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《华中科技大学》 2011年
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燃煤细微颗粒物生成特性与炉内控制的研究

周科  
【摘要】:电厂燃煤过程中可吸入颗粒物,尤其是富含有毒痕量元素的细微颗粒物的排放,不仅会造成锅炉的沾污和腐蚀,影响锅炉的安全运行和换热效率,还会给人类健康和生态环境带来严重的危害。为此,本文开展了燃煤过程细微颗粒物生成和炉内控制的研究。 本文首先对湿法烟气脱硫燃煤电厂锅炉进行现场采样,研究了实际锅炉燃煤颗粒物的排放特性;然后,在实验室的沉降炉台架上,开展了O2PN2和O2/CO2条件下燃煤颗粒物的生成特性和不同矿物元素组成煤粉燃烧时颗粒物的生成特性的研究;基于煤中矿物元素的相互作用会影响燃煤过程细微颗粒物生成特性的思路,本文最后分别开展了添加高岭土燃烧和混煤燃烧减少燃煤细微颗粒物生成的研究。主要内容如下: 通过对两台带有WFGD装置的电厂燃煤锅炉进行颗粒物采样,发现该电厂颗粒物排放呈三模态分布,细模态颗粒物主要由Na和Mg元素组成,中间模态和粗模态颗粒物则主要由Si和Al元素组成。运行负荷增大,燃煤锅炉PM10的生成浓度越高。颗粒物随烟气进入WFGD后,由于外来的Ca和S的转化,超细颗粒物浓度增加,而粗颗粒物由于物理洗涤作用浓度减少。 将煤粉在不同O2浓度的O2/N2和O2/CO2条件下,进行沉降炉燃烧收集颗粒物实验,并分别采用LPI和SMPS-APS进行颗粒物取样,通过研究发现,O2/CO2燃烧条件下,燃煤细微颗粒物的峰值粒径可能减小。相同O2浓度含量下,O2/CO2与O2/N2燃烧条件相比,PM1-10和PM1的生成浓度减少。O2/CO2燃烧条件下,随着O2浓度的增加,PM1-10的生成浓度逐渐增大,而PM1的生成浓度呈先减少后增大的规律,这是由于在O2/CO2燃烧条件下,随着O2浓度的增加,矿物质的气化受温度和还原性气氛两个因素的共同制约,呈现一个先减少后增大的趋势。应用SMPS-APS联用进行颗粒物采样,小粒径颗粒物的数目占总数目的绝大部分,颗粒物的数目浓度在0.05-0.1μm范围内呈现一个峰值,并在1μm附近存在一个拐点。 具有不同矿物元素组成的高Na煤、高K煤、分密度分粒径煤粉以及黄铁矿在不同条件下进行沉降炉燃烧收集颗粒物实验。实验发现,高Na煤和高K煤在900℃和1100℃燃烧时,经气化凝结生成的硫酸盐(Na2SO4/K2SO4)是PM1的主要组成成分,且硫酸盐(Na2SO4/K2SO4)凝结成核的平均粒径在0.5gm左右。当燃烧温度升高到1300℃时,PM1生成减少,碱金属元素Na/K元素在气化过程中的存在形式发生改变,大量以的氢氧化物(NaOH/KOH)的形式存在,这些碱金属的氢氧化物容易与煤中硅铝酸盐等发生化学作用,最终转化为PM10+,而剩下以气态形式存在的Na2SO4/K2SO4以及其它硫酸盐/氧化物将凝结成核形成PM1,PM1的峰值粒径在0.2-0.3μm左右。煤粉密度、粒径直接影响煤中矿物分布和燃煤过程颗粒物的生成特性。低、中密度煤粉主要以内在矿物为主,而高密度煤粉主要以外在矿为主。低密度煤粉对PM1的贡献最大。相同粒径条件下,密度越高,PM1生成越少。除高密度小粒径煤外,其它分密度分粒径煤粉燃烧生成的PM1均高于原煤燃烧生成的PM1,这揭示了煤中矿物之间交互作用的存在会影响燃煤细微颗粒物的生成。黄铁矿燃烧对PM1的生成有重要贡献。 对原煤、高Na煤和高K煤进行添加高岭土燃烧实验,通过对比添加高岭土燃烧前后生成的颗粒物的质量粒径分布,生成浓度和元素组成等分析发现,原煤添加高岭土燃烧后,细微颗粒物的峰值粒径减小。燃烧条件的改变对高岭土燃烧减少细微颗粒物的生成有影响。在O2/N2燃烧条件下,添加高岭土燃烧后PM1和PM1-10生成浓度的减少比例均随温度升高呈现一个先增大后减小的规律。1100℃燃烧时,高岭土对PM1生成的抑制作用最强。原煤添加高岭土燃烧后,煤中矿物元素Ca和Fe因与高岭土发生物理化学反应,减少了向PM1的转化,是添加高岭土燃烧后PM1生成浓度减少的主要原因。在O2/N2条件燃烧下,高Na煤添加高岭土在900℃燃烧时,PM1生成减少比例最大;高K煤添加高岭土在温度为1100℃燃烧时,PM1生成减少比例最大。