPP就越高;SFAME的碳链越长,与UFAME分子的结构差异越大,更容易结晶。此外,随着UFAME碳链上的双键数增加,碳链的弯曲程度变大,导致结晶分子迁移时遇到的空间阻力越大,分子间作用力减弱,生物柴油也就难形成结晶,低温流动性也就越好。所以,生物柴油看作一个由高熔点的溶质SFAME和低熔点的溶剂UFAME组成的伪二元溶液。当溶质和溶剂的相似度越高,溶质的溶解度就越大,生物柴油就不容易结晶。由于影响生物油的氧化安定性因素复杂,在分析FAME的组成及结构对生物柴油诱导期的影响后,发现生物柴油SFAME含量越高,诱导期就越长。生物柴油中亚油酸(C18.2)和亚麻酸/同酸(C18.3)含量越高,其稳定性就越差。最后,基于生物柴油组分以及分子结构对其品质的影响,绘制出以SFAME、MUFAME和PUFAME为三个因子的三元相图,划定相应的区域用来筛选高品质生物柴油。
[硕士论文] 张坡
动力工程及工程热物理 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:化石能源的利用造成了严重的环境问题,寻求可再生的清洁能源是21世纪的主要能源课题之一。生物质资源是地球上除煤、石油、天然气之外的第四大能源,被视为是一种可持续的环境友好型能源,受到了世界范围内的高度关注。生物质和煤混合燃烧,既能缓解化石危机,又可减少由化石燃料燃烧引起的污染,是一种非常有前景的生物质利用方式。生物质焦能够改善生物质本身易磨性差、热值低、体积大等缺点,更适合在现有燃煤装置中进行燃烧。
  本文选用小麦秸秆和烟煤作为研究对象,小麦秸秆在N2和CO2氛围和中低温条件下(300℃和500℃)热解制备生物质焦。对制备的生物质焦进行工业分析和元素分析,采用SEM和BET方法,表征其表面形态、比表面积和孔径分布,研究不同热解工况下制备的生物质焦的基本特性。通过热重分析仪对生物质焦和煤及其混合物在空气氛围中(燃烧)的释热失重过程进行监测,研究燃料的燃烧特性。利用质谱分析仪监测CO2、NO、NOx等气体的排放,分析污染性气体的排放规律。
  实验结果表明:生物质焦比生物质原料具有更高的热值和固定碳含量,生物质焦表面有较多的小孔且具有较大的比表面积。热解温度相同,在N2和CO2氛围下制备的生物质焦,其着火温度、燃尽时间、最大燃烧速率等燃烧特征参数差别不大;热解温度对生物质焦的燃烧特征参数的影响较大。生物质焦的反应活性大于煤,两者混合燃烧可发生明显的协同效应,能够提高煤的燃烧活性。生物质焦和煤混合降低了燃料的活化能,可用一级反应模型描述其化学反应速度。与煤炭和生物质焦-煤炭混合燃料相比,生物质焦燃烧时产生的NOx气体更少。生物质焦CharCO2-500中含有较多的碱金属,对于煤的燃烧和NOx的转化具有催化作用,生物质焦和煤混合燃烧能够降低NOx的排放。
[硕士论文] 刘子涵
环境工程 广西大学 2018(学位年度)
摘要:在这个经济飞速发展的时代,人们的总体生活水平不断提高,对物质的需求也在日益增长,为了维持经济发展所需要的能源,全世界对化石能源的过度利用已造成无法挽回的局面,由化石能源引起的环境问题更加难以解决,近几十年,可持续发展的概念在人类意识里逐渐形成,开始寻找和开发更加清洁的可再生能源。其中,生物柴油是可再生能源的研究热点,因其具有良好的安全性,燃烧性能和再生性能,成为可替代化石燃料的绿色能源,有助于降低人类对化石能源的依赖性。
  麻疯树是一种耐旱型木本植物,适合在困难环境下生长,栽植简单,生长迅速,利用成本较低的麻疯树油制备出麻疯树生物柴油,制备出的生物柴油主要成分是脂肪酸甲酯(FAME),但大量的多元不饱和脂肪酸甲酯造成生物柴油的抗氧化能力差,实际应用仍然受到限制,可以对麻疯树生物柴油进行加氢并提高其使用性能,本研究工作,以工业成本较低的Raney-Ni催化剂,异丙醇为供氢体,水作溶剂,对微波辅助麻风树生物柴油的催化转移加氢(CTH)反应进行系统的研究,将微波探索性的引入生物柴油的CTH反应中,避免传统高温高压等苛刻的加氢条件,实现温和条件下可控选择加氢,优化了等温下和非等温下的最佳工艺条件,考察不同工艺条件对麻疯树生物柴油组分的影响,探讨了微波对催化剂的影响,结合SEM、XRD、FTIR和热重分析对反应前后Raney-Ni催化剂进行表征分析,并探讨其失活原因。最后,探讨不同供氢体对催化转移加氢(CTH)的影响,结合麻疯树生物柴油的GC-MS分析,确定微波辅助Raney-Ni对麻疯树生物柴油催化转移加氢的反应机理,研究成果为麻疯树生物柴油的生产工业利用提供参考,主要研究结果如下:
  (1)在等温条件下,采用微波辅助Raney-Ni对麻疯树生物柴油催化转移加氢的,通过气相色谱分析不同条件下麻疯树生物柴油的组分,建立了校正归一化法的定量方法,确定最佳条件为催化剂用量8wt.%,反应温度85℃,异丙醇用量24 g,溶剂水用量80g,搅拌速度400 rpm。并在等温条件下考察了不同温度下麻疯树生物柴油组分随反应时间的变化,等温下微波辅助Raney-Ni对麻疯树生物柴油催化转移加氢可以很好地描述为拟一级动力学模型,获取了不同温度下的动力学参数。微波作为热源,Raney-Ni作为催化剂,水作为溶剂,异丙醇作为供氢体的CTH是麻疯树油生物柴油加氢的有效途径。
  (2)等微波功率下,采用微波辅助Raney-Ni对麻疯树生物柴油催化转移加氢的最佳工艺条件为催化剂用量12wt.%,微波功率150W,异丙醇用量24g,溶剂水用量80g,搅拌速率200rpm。并考察不同微波功率下,生物柴油组分随反应时间和反应温度的变化曲线,发现在微波功率150W反应40min时生物柴油的C18∶2含量为2.74wt.%,C18∶1和C18∶0的含量分别为77.46wt.%和8.33wt.%,此时生物柴油性能达到一个较为良好的状态。考察了非等温动力学,并获取了不同微波功率下的动力学参数。
