褐煤低温氧化过程水分迁移对热质传递的作用机制及界面稳定性
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51674256
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0409.矿物工程与物质分离
- 结题年份:2020
- 批准年份:2016
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2017-01-01 至2020-12-31
- 项目参与者:吴国光; 褚睿智; 姚菁华; 万永周; 贺琼琼; 马少莲; 高明强; 刘亚军; 闫远方;
- 关键词:
项目摘要
Lignite, as abundant energy resource in our country,has high spontaneous combustion tendency because of its high moisture content, developed pore structure and rich surface active structure, which seriously limits the application of lignite. The moisture has complex influence on low-temperature oxidation of lignite. This project aims to establish the basic structural unit in the process of low-temperature oxidation of lignite according to quantum chemistry theory, and on the basis of this basic structural unit to study the effect of moisture migration on the surface active structure and interface stability of lignite. The laws of moisture migration on the process of low-temperature oxidation of lignite in the aspect of heat-mass transfer will be researched. And then, heat transfer model of the co-reaction of moisture and active structure in the process of low-temperature oxidation of lignite based on the influence of moisture on transfer of oxygen and small molecular gas will be deeply discussed, the reaction mechanism of oxygen and small molecular gas transfer will be obtained on the condition of moisture migration, and the dynamic model of oxygen diffusion in coal pore under different moisture content will be established. Based on the mathematical models of oxygen diffusion in coal, oxygen seepage, exothermic and dissipated heat of coal, et al., the shortest spontaneous combustion period of the lignite under different moisture content will be forecasted. This project systematically studies mechanism of moisture migration in the process of low-temperature oxidation of lignite, which has definitely significance for storage, transport and application of lignite.
我国褐煤储备资源丰富,其含水量高、孔隙结构发达和表面活性结构丰富,易发生自燃,限制了褐煤的应用,其中水分对褐煤的低温氧化影响较为复杂。本项目拟以量子化学理论构建褐煤低温氧化过程基本结构单元,研究水分变化对表面活性结构和界面稳定性的作用规律;从热质传递方面研究水分迁移对褐煤低温氧化过程影响规律,以水分-活性结构协同作用下氧化反应的热效应建立煤低温氧化过程的传热模型;研究水分对煤低温氧化过程中氧气传递和小分子气体产物传递的影响,获得在水分迁移作用下氧气和小分子气体传递对煤氧结合的作用机制,建立在不同含水量煤样孔道中氧气扩散传质动力学模型;通过建立煤氧扩散、氧气渗流和煤放热散热等煤低温氧化过程数学模型,对不同水分含量煤体最短自燃发火期进行预测。本项目系统研究褐煤中水分迁移对褐煤低温氧化过程的影响规律和作用机制,对于褐煤的储存、运输、利用以及防止煤的自燃具有一定的指导意义。
结项摘要
我国褐煤储备资源丰富,其含水量高、孔隙结构发达和表面活性结构丰富,易发生自燃,限制了褐煤的应用。本项目从水氧界面特性、热量传递、质量传递和煤自燃过程数学模拟四方面开展了相关研究,深入研究了水分对褐煤低温氧化的影响。主要研究结论如下:.(1)水会阻碍氧气的物理吸附,使吸附量减少,但会增加氧气的吸附热,促进氧气在羟基和羧基上的吸附作用。羟基和羧基在水分作用下的低温氧化反应起始路径是一个相互促进、互相转化的动态循环作用机制;(2)不同含水率煤样的氧气扩散系数与煤样的分形维数呈正相关。吸氧增重阶段的活化能相比于水分蒸发及气体脱附阶段活化能来说有大幅度的降低,并且指前因子至少降低了5个数量级。这说明煤氧吸附及反应更容易进行,但是反应速率却有大幅度的降低。(3)煤低温氧化过程中H2O的释放对煤氧复合反应速率有显著的影响。在缓慢氧化阶段,水分主要表现为促进作用;在煤氧反应后期的加速氧化阶段和剧烈氧化阶段,水分主要表现为抑制作用;(4)通过对煤低温氧化过程的BP神经网络进行设计、训练和调用,利用其对煤低温氧化过程的温度场和气体浓度场进行模拟及预测,预测值和实验测定值非常接近,氧气浓度、温度和CO浓度的平均相对误差都在实际许可范围内。(5)以本项目为依托,已发表学术论文9篇,申请发明专利7项,其中已授权4项,培养研究生12名。
项目成果
期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
Oxidation behavior of the supercritical water on the ternary Ni-W-P coating
超临界水对三元Ni-W-P涂层的氧化行为
- DOI:10.1016/j.cej.2019.04.011
- 发表时间:2019
- 期刊:Chemical Engineering Journal
- 影响因子:15.1
- 作者:Ren Lu;Cheng Yanhai;Wang Shuai;Meng Xianliang;Qin Qiang;Yang Jinyong
- 通讯作者:Yang Jinyong
Nonequilibrium Molecular Dynamics Simulations of Coal Ash
粉煤灰的非平衡分子动力学模拟
- DOI:10.3390/en14010011
- 发表时间:2020
- 期刊:Energies
- 影响因子:3.2
- 作者:Shi Yu;Ruizhi Chu;Xiao Li;Guoguang Wu;Xianliang Meng
- 通讯作者:Xianliang Meng
Synergistic mechanism of CO2 and active functional groups during low temperature oxidation of lignite
褐煤低温氧化过程中CO2与活性官能团的协同机制
- DOI:10.1016/j.fuel.2020.118407
- 发表时间:2020
- 期刊:Fuel
- 影响因子:7.4
- 作者:Gao Jing;Chu Rui-zhi;Meng Xian-liang;Yang Jian-yun;Yang De-guang;Li Xiao;Lou Wen-tao
- 通讯作者:Lou Wen-tao
The effect of PTFE addition on mechanical and anti-corrosion properties of coating of heat exchangers
添加PTFE对换热器涂层机械性能和防腐性能的影响
- DOI:10.1002/mgg3.1603
- 发表时间:2021-12
- 期刊:Materials Research Express
- 影响因子:2.3
- 作者:Barroso-Gil M;Olinger E;Ramsbottom SA;Molinari E;Miles CG;Sayer JA
- 通讯作者:Sayer JA
DFT studies of adsorption properties and bond strengths of H2S, HCN and NH3 on Fe(100)
H2S、HCN和NH3在Fe(100)上的吸附性能和键合强度的DFT研究
- DOI:10.1016/j.apsusc.2019.144232
- 发表时间:2020
- 期刊:Applied Surface Science
- 影响因子:6.7
- 作者:Ren Lu;Cheng Yanhai;Shao Rui;Meng Xianliang;Yang Jinyong;Wang Qingqing
- 通讯作者:Wang Qingqing
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- 作者:张文玉;吴国光;孟献梁;褚睿智
- 通讯作者:褚睿智
Gemini 型分散剂助剂对低阶煤制浆性能的影响
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:中国矿业大学学报
- 影响因子:--
- 作者:苗真勇;李婷婷;孟献梁;褚睿智
- 通讯作者:褚睿智
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