煤中易气化元素的组成对添加高岭土燃烧减少PM1生成的最佳反应温度的选择有重要影响。 将具有不同矿物组成的褐煤和烟煤进行不同混合比例和不同燃烧气氛下的沉降炉燃烧实验,研究结果表明,混煤燃烧过程中,褐煤和烟煤中矿物的交互作用抑制了PM1的生成。煤粉混合比例对PM1生成的抑制程度有重要影响,在本实验研究中,当褐煤与烟煤的混合比为7:3时,PM1的生成所受抑制程度最大。02/C02气氛对混煤燃烧过程中颗粒物的生成特性有影响,相比于O2/N2燃烧气氛,02/C02燃烧气氛下,混煤燃烧后矿物交互作用减弱,PM1的生成所受抑制程度下降。混煤后PM1中的Ca、Fe元素的浓度和质量百分数减少,而PM10+中Ca、Fe、Si、Al元素生成浓度增多,烟煤中所含的大量硅铝酸盐与褐煤燃烧过程中产生的Ca、Fe等易气化元素的交互作用是混煤燃烧后PM1生成减少的主要途径。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TK16

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【引证文献】
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1 纪明俊;高灰熔点煤燃烧细微颗粒物生成及控制实验研究[D];安徽理工大学;2013年
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1 郝瑞敏;中国电动自行车产品机会研究[D];清华大学;2012年
【参考文献】
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1 袁青青;马卫华;张强华;钟秦;常卫民;司蔚;;火电厂排烟中颗粒物及多环芳烃的研究[J];电力环境保护;2007年03期
2 周科;徐明厚;于敦喜;姚洪;温昶;李琳;;O_2/N_2与O_2/CO_2条件下燃煤颗粒物的生成特性研究[J];工程热物理学报;2009年06期
3 赵承美;孙俊民;邓寅生;鲁静;;燃煤飞灰中细颗粒物(PM_(2.5))的物理化学特性[J];环境科学研究;2004年02期
4 ;Characteristics and composition of particulate matter from coal-fired power plants[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2009年06期
5 赵永椿;张军营;刘洪涛;田季林;李扬;郑楚光;;O_2/CO_2循环燃烧方式下矿物元素蒸发特性的热力学研究(英文)[J];燃料化学学报;2006年06期
6 杨复沫,马永亮,贺克斌;细微大气颗粒物PM_(2.5)及其研究概况[J];世界环境;2000年04期
7 刘建忠,范海燕,周俊虎,曹欣玉,岑可法;煤粉炉PM_(10)/PM_(2.5)排放规律的试验研究[J];中国电机工程学报;2003年01期
8 岳勇,陈雷,姚强,李水清;燃煤锅炉颗粒物粒径分布和痕量元素富集特性实验研究[J];中国电机工程学报;2005年18期
9 周科;徐明厚;于敦喜;姚洪;温昶;;黄铁矿燃烧时亚微米颗粒物的生成特性[J];中国电机工程学报;2009年23期
10 米建华;我国火电行业资源利用分析[J];中国电力企业管理;2005年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 隋建才;燃煤过程中亚微米颗粒形成与排放的研究[D];华中科技大学;2006年
2 于敦喜;燃煤细微颗粒物的模态识别及其形成机理[D];华中科技大学;2007年
【共引文献】
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1 史鑫;郑晓明;;微油点火技术在1 036 t/h锅炉点火器改造上的应用[J];安徽电力;2009年02期
2 魏玉香;银燕;杨卫芬;芮冬梅;杭维琦;;南京地区PM_(2.5)污染特征及其影响因素分析[J];环境科学与管理;2009年09期
3 张展毅;李丰果;杨冠玲;李仪芳;曾凡进;曾立民;;大气颗粒物浓度自动监测仪器的研制及性能比对测试[J];北京大学学报(自然科学版);2006年06期