  (3)考察了微波对Raney-Ni催化剂性能的影响,发现微波温度越高,对Raney-Ni催化剂性能越不利,且对比传统加热,微波对催化剂性能有着抑制作用。对比了不同供氢体对微波辅助麻疯树生物柴油催化转移加氢的影响,发现一级醇(伯醇)作为供氢体时不如二级醇(仲醇),且三级醇并不适合作为供氢体。此外,甲酸,甲酸钠和甲酸铵作为供氢体在Raney-Ni催化转移加氢中均无效果,所以微波辅助Raney-Ni对麻疯树生物柴油催化转移加氢供氢体的最佳选择为仲醇,采用不同仲醇在微波加热和传统加热下对比发现,微波加热有助于CTH的反应速率,且微波加热选择性加快了C18∶2到C18∶1的反应速率,微波加热拥有更高的C18∶1选择性。对催化剂进行SEM,XRD,FTIR和热重表征分析,发现催化剂失活的原因是反应后催化剂表面沉积物的增加。最后,用六元环过渡态理论描述了微波辅助Raney-Ni对麻疯树生物柴油催化转移加氢的反应机理。
[硕士论文] 刘信好
机械制造及其自动化 东北林业大学 2018(学位年度)
摘要:面对目前能源安全现状,中国正在寻找可替代石油的可再生能源。生物燃油是一种新型、可再生、环保型的液体能源,具有替代石油的前途。但是,与柴油、汽油相比,由于生物燃油存在着流动性差、热值低、偏酸性、具有一定的含水量、热稳定性差等缺点,因此,其应用范围受到了一定限制。研究对生物燃油进行脱杂、提升热值达到或接近石油类产品水平、甚至脱除某些酸性组分等改性、升级处理,是实现生物燃油最终替代化石石油类能源产品的必经途径,具有重要的现实意义。
  本文针对中国对生物燃油改性、提质、品位升级的迫切需要,对生物燃油进行了离心脱杂、多组分甄别的方式与技术、提升热值的途径与添加剂及其制备工艺等进行了研究,主要内容及结果如下:
  首先,通过试验,研究、分析了不同添加剂对生物燃油主要物性和稳定性的影响,制备、优化出了最佳添加剂及其最佳添加比例和工艺步骤;第二,确定了高品质生物燃油制取技术的整体方案,并对机械搅拌系统关键零部件进行设计;第三,针对国内外现有离心机不能同时进行多组分分离的现状,提出了一种基于离心组分重布、介电常数甄别的多组分同时分离的新离心机技术及其装备整体设计方案,完成了该特种离心机转筒和隔离层关键部件设计研究及整机设计,并运用SolidWorks完成了其主要零部件的三维建模和整机虚拟装配,运用ANSYS软件对特种离心机关键部件进行力学分析和模态分析,进一步对特种离心机的结构进行校核和优化;该离心机并不但适用于生物燃油精准分离,而且适用于一切多组分液体同时精准分离。第四,为实现多个离心机循环作业、添加剂和生物燃油不同配比的高品质生物燃油连续生产,完成PLC对离心机组和搅拌系统进行控制的研究设计,有助于提升高品质生物燃油的质量和生产效率。
[硕士论文] 吴云鹏
机械制造及其自动化 东北林业大学 2018(学位年度)
摘要:将秸秆等农林废弃物通过无氧中温闪速裂解的方式制取清洁可再生液体能源的研究在中国正快速发展,其产品生物燃油正在锅炉、陶瓷、冶金等众多工业加热领域中得到应用。但由于生物燃油的热值较低,加之特殊的理化性质,使其尚不足以在交通运输业的内燃型动力机械中直接使用。通过催化加氢的方式可以对生物燃油进行提质改性,并能得到品质与石油类产品相当或接近的烃类燃料,其研究具有重要现实意义和减排环保意义。但目前这项研究大多处于实验室阶段,而石油工业中的加氢反应器又不能直接用于生物燃油的加氢裂解生产,因此迫切需要研究开发一种适用于生物燃油催化加氢生产烃类燃料的专用反应装置。
  针对上述需求,本文在综合研究、分析生物燃油的理化特性的基础上,结合国内外有关生物燃油催化加氢的研究,对生物燃油催化加氢制备烃类燃料的技术要求、工艺条件与总体方案进行研究和探讨。提出一种适用于生物燃油催化加氢制备烃类燃料的整体模式,包括催化剂的选择和廉价氢的获得方式,试图为秸秆的燃油化、石油化发展及其工程化开发和生产提供指导或参考。
  研究生物燃油在不同反应条件下催化加氢的产物比例及性质,确定生物燃油加氢反应器的反应温度、压力以及催化剂用量与结构形式等参数,在此基础上,研究、设计出一种年产烃类燃料5000t的生物燃油催化加氢反应器;同时依据反应器的设计产能与工作条件,确定主反应器的结构参数,并利用SolidWorks软件对反应器进行结构建模。
  利用ANSYS/Fluent流体分析软件对反应器入口段生物燃油纯液相的单相流动状态进行模拟研究:通过截取不同截面上的压力分布与速度分布对传统入口扩散器的分配特性进行分析研究,对其结构进行优化;对比经过几种优化结构扩散器的生物燃油在目标截面的速度对称性与均匀性,对新型入口扩散器的分配性能进行评价并确定最优结构。最后本文利用经验推算的方式对催化剂床层中压力降与传热系数进行理论研究,并提出床层压力与温度的控制方案。
[博士论文] 宋澜波
动力工程及工程热物理 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:液体燃料喷雾过程的研究,对于提高设备燃烧效率、降低污染物排放、提高燃烧稳定性和延长设备使用寿命等均有着重要的意义。生物燃料的广泛使用能够很大程度上减少化石能源的消耗,同时降低化石燃料燃烧对生态环境的破坏作用。本文针对不同乙醇掺混比的乙醇-柴油、乙醇-航空煤油以及乙醇-生物柴油三种类型混合燃料的喷雾特性进行了实验研究。主要工作如下:
  完成了液体燃料喷雾特性测试实验平台的设计与搭建,并编制了图像处理程序。喷雾特性测试平台由三部分组成:高压共轨燃油喷射系统,可进行喷射压力为30MPa~150MPa范围内的各种液体燃料的喷雾实验;可视化可控温、控压的定容压力装置,可实现不同喷雾环境压力(常压~12MPa)和环境温度(常温~500K)的调节与设定;光学测试系统,高速CCD纹影拍摄系统可实现对定容弹内部喷雾场进行实时测量与记录。编写了“喷雾过程高速Schlieren摄影图像处理”程序,该程序能够高效地处理和分析喷雾实验图像。
  开展了三种不同类型混合燃料喷雾特性的实验研究。研究了低背压环境下乙醇-柴油混合燃料的喷雾特性,分析了乙醇掺混比例、喷射压力以及环境压力三个参数对喷雾特性的影响。随后,提高了喷雾实验环境压力范围,对跨临界压力环境内乙醇-航空煤油混合燃料的喷雾特性进行了实验研究。引入了喷雾环境温度参数,研究了定容弹内温度和压力对生物柴油及其混合燃料喷雾特性的影响。结果表明,喷雾贯穿长度和射流尖端速度随着喷射压力的增大而显著增大,而喷雾锥角随喷射压力的增加不会发生太大的改变;环境压力同时影响喷雾的横向和轴向扩散过程,喷雾贯穿长度和液滴速度均随环境压力增大而减少,喷雾锥角随环境压力的增大而增大;环境温度主要影响射流的蒸发过程,喷雾液相贯穿长度具有随环境温度的升高呈线性增大的趋势;此外,乙醇的掺混比例直接影响喷雾液滴尺寸大小及分布特性,添加一定比例的乙醇能够提高高粘度液体燃料(如柴油、生物柴油)喷雾液滴的破碎程度及分布均匀性。
  根据大量的混合燃料喷雾实验数据对经验公式系数进行拟合修正,提出了基于广安博之模型的非蒸发喷雾计算修正模型和基于Siebers与Dent模型的蒸发喷雾计算修正模型。采用非蒸发喷雾模型对乙醇-柴油和乙醇-航空煤油混合燃料喷雾贯穿长度、喷雾锥角以及尖端液滴速度进行计算验证,结果表明该模型能够准确反映混合燃料喷雾锥角的变化趋势,并且对稠密环境中喷雾贯穿长度的计算体现出更高的精度。此外,该模型对于喷射后期贯穿长度和尖端液滴速度的计算值与实验结果吻合度更高。针对乙醇-生物柴油混合燃料蒸发喷雾模型中的液相和气相贯穿长度以及喷雾锥角计算公式系数进行修正与验证。通过对大量实验数据的分析,分别得到了喷雾气相贯穿长度和液相贯穿长度计算公式的待定系数。通过对实验数据的拟合得到了喷雾锥角计算公式的系数,研究发现该系数与乙醇掺混比相关,且随着混合燃料中乙醇掺混比的增加而增大。验证结果表明,修正后的模型能够较为准确地计算各种工况条件下混合燃料的喷雾贯穿长度及喷雾锥角。
  总之,燃料中掺入一定比例的乙醇不会导致喷雾贯穿长度、喷雾锥角等典型喷雾特征参数发生显著改变,因此可以在不改变燃烧室结构的基础上,在燃料中加入适当比例的乙醇,应用于各种燃烧设备中。另外,文中提出的圆柱射流喷雾过程相关特征参数(贯穿长度、喷雾锥角等)计算修正模型,其预测结果与实验数据吻合较好,因此可直接用于混合燃料圆柱射流喷雾过程的计算。
[硕士论文] 李宇行
机械工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:HT-L航天粉煤气化技术是国内经过长期研制而开发出的具有世界先进水平和自主知识产权的新型煤气化技术。随着航天粉煤气化装置的投入运行,其运行过程的不同环节中的问题正在慢慢浮现,对这些问题的发现与改进,国内相关领域技术人员正在进行不断地探索与改进。一些企业和研究单位专门成立了技术小组,对航天粉煤气化装置的运行过程进行跟踪,发现问题并不断修正,以求达到设备运行的高效安全的状态。
  本文通过对某航天炉粉煤气化装置停工时期进行全面检测,对设备的状态进行了全方位分析,锁定设备关键部位结构和腐蚀等方面的问题,并采取进一步的分析提出合理优化建议。对于设备的结构问题,采用ANSYS有限元仿真对关键结构进行分析和应力计算、评定,根据得到的仿真计算结果,对设备关键结构进行改进和验证;针对设备腐蚀问题,重点分析关键部位的选材方法,并提出采用堆焊等防护方法,进一步加强了关键部位的优化,保证其安全稳定运行。
  对该装置停工全面检测出的关键部位问题进行分析和改进后,提高了整个装置运行的安全性,同时,降低了装置的建设成本和运行成本,取得了良好的效果。
[硕士论文] 王峰
化学工程与技术 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:面对今世界由于石油短缺和环境问题的双重威胁,对于可替代运输燃料的探索和开发引起了全世界的关注。相对于化石燃料而言,生物质能具有分布广、储量丰富、低碳清洁等诸多优点。而作为第三代生物质能源的微藻生物质以其繁殖快、产量高等天然的优势尤为突出,可再生微藻生物质的转化也更具吸引力。但是由于生产能耗大,工艺繁琐以及产品成分复杂等问题,使得这项课题变得极具挑战性。本文主要利用第三代生物质原料-微藻进行了催化转化制备生物燃料,工艺过程均为一步反应。首先成功合成转化所需要的催化剂Pt/NbOPO4和H-ZSM-5,且对其进行了一系催化性能的测试。接着用上述催化剂对微藻进行一步催化转化,并对构建微藻多组分转化的体系进行了一系列研究。主要研究成果如下:(1)Pt/NbOPO4催化剂具有良好的催化性能和稳定性,在微藻加氢脱氧催化过程中有出色的效果,在较为温和的条件下(230℃、5MPa),微藻细胞可以直接加氢脱氧转化为烷烃,使用布加迪栅藻为原料最高的烷烃产量可达39.7wt%。不同的藻类具有普遍的实用性,微藻成分中碳水化合物可转化为汽油(0.23g/g),脂类可转化为柴油(0.63g/g),这种线性关系来用于实际的藻类生物炼制。(2)介孔沸石催化剂H-ZSM-5可以将水生微藻一步催化转化为羟甲基糠醛HMF。在较温和的条件下(180℃,4h),絮状藻为原料得到最高27.34%的HMF产量。在微藻转化体系中,ZSM-5催化剂的结构非常稳定,且它的活性可以通过简单的焙烧进行恢复。H-ZSM-5催化剂对微藻有高效的处理能力。而且对微藻原料进行研磨等预处理可以增加HMF的生产能力。(3)利用水热液化技术(HTL)可以对微藻进行一步转化实验制备生物燃料,水热液化过程的温度和时间对微藻转化率和生物油产率均有显著的影响,在350℃,2h下,得到91.84%的微藻转化率和59.8%的生物油产率。微藻原料的各个组成成分都会在水热液化过程中转化为相应的产物,糖类转化为烃类、酚类和环酮类,蛋白质转化为大量的氮杂环、胺类、吡咯和吲哚,而脂肪则转化为脂肪酸。而且生物油是由微藻的每个化学成分转化而来的,所以与传统的物理提取方法相比,这是微藻的水热液化一个明显的优势。油脂含量高的微藻作为原料更具有优势,它可以得到更高的生物油产量、能量密度和更好的生物油品质。因此水热液化是一种很有效的处理方式,对于生物燃料和化学品而言,此方法得到的生物油也被认为是一种有潜在价值和环境友好型原料的替代品。
[硕士论文] 龙武杰
材料科学与工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:电化学还原CO2能够降低大气中CO2的含量,反应产生的燃料能代替化石燃料,是解决环境和能源问题的潜在手段。已有研究表明Co3O4纳米薄片催化CO2电化学还原表现出很好的催化活性、选择性和稳定性,给催化剂的设计提供了思路。针对Co3O4纳米薄片催化CO2还原机理还不系统,进一步提高催化活性的方向不明确,本文利用密度泛函理论(DFT)对CO2还原反应产生HCOOH的过程进行系统的计算,确定了在Co3O4的(001)面生成HCOOH能量最低路径;同时研究了电场对反应过程的影响,解释了还原电流和Tafel斜率随电位的变化趋势,计算了材料表面氧空位对反应过程的影响,解释了空位浓度对还原起始电位和Tafel斜率的关系。并基于所得到的反应路径,对Ni掺杂Co3O4纳米薄片催化产生HCOOH的性能进行了预测。主要研究结果如下:
  1.考虑了以往被忽视的HCO3-作为反应物的情况,计算了在Co3O4(001)面可能发生的反应路径。利用过渡态能量确定CO2还原过程是HCO3-在表面中生成CO2-和吸附的H原子,然后在表面复合生成HCOO-,解释了文献报道的HCO3-浓度对反应速度的影响规律,并为CO2还原反应模拟计算提供了一种更合理的路径。
  2.通过施加强度为0.257V/(A)且垂直指向Co3O4表面的电场,模拟实际反应时电场的作用。发现氢转移过程反应能垒明显受到电场影响,在电场作用下,反应速度由氢还原和氢转移两个过程共同控制,对应Tafel斜率为39mV·dec-1。计算不同强度电场下CO2在表面吸附能和氢转移过程反应能垒,发现电场强度增大会使CO2在表面的吸附能和氢转移反应能垒增大,这解释了反应速率与电位的火山型关系和实际Tafel斜率大于39mV·dec-1,验证了文献实验结果。
  3.计算了Co3O4表面存在氧空位时,在表面产生HCOOH的过程。发现氧空位的存在会降低氢还原过程的反应能垒,氢转移过程是反应速度控制步骤,Co3O4纳米薄片氧空位处CO2还原的Tafel斜率极限值为30mV·dec-1,说明氧空位可降低CO2还原反应的Tafel斜率,与已有实验关于Co3O4纳米薄片氧空位含量较高时催化CO2还原的Tafel斜率更低相符。
  4.基于之前计算的反应路径,计算了Ni取代Co3O4纳米薄片中四面体体心位置的钴原子CoTet时的催化性能。发现Ni取代内层的CoTet能够提高催化活性,取代表面的CoTet会降低催化活性。通过实验确定Ni掺杂量较少时,能够提高Co3O4纳米薄片的催化活性,掺杂量继续增加到一定程度反而降低催化活性。计算结果与实验一致表明,Ni掺杂可能是提高Co3O4纳米薄片对CO2还原催化活性的一种有效途径。
[硕士论文] 乔森
环境科学与工程 山东大学 2018(学位年度)
摘要:生物柴油是一种优质可再生绿色生物质能源,具有环保、燃料、润滑三重功效,并且具备便于运输和储存,使用安全以及低温启动性等特性。可以用来生产生物柴油的原材料主要有可食用油脂以及非食用油脂。以均相酸碱作为催化剂的酯交换反应已用于大规模工业化生产生物柴油,但是这种催化剂具有高腐蚀性、分离困难以及并且在使用时会产生大量废水。使用固体碱作为催化剂,不仅可以保证较高的产率,还能避免传统均相催化剂存在的问题,同时在固体碱催化剂的基础上加以磁性,可以保证它得到更好地回收并重复使用。
  本论文共采取了两种原料进行生物柴油制备,分别是大豆油和餐厨猪油,分别将这两种原料甲酯化,随后进行气质联用分析。首先使用大豆油作原料,以天然的石墨粉为载体制备固体碱催化剂生产生物柴油,考察最佳条件并表征催化剂的性能。随后用餐厨猪油模拟稳定代替的餐厨废油,并以此为原材料,分别考察了竹炭、ZrO2和CeO2磁性固体碱催化剂的制备条件和酯交换法生产生物柴油的反应条件,同时还分析了催化剂多次使用后的产率,最后表征了催化剂的相关性质。本论文的主要结论如下:
  (1)通过气相色谱-质谱(GC-MS)分析两种原料甲酯化后所含主要成分,其中,大豆油:棕榈酸甲酯、油酸甲酯、二十烷酸甲酯、反式油酸甲酯、亚油酸甲酯以及顺-11,14,17-二十碳三烯酸甲酯;餐厨猪油:棕榈酸甲酯、油酸甲酯、硬脂酸甲酯、11-十八烯酸甲酯以及9,12-十八碳二烯酸甲酯。
  (2)采用浸渍法合成了石墨粉固体碱催化剂用于大豆油生产生物柴油。通过不同考察因素的对比实验得出以下结论:最高产率可达到92.30%,对应的K2CO3负载量确定为30%,煅烧温度是500℃,煅烧时间是3h,反应温度在70℃,醇油摩尔比为8∶1,催化剂用量为1.5%,并通过催化剂的相应表征对催化剂的作用进行解释。
  (3)通过原位合成法制备磁性竹炭固体碱催化剂K/BC-Fe3O4,采用溶胶-凝胶法合成纳米级别磁性固体碱催化剂K/ZrO2-Fe3O4,用于餐厨猪油生产生物柴油的研究,探究了负载比例、煅烧温度、煅烧时间、酯交换反应温度、醇油摩尔比以及催化剂的使用量对其产率的影响,两种催化剂所对应的最高产率分别是92.58%和90.61%,并分别进行了回收实验,通过5次回收后二者产率均维持在55.00%以上,最后对催化剂进行表征。
  (4)采用软模板法合成介孔材料CeO2,并通过溶胶-凝胶法合成一种新型磁性固体碱催化剂K/CeO2-Fe3O4,用于餐厨猪油生产生物柴油的催化剂,最终得到以下结论:在KOH负载量是40%,煅烧温度确定为300℃,煅烧时间为3h的条件下制备催化剂,酯交换反应温度为60℃,醇油摩尔比为6∶1,催化剂用量为1.50%,酯交换反应时间为3h时,生物柴油的产率最高,为92.02%,通过回收实验可以发现,催化剂经过6次回收后,产率仍然高于82.00%。表征结果表明:合成的催化剂具有超顺磁性的颗粒纳米结构,并且具有较高稳定性。
[硕士论文] 郭丙文
动力工程 山东大学 2018(学位年度)
摘要:我国煤炭储量丰富,但是低阶煤占比较大且利用困难。生物质能作为第四大能源,因其可再生,利用过程中污染物排放少,呈碳中性,在能源的可持续利用中扮演着越来越重要的作用。大量研究表明生物质和煤的共气化可以有效克服各自气化存在的缺陷进而提高气化效率,但是也存在气化产物中目标气化产物含量不高,而焦油含量高等问题。微波加热作为一种新型加热手段,具有特殊的加热特性,已被广泛运用到化工和能源领域,已有研究表明微波热解、气化可以改善传统热化学转化过程存在的缺陷。针对上述问题,本研究选取典型农业废弃物-菌糠和宝日希勒褐煤为原料,以两者的混合物及其混合微波热解半焦为实验对象,分别采用微波加热、电加热方法对混合原料及其混合热解半焦的水蒸气共气化特性进行研究,并对微波和电加热方式下的共气化特性进行了对比分析。
  首先进行了菌糠、褐煤以及两者不同比例混合物的热重实验研究,研究发现添加菌糠对共热解过程有促进作用,其最佳的质量掺混比例为1∶1。添加菌糠可以降低共热解过程的活化能,促使最高失重峰向低温区移动,但是当菌糠掺混比例超过50wt.%时,协同作用逐渐变为抑制作用。通过酸洗菌糠的热重实验证实,对促进热解起决定作用的是菌糠中的Na、K元素。通过求解动力学参数以及线性拟合,表明菌糠、褐煤的单独热解和共热解均属于一级反应。