4 张东平;刘廷凤;张方;刘献锋;;火电厂烟气汞形态转化机理及控制方法[J];电力科技与环保;2010年03期
5 蒋周进;陈华安;;1025t/h锅炉气化小油枪点火及稳燃技术的应用与试验[J];电力设备;2006年05期
6 颜金培;杨林军;鲍静静;;湿法脱硫烟气中细颗粒物的变化特性[J];东南大学学报(自然科学版);2011年02期
7 赵海波;郑楚光;;静电增强湿式除尘器的优化运行[J];动力工程;2007年06期
8 齐立强;原永涛;史亚微;;燃煤烟气中的SO_3对微细颗粒物电除尘特性的影响[J];动力工程学报;2011年07期
9 鲁静;孙俊民;邵龙义;张涛;;燃煤排放可吸入颗粒物(PM_(10))中重金属元素分布与富集特征[J];地球化学;2009年02期
10 刘大锰;高少鹏;安祥华;;Distribution and Source Apportionment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons from Atmospheric Particulate Matter PM2.5 in Beijing[J];Advances in Atmospheric Sciences;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张灿;周志恩;杨三明;刘德绍;赵绪云;;重庆市主城区PM_(2.5)污染特征初步研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
2 张玉亮;张素敏;赵宙;;大气颗粒物起尘机制、环境效应及测试分析综述[A];2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集(上卷)[C];2007年
3 郭雪清;王英锋;李杏茹;王跃思;;2007年春节期间北京大气细粒子中有机酸浓度变化特征研究[A];第五届海峡两岸气溶胶技术研讨会论文集[C];2008年
4 岳勇;姚强;邱冬英;马泽军;;煤燃烧排放的细粉尘颗粒形态及重金属分布的研究[A];冶金循环经济发展论坛论文集[C];2008年
5 白志鹏;董海燕;蔡斌彬;朱坦;姚学祥;;灰霾与能见度研究进展[A];大气气溶胶科学技术研究进展——第八届全国气溶胶会议暨第二届海峡两岸气溶胶科技研讨会文集[C];2005年
6 李学彬;徐青山;胡欢陵;;北京地区气溶胶变化特征分析[A];中国颗粒学会2006年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2006年
7 车瑞俊;刘大锰;袁杨森;;北京市冬季大气颗粒物污染水平和影响因素研究[A];第九届全国气溶胶会议暨第三届海峡两岸气溶胶技术研讨会论文集[C];2007年
8 郭建斌;魏泉源;魏秀英;肖俊华;陈晓夫;董仁杰;;农户室内污染物浓度相关性分析[A];中国农村能源行业协会第四届全国会员代表大会新农村、新能源、新产业论坛生物质开发与利用青年学术研讨会论文集[C];2006年
9 周学华;王哲;郝明途;杨凌霄;王文兴;;济南市春季大气颗粒物污染研究[A];中国气象学会2006年年会“大气成分与气候、环境变化”分会场论文集[C];2006年
10 钱凌;银燕;童尧青;王巍巍;魏玉香;;南京北郊大气细颗粒物的粒径分布特征[A];中国气象学会2007年年会大气成分观测、研究与预报分会场论文集[C];2007年
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1 朱继保;细颗粒物的电收集技术研究[D];浙江大学;2010年
2 张光学;燃煤飞灰气溶胶声波团聚的理论和实验研究[D];浙江大学;2010年
3 徐飞;脉冲放电电凝并结合碱液吸收烟气多种污染物协同脱除研究[D];浙江大学;2009年
4 张涌;太原太钢地区PM_(2.5)对大鼠动脉肌源性反应的影响[D];山西医科大学;2011年
5 刘光亚;基于全反射X射线荧光技术的武汉市大气颗粒物有害元素浓度分析[D];南华大学;2011年
6 岑世宏;京津唐城市群大气PM_(10)和PM_(2.5)理化特征及健康效应研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