  热解半焦的微波水蒸气气化实验研究发现,质量比例为1∶1的混合原料微波热解所得半焦的水蒸气气化活性最好,通过BET和SEM分析,原因是半焦制备过程中过高的热解温度易导致活性点位失活以及碳结构的有序化。选取微波功率500W,质量比例为1∶1的混合原料制备得到的热解半焦为原料,考察了微波功率、水蒸气流量、固相停留时间等对其水蒸气气化的影响,结果表明提高微波功率,适当增加水蒸气流量和固相停留时间均可以促进半焦的气化。另外,通过酸洗处理探究了混合热解半焦水蒸气气化过程中的协同作用。结果表明酸洗半焦的水蒸气气化效果较差,原因是酸洗降低了半焦的K、Na含量。此外,也考察了微波功率、水蒸气流量和催化剂等因素对不同比例混合原料水蒸气气化的影响,并与相同操作条件下热解半焦的水蒸气气化特性进行了对比分析,发现微波水蒸气气化时热解半焦比混合原料表现出更好的气化效果。
  为考察不同加热方式对水蒸气气化的影响,探究微波加热对水蒸气气化的特殊作用,进行了电加热条件下混合热解半焦和混合原料的水蒸气气化实验,实验变量包括气化温度、水蒸气流量以及掺混比例等。结果表明电加热下上述工况条件对混合热解半焦和混合原料水蒸气气化的影响规律与微波加热下的水蒸气气化特性类似。通过对比不同加热方式对热解半焦和混合原料气化的影响,发现对于半焦而言,微波水蒸气气化比电热气化更有优势;而对于原料而言,电热气化则表现出更好的气化效果,原因是半焦具有更高的吸波能力。最后,对微波加热下混合原料的分步气化与一步气化进行研究,证实热解挥发物质会造成沉积进而影响碳和水蒸气的反应,进而表现为热解气对原料的水蒸气气化过程有抑制作用。
[硕士论文] 袁也
动力工程及工程热物理;热能工程 南京师范大学 2018(学位年度)
摘要:合成气是一种富氢燃料,作为煤气化技术的产物,主要是由H2、CO组成,还包含N2、CO2、H2O、CH4以及其他高阶碳氢化合物,它的具体成分取决于燃料来源和合成气生产工艺。合成气成分复杂,这阻碍了合成气的广泛应用,给相关燃烧设备的设计和运行带来困难。合成气的主要燃料成分为H2和CO,因此可以有效降低燃烧尾气中SOx的生成,但合成气的绝热燃烧温度高,易生成NOx污染物,目前有关合成气燃烧尾气中NOx排放控制的研究仍在探讨和完善之中。基于这样的研究背景,本文搭建了实验室规模的小型合成气燃烧实验系统并建立了相应的数学模型,通过实验和数值模拟相结合的方法研究了H2/CO扩散火焰的燃烧特性和污染生成情况。主要工作包括以下几个方面:
  通过建立合成气/空气同向轴对称扩散燃烧的实验系统,实验研究了合成气同向轴对称扩散火焰在不同H2/CO比、不同稀释剂种类和不同稀释剂浓度条件下的NO排放特性;通过对同向轴对称合成气扩散火焰的数值模拟,计算了燃料侧添加不同稀释剂的情况下燃烧温度、自由基以及NO的变化,并将NO的数值模拟结果与实验数据比较,取得比较满意的结果,且在此基础上考察了压力对合成气燃烧的影响。实验结果和数值模拟结果表明:增加H2/CO比会使NO的排放指数增加,且在随着压力的增加,NO的排放量也会增加。添加三种稀释剂都会使得合成气火焰峰值温度下降,温度变化幅度由大到小的顺序为:CO2>N2>CH4。CO2和N2稀释可以降低合成气火焰中NO的生成量,但CH4稀释会增加合成气火焰中NO的生成量。
  本文所研究的内容不仅有助于揭示合成气燃烧中NO形成的机理,而且促进了稀释燃烧在控制NOx排放方面的实际应用,为合成气的燃烧应用提供了宝贵的基础数据。
[硕士论文] 乔旭
动力工程及工程热物理 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:生物质能是世界三大可再生能源之一,与太阳能、风能相比,生物质能是最具可运输性、可存储性的新型能源。利用热解液化技术可将热值较低的生物质转化为能源品质高的液体燃油(生物油)。根据生物油精制程度不同,其应用方式不同,而作为液体燃料直接燃烧于燃油锅炉、工业窑炉、燃油涡轮机等设备上是最为经济可行的利用方式。生物油品质较差,燃烧技术得不到市场认可,需要进一步改善生物油燃烧特性,而生物油雾化效果直接影响生物油的燃烧特性。鉴于此,利用离心式喷嘴,通过数值计算和实验方法较为全面地研究了生物油雾化过程及其雾化特性。
  基于两相界面追踪方法VOF(volume of fluid)对生物油及生物油/甲醇混合燃料的一次雾化特性进行了研究,明确喷射流量对流量系数、雾化锥角和液膜厚度的影响。结果表明:喷射流量对雾化锥角及液膜厚度有较大影响,对流量系数影响较小。喷射流量从0.03kg/s增加到0.12kg/s,流量系数增加3.4%,雾化角增加30.6%,而液膜厚度减小22.3%;喷嘴雾化锥角及液膜厚度对生物油甲醇含量变化较为敏感,雾化锥角随甲醇含量的增大呈线性递增,而液膜厚度随甲醇含量的增大呈线性递减。当喷射流量为0.12kg/s,甲醇含量从10%增加到30%时,雾化锥角增大18.4%,液膜厚度减小24.3%,流量系数增大2.7%;应用数值计算结果拟合获得生物油液膜厚度公式。
  采用数值模拟研究了不同喷嘴结构下生物油内流场的雾化特性,考察结构参数对生物油一次雾化特性的影响。结果表明:影响喷嘴雾化特性的主要参数是喷嘴常数及旋流室与出口段直径比,其值过大或过小都会偏离最优雾化效果;旋流室长径比对雾化锥角的影响较大;出口段长径比对液膜厚度和雾化锥角有较大影响,对流量系数的影响较小;收缩室半锥角能够显著影响喷嘴雾化性能;旋流室长径比、出口段长径比及收缩室半锥角分别为0.75、3、30°时生物油雾化性能最好;在经验公式基础上,通过多元线性回归分析得到生物油流量系数公式。
  利用FLUENT数值计算软件和实验测量分别对生物油及生物油/正丁醇混合燃油在外流场的雾化过程进行了分析,对比考察了多种燃油的雾化性能,并探究空气流速对燃油二次雾化的影响。结果表明:当空气流量从3.0m/s增加到5.96m/s时,生物油喷雾贯穿距(STP)和索特平均直径(SMD)基本不变;液滴尺寸概率密度函数(PDF)随生物油喷射位置的变化趋于正态分布;随着空气流量的增加,在不同的喷射位置液滴尺寸峰值降低。生物油/正丁醇混合燃油相较于生物油来说,其黏度低,表面张力小,因而呈现出不同的雾化性能。提高正丁醇比例可增加雾化贯穿距,同时减小液滴索特平均直径;但生物油中正丁醇含量超过15%时,液滴直径基本相似,说明添加过多的正丁醇对改善生物油雾化性能作用较小。
[博士论文] 马善为
热能工程 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:生物质能具有资源丰富、环境友好等特点,因而受到广泛重视和关注。热解液化技术可以将生物质转化成气体、固体和液体产品,是一种具有较好发展前景的生物质能利用方式。然而,截至目前,热解液化技术还未真正走向市场化应用,其原因之一是因为热解液化技术的主要产品生物油具有水分高、热值低、腐蚀性较强和稳定性较差等缺点,和汽/柴油等化石燃料相比,不具有竞争性。此外,生物油成分复杂,包含酸、醛、酮、呋喃和酚类等数百种物质,分离提纯难度大,限制了其作为化工原料使用。研究表明,通过热解气分级冷凝技术设置一系列温度不同的串联冷凝器,利用热解气组分之间露点的不同,可以得到多种不同的生物油,提高单级生物油的组分富集程度,降低单级生物油的复杂性。基于此背景,本文开展了以下两方面研究:
  1、生物质热解气和生物油的组成与性质研究,热解气模型化合物的建立。
  通过Py-GC/MS对稻壳、核桃壳、马尾松针和毛竹的主要热解产物进行了分析,同时研究了预处理和实验条件对毛竹热解产物的影响。结果表明:四种原料的热解产物均含多种高附加值化合物,如糠醛、2(5H)-呋喃酮、甲基环戊烯醇酮、愈创木酚、4-乙烯基愈创木酚等,且它们的主要热解产物种类相似,但各组分含量不同。稻壳热解产物中2,3-二氢苯并呋喃和4-乙烯基愈创木酚含量较高;核桃壳热解产物中酚类产物均具有较高含量,尤其是愈创木酚、4-甲基愈创木酚、4-乙烯基愈创木酚、异丁香酚等;马尾松针热解产物中乙酸、羟基丙酮等含量较高;毛竹热解产物中乙酸、羟基丙酮和2,3-二氢苯并呋喃的含量很高。此外,马尾松针热解产物中具有一些独有成分,如吡咯、柠檬烯等。预处理可以显著改变生物质热解产物的组成;水洗可使乙酸、羟基丙酮等产物含量下降,酚类产物含量上升;酸洗促进脱水反应的发生,使糠醛、左旋葡聚糖等产物含量上升;碱洗可以促进木质素的热解,使酚类物质含量上升。热解温度越低,热解产物越简单,产率越低;热解温度越高,产物越复杂。不论热解温度高低,延长热解时间均有利于产物生成,但高温所需的热解时间较短。
  通过GC/MS和Py-GC/MS对生物油和经过高温老化的生物油的主要组分进行了分析,测量和分析了生物油的主要理化性质。此外,利用TG-FTIR分析了生物油的热失重特性。结果表明:不同的检测方式对生物油组分检测结果具有一定的影响。GC/MS检测生物油的成分较为全面,而Py-GC/MS对于易挥发组分检测效果较差,但是对酚类的检测结果较好。生物油和热解气成分有明显差异,生物油中醛、酮类等性质较为活泼的成分含量较低,取而代之,其成分中包含较多的缩醛类物质。老化生物油的小分子醛类、酮类、呋喃类产物含量减小,酚类和部分酯类含量上升。生物油和老化生物油的热失重过程均可以分为三个阶段,即小分子物质如甲醇和水等的蒸发阶段、酚类等重质组分的蒸发和热解阶段和焦炭的形成阶段。此外,添加甲醇对于生物油的稳定性具有较好的促进作用。
  根据热解气和生物油的成分分析结果,制定一系列原则选取特征组分,建立了核桃壳生物油的特征组分模型。结合不可凝气的定量分析结果,建立了核桃壳热解气的29组分特征模型,并分析了其物性测量或估算方法。
  2、热解气模型化合物的分级冷凝研究与生物质热解分级冷凝研究。
  以苯酚、糠醛、乙酸、水、甲醇和氮气为热解气模型化合物进行模拟和实验研究,其结果表明:可冷凝组分在冷凝器中按照其沸点大小发生凝结,但是凝结温度小于沸点。冷凝温度较高,有利于苯酚、糠醛等沸点较高产物的富集,冷凝温度较低,则有利于甲醇的富集。冷凝器结构会影响组分的富集,直形冷凝管对甲醇、水等低沸点组分的富集效果较好,而球形冷凝管对糠醛、苯酚等沸点较高的组分富集效果较好。
  建立了生物质固定床热解三级冷凝小试装置,对稻壳和核桃壳进行了热解分级冷凝研究,其结果表明:热解温度对产物的产率和液体产物成分影响较大,提高热解温度可以增加酚类产物含量,但过高的热解温度会降低愈创木酚等产物的含量。冷凝温度对生物油分布影响较大,载气流量对产物影响较小。两种原料在相同条件下的组分富集规律一致,即高温段富集了酚类产物,中温段富集了酸类和水,低温段富集了呋喃类和烃类产物。
  建立了生物质热解四级冷凝中试装置,对稻壳和核桃壳进行了热解分级冷凝研究,其结果表明:当四级冷凝温度分别为220、105、70、20℃时,稻壳热解分级冷凝获得的一级生物油为粘稠黑色物质,常温下凝固;二级生物油水分较低,热值、粘度较高且酚类含量较高,适合用作化工原料提取酚类物质;三级生物油水分含量最高,酸性最强,可用作木醋液或提取乙酸;四级生物油水分较低,热值较高,酸性最弱且含有一些高热值的芳香烃,可用作液体燃料。而对核桃壳热解研究时,控制四级冷凝温度分别为70、30、20、20℃,一级生物油的水分含量很高,超过液体产物总水分的80%;二级和三级生物油的物理性质和元素组成较为相似,其水分、热值、粘度和pH值均适中,适合用作液体燃料;四级生物油的水分最低,热值最高,酸性最弱且酚类含量最高,可用作液体燃料或化工原料。
[硕士论文] 林浚铭
环境工程 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:活性污泥是量大面广的大宗固体废物,如不妥善处置则会带来巨大的环境危害。脱水是活性污泥处理处置中的关键步骤,活性污泥经脱水后体量仍较为庞大,通常采用干化技术对其进一步减容,而后进行资源化利用。本文采用微波及微波协同化学调理剂改善活性污泥脱水性能,结合浙江省建德市乡镇污水厂污泥处理处置的具体情况设计污泥干化设施,并以干化污泥与木屑为原料制备生物质燃料,以期为活性污泥处理和资源化利用提供一种简单、安全、高效的途径。
  微波能够改善活性污泥的脱水性能,优化参数为:7W/mL、100s。微波辐射能增大活性污泥絮体,抵消因溶解态胞外聚合物(SB-EPS)和疏松结合态胞外聚合物(LB-EPS)增多产生的不利影响。微波协同氯化铁(FeCl3)、聚合氯化铝(Poly Aluminum Chloride,PAC)和壳聚糖(Chitosan,CTS)均能增强活性污泥的脱水性能,其中以微波协同氯化铁的效果为佳,且先投加调理剂后微波辐射的调理(调理剂+微波)效果优于先微波辐射后投加调理剂的调理(微波+调理剂)效果,脱水效果的改善得益于活性污泥絮体的增大以及EPS的减少。微波调理的活性污泥(干基)热值随着微波辐射时间的增长逐渐降低,而微波协同氯化铁调理后的活性污泥(干基)热值随着氯化铁投加量的增加先增加后减少,热值与活性污泥中SB-EPS和LB-EPS的含量呈负相关。
  通过对比转盘式干化、带式干化、桨叶式干化、太阳能干化及卧式薄层干化等工艺,综合考虑投资、能耗、二次污染、操作特性及运行费用,选用诺曼中低温带式干化工艺干化污泥,设计了活性污泥干化设施,处理规模为除水13.2t/d。调试表明,干化设施运行中出料污泥含水率基本达到20%以下,除水率达到89.3%左右,运行费用为128.2~138.9元/t含水率70%污泥。
  生物质燃料的抗破碎强度及松弛密度随着成型压力和活性污泥占比的增加而增加,物料含水率控制在15~20%之间较为合适,成型压力及物料含水率显著影响抗破碎强度,而成型压力及活性污泥占比显著影响松弛密度。热重分析表明,生物质燃料燃烧阶段划分依赖活性污泥占比,不同活性污泥占比(0%占比除外)的生物质燃料均有水分析出阶段、低温挥发分的析出和燃烧阶段,无机盐的分解阶段;活性污泥占比≤40%时具有残留挥发分以及固定碳的析出和燃烧阶段。生物质燃料的综合燃烧性能随着木屑占比的增加逐渐提高,活性污泥的加入可以改善生物质燃料的着火性能,合理的活性污泥混合木屑工艺和配方能够制得燃烧性能较好的生物质燃料。
  生物质燃料经燃烧后,炉渣中的Ni、Pb、Zn、Cu、As、Cr的生物有效态的含量大幅度降低(除As外),残渣态的含量显著增加,其迁移转化能力和生物有效性大幅度降低。炉渣的重金属浸出毒性低于国家标准,适用于卫生填埋处置。
  总之,采用微波协同化学调理剂强化活性污泥脱水,脱水污泥经干化后混合木屑制备生物质燃料是一种切实可行的污泥处理和资源化方式。
[硕士论文] 孙浩
供热、供燃气、通风及空调工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着国民经济的快速发展,能源燃料在利用过程中的火灾安全性问题也日益突出。液体燃料(如汽油、柴油以及煤油等)在生产、储存、运输及应用过程中,往往由于事故泄漏会导致形成油池火灾。而相对于传统意义上的油池火(即油料铺满整个油池表面),实际火灾场景中往往会受到障碍物的影响,导致泄漏燃料环绕分布在障碍物周围,油池中间形成无燃料区域,这类燃烧模型可看作环形油池火。环形油池火是一种典型的火灾模型,具有较大的热辐射危害性,容易对周围环境造成重大经济损失和人员伤亡,如浮顶油罐火灾和储油罐围堰火灾,这也暴露出目前消防在此类事故中的应急处置方面仍存在许多不足。因此,深入分析环形油池火灾事故形成机理及燃烧特性,将有利于火灾风险评估及消防安全,促进能源的安全利用。
  为了深入探究环形庚烷油池火的燃烧行为特征,本文设计了5种不同特征尺寸的环形燃烧器,其内外半径Rm*Rout分别为0mm*150mm、50mm*160mm、100mm*180mm、150mm*212mm和200mm*250mm,所有油池的等效面积均为0.071m2。实验中利用电子天平、数字摄像机和K型热电偶分别测量出燃烧速率、火焰高度及羽流中心线温度等燃烧参数,并记录下火汇聚的演变过程。通过改变环形油池内外径大小、中间空气流卷吸、液体燃料层厚度以及中间障碍物高度等工况条件,进一步揭示了不同环境条件下环形油池火的典型燃烧参数和火汇聚现象的变化规律。本文的研究工作具体如下:
  研究揭示了中间空气流卷吸对环形油池火燃烧特性的影响规律。首先,根据环形油池火的演变图像详细描述了火焰变化过程,对比分析了Wang等人的研究结果,发现环形油池火的燃烧阶段会受到油池内外径尺寸的影响。其次,重点揭示了中间空气流卷吸对燃烧速率、火焰高度和羽流中心线温度的影响机理,并基于热量传递理论分析,建立了典型燃烧参数与环形油池内外径(Din和Dout)之间的线性拟合关系。最后,给出了火汇聚形成机理的详细解释,并提出了火汇聚开始时间同环形油池内外径之比Din/Dout的相关预测模型。
  研究揭示了液体燃料层厚度对环形油池火燃烧特性的影响规律。实验中设定的燃料厚度分别为10mm和20mm。首先,比较分析了环形油池火在两种燃料厚度下的燃烧速率和火焰图像变化趋势,得到了普通油池A和环形油池B、C、D、E之间不同的燃烧阶段演变规律,提出了最大燃烧速率mmax同燃料厚度d和环形油池内外径比值Din/Dout乘积的关系式。其次,通过对比研究不同燃料厚度下的火焰高度值的差异性,建立了最大火焰高度Hf,max和d·Din/Dout的预测模型,并揭示了不同高度下最大中心线温度的分布规律。最后,基于火焰高度、火焰倾斜角以及环形油池内外径之间的几何关系,构建了火汇聚形成的临界条件,并进一步得到了火汇聚开始时间与Din/Dout之间的线性方程。
  研究揭示了中间障碍物尺寸对环形油池火燃烧特性的影响规律。首先,简单分析了燃烧火焰、中间障碍物、环形油池壁以及液体燃料之间的热量平衡关系,着重研究了在不同障碍物高度下环形油池火的火焰形态和燃烧速率变化特征,并基于此分析结果推断出燃烧过程的阶段划分。其次,深入探究了燃烧过程中的典型燃烧速率和火焰高度等参数的变化特征。最后,综合考虑环形油池内外直径和障碍物高度的共同影响,绘制了火汇聚区域分布图,并利用三角形边长定律进一步推导出中间障碍物作用下火汇聚形成的临界条件。
[硕士论文] 谢瑞瑞
环境工程 天津工业大学 2018(学位年度)
摘要:生物质作为唯一可再生的有机碳资源,具有来源丰富,价格低廉,绿色环保以及可再生等优点,是替代石油生产燃料和化学品的理想选择。其中,糠醛和5-羟甲基糠醛(HMF)是两种重要的生物质基平台分子,可以通过不同的基元反应制备具有高附加值的平台分子下游化学品。本文主要分为以下几个部分:
  第一章主要介绍了生物质和平台分子的概念以及目前生物质转化制备燃料的发展状况;接着详细介绍了平台分子糠醛和HMF的制备以及各自转化成为化学品或者燃料分子的最具代表性的研究进展;最后,简单介绍了本文所应用的催化体系及研究进展。
  第二章介绍了平台分子糠醛通过自身碳-碳偶联反应制备糠偶姻的方法。糠醛来源广泛且能被转化成各种化学品和燃料前体。反应使用的是醋酸根噻唑类离子液体。这类离子液体可以在反应体系中自身形成卡宾催化剂,实现糠醛自身增碳偶联,获得了最高93.02%糠偶姻产率。考察了不同溶剂对反应的影响,发现在无溶剂条件下该反应就可以得到很高的收率。同时,研究了不同噻唑类离子液体对反应产率的影响,发现噻唑环上的基团不同,离子液体的催化活性会产生很大的差异。
  第三章介绍了一种离子液体苯并咪唑硫酸氢盐的合成方法,并对其结构进行了表征。将合成的苯并咪唑硫酸氢盐离子液体用于催化降解壳聚糖制备5-HMF的研究中,并优化了反应条件,探索了反应温度、催化剂用量、反应时间和溶剂对反应的影响。最终找到了苯并咪唑硫酸氢盐催化壳聚糖制备5-HMF的最优反应条件,HMF最高产率为29.1%。与传统方法相比,该方法具有操作简单、催化剂可以回收利用、环境友好等特点。
  第四章对全文进行了总结。
  综上所述,本文主要以平台分子糠醛研究对象,发展了新型噻唑类卡宾催化体系实现了平台分子的自身偶联反应,构建了新型的碳碳键,研究了不同催化剂对反应活性和选择性的影响规律,拓展了生物质基平台分子的转化和应用。
[硕士论文] 庞明飞
化学工程 北京化工大学 2017(学位年度)
摘要:在传统化工行业中,水煤浆是煤化工企业生产过程中的主要原料,用水煤浆作为燃料和原料有利于煤炭高效清洁综合利用,节约石油、天然气等稀缺资源。煤炭气化技术是现在煤基化工行业的根基。气化用水煤浆工艺是煤化工产业链中的前端工艺,加大对煤制浆工艺和技术的研发及应用改造,对煤化工行业的发展起着助推作用。
  传统水煤浆生产工艺过程是将煤块通过机械研磨、加水和添加剂,再经棒磨机研磨成煤水两相流浆体。在煤浆制备过程中,不同的煤质掺配比例、煤粉颗粒的粒度分布、表面活性剂的使用等,对水煤浆浆体自身的粘度、浓度等成浆特性有非常明显的影响。
  本文主要从煤质分析、调整煤种掺配方面入手,对褐煤、长焰煤的成浆特性进行了分析,通过二者不同比例的掺配混合制浆试验,得到了比较可靠的煤炭掺配比例。通过实验室高压均质装置制得高浓度水煤浆,并对高浓煤浆和分级研磨工艺煤浆进行特性分析,比较了两者的优缺点,按比例进行掺混试验。通过不同品质的煤浆掺混配比试验及数据分析,制得比较适合气化应用的高品质的水煤浆产品。
  采用双峰级配方法调整水煤浆粒度分布,运用分级研磨技术提高了水煤浆含微粒子比例,可以使粒度分布得到明显改善,起到提高煤浆浓度的作用。
  本文对原添加剂进行了考察,分别以天津双盛公司萘系添加剂和渭南木质素系添加剂进行了稳定效果试验分析,并对两系添加剂进行了复配试验。复配之后的新型添加剂既能够提高煤浆的成浆浓度,又可以降低水煤浆自身的粘度,能够最大程度的满足高品质水煤浆所需要求。
  通过煤质分析、煤种掺配试验分析、高浓煤浆的实验室制备和品质分析、高浓煤浆和棒磨煤浆的掺混试验分析等一系列研究,最终得到稳定性、流变性均符合预期,且浓度在63.4%左右的高品质煤浆。并进一步通过对添加剂的分析研究,成功获得适合该高品质煤浆的复配添加剂,提高了气化用高品质煤浆的稳定性,降低了其粘度指标。最后依据两种煤浆的配比数据,对水煤浆生产的工艺路线进行了增加副线的优化设计。
[硕士论文] 滕文文
动力工程 广西大学 2017(学位年度)
摘要:随着能源消耗的不断加剧,生态环境的不断恶化,寻求新型的、有前景的柴油代替燃料显得至关重要。松油作为一种新型可再生代替燃料,在国内外引起了极其广泛的兴趣。然而由于松油的十六烷值低,含氧量少,柴油中添加松油易引起爆震和效率低等问题,并且对碳烟颗粒的氧化能力受限。聚甲氧基二甲醚(PODE)因其高的十六烷值、挥发性、含氧量以及降soot潜力等特性而备受关注。而燃油雾化质量的好坏直接影响发动机的性能和排放。因此,本文基于可视化定容燃烧弹试验研究喷油压力、环境背压、喷孔直径对纯柴油(D100)、柴油中添加20%松油(PD20)、松油/柴油混合燃料中添加10%、20%PODE3-4(PDP10、PDP20)四种燃料的宏观喷雾特性的规律的影响。同时在四缸柴油机实验台架上进行不同负荷对发动机燃用四种燃料时的性能、燃烧以及排放特性的规律变化的试验研究。
  试验结果显示:喷油压力的提高能够改善燃油的雾化蒸发,四种燃料的喷雾贯穿距、喷雾体积和边界气体卷吸量均随喷油压力的升高呈现增加的规律变化,而喷雾前锋面速度呈现喷雾前期波动剧烈,后期趋于平稳的规律变化。在相同的喷油压力下,在D100中添加松油后,喷雾贯穿距增大,在PD20中添加PODE3-4后进一步增大,而喷雾体积和边界气体卷吸量并未呈现相一致的规律变化。提高环境背压,四种燃料的喷雾贯穿距、喷雾体积和边界气体卷吸量均减小,而喷雾锥角呈现增大的趋势。喷雾前锋面速度呈现先急剧减小后缓慢减小再至稳定的规律变化。四种燃料的喷雾贯穿距、喷雾锥角、喷雾体积和边界气体卷吸量均随喷孔直径的增大而增大。
  与纯柴油相比,在D100中添加松油后,缸内最大压力峰值和放热率峰值升高,BTE明显升高;在PD20中添加PODE3-4后,缸压、放热率峰值和BTE进一步升高。在中低负荷(<1.6MPa)时,PD20、PDP10和PDP20的滞燃期缩短,MPRR升高。随着BMEP的升高,四种燃料的BSFC降低,BTE升高。在0.4MPaBMEP工况下,在D100中添加松油后CO、HC和NOx的生成量增大,soot排放降低;在PD20中添加PODE3-4后CO、HC排放明显改善。四种燃料的核态和聚积态颗粒物数浓度峰值随BMEP的升高而降低。当BMEP<1.6MPa时,在PD20中添加PODE3-4能够改善核态颗粒物和sub-50nm颗粒物的排放。当BMEP为1.6MPa时,在PD20中添加PODE3-4能够改善聚积态颗粒物排放。在任意BMEP下,四种燃料的质量数占总颗粒质量数浓度的比例均很小。
  (已选择0条) 清除
公   告

北京万方数据股份有限公司在天猫、京东开具唯一官方授权的直营店铺:

1、天猫--万方数据教育专营店

2、京东--万方数据官方旗舰店

敬请广大用户关注、支持!查看详情

手机版

万方数据知识服务平台 扫码关注微信公众号

万方选题

学术圈
实名学术社交
订阅
收藏
快速查看收藏过的文献
客服
服务
回到
顶部