7 乔玉霜;中原城市群大气颗粒物的理化特征及毒理学研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
8 鞠洪玲;柴油机碳烟颗粒生成规律和尺寸分布特性的研究[D];华中科技大学;2011年
9 李海龙;新型SCR催化剂对汞的催化氧化机制研究[D];华中科技大学;2011年
10 佘峰;兰州地区大气颗粒物的化学特征及沙尘天气对其影响研究[D];兰州大学;2011年
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1 马静玉;水泥行业大气污染物排放特征研究[D];河北工程大学;2010年
2 李清平;室内可吸入颗粒物气固两相流动特性的实验与数值模拟研究[D];浙江大学;2010年
3 李世远;脉冲电场强化烟气颗粒物控制技术的研究[D];浙江工商大学;2011年
4 肖湘杰;醴陵市春节期间烟花爆竹燃放对环境影响研究[D];湖南农业大学;2010年
5 李艳艳;纤维过滤材料结构参数优化数值模拟[D];东华大学;2011年
6 唐明;北京城区可吸入颗粒物分布与土地覆盖类型的关系研究[D];首都师范大学;2011年
7 郝骏;大型火电厂节能管理模式研究[D];华北电力大学(北京);2011年
8 夏俊涛;火力发电企业持续有效组织清洁生产研究[D];华北电力大学(北京);2011年
9 孙敬敏;污染源成分谱分析及CMB应用研究[D];兰州大学;2011年
10 孙娜;大气颗粒污染物对胚胎发育影响的初步研究[D];福建医科大学;2011年
【同被引文献】
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1 刘小伟,徐明厚,于敦喜,隋建才,俞云;煤粉粒径对燃烧过程中可吸入颗粒物排放特性的影响[J];动力工程;2005年04期
2 高翔鹏;徐明厚;姚洪;隋建才;刘小伟;;煤燃烧过程中矿物质气化与亚微米颗粒物形成的研究[J];动力工程;2007年02期
3 于敦喜,徐明厚,黄建辉,李庚,刘小伟,俞云;煤焦破碎成灰模型研究[J];工程热物理学报;2005年06期
4 张军营,魏凤,赵永椿,王春梅,张娟,郑楚光;PM_(2.5)和PM_(10)排放的一维炉煤燃烧实验研究[J];工程热物理学报;2005年S1期
5 于敦喜;徐明厚;姚洪;刘小伟;Yoshihiko Ninomiya;;利用CCSEM对煤中矿物特性及其燃烧转化行为的研究[J];工程热物理学报;2007年05期
6 于敦喜;徐明厚;姚洪;刘小伟;周科;;煤燃烧中无机矿物向颗粒物的转化规律[J];工程热物理学报;2008年03期
7 李意;盛昌栋;刘小伟;姚洪;徐明厚;;O_2/CO_2煤粉燃烧时细灰颗粒中痕量元素分布特性的实验研究[J];工程热物理学报;2008年07期
8 陈琳;奚雪松;;美国慢行道系统评述及启示[J];国际城市规划;2010年04期
9 颜涛;;中国电动自行车未来战略营销模式[J];中国自行车;2010年02期
10 刘小伟;姚洪;蔡攸敏;于敦喜;周科;徐明厚;;煤粉密度对燃煤过程中颗粒物形成特性的影响[J];化工学报;2007年10期
【二级参考文献】
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1 李金峰;能源节约的重点:节煤[J];中国创业投资与高科技;2004年08期
2 袁青青;马卫华;张强华;钟秦;常卫民;司蔚;;火电厂排烟中颗粒物及多环芳烃的研究[J];电力环境保护;2007年03期
3 倪明江,尤孝方,李晓东,尹雪峰,曹志勇,严建华,岑可法;不同煤燃烧方式多环芳烃生成特性的研究[J];动力工程;2004年03期
4 章名耀,李大骥,蔡宁生,徐益谦;关于我国发展先进燃煤发电技术的建议[J];动力工程;1994年02期
5 孙俊民;温茂;刘惠永;姚强;徐旭常;;燃煤排放可吸入颗粒物的显微结构与物质组成研究[J];地球化学;2007年01期
6 刘大锰,李运勇,蒋佰坤,王轲;北京首钢地区大气颗粒物中有机污染物的初步研究[J];地球科学;2003年03期
7 孙俊民,韩德馨,姚强,徐旭常;燃煤飞灰的显微颗粒类型与显微结构特征[J];电子显微学报;2001年02期
8 姚多喜,支霞臣,郑宝山;煤中矿物质在燃烧过程中的演化特征[J];矿业安全与环保;2002年03期
9 边归国;影响人类健康的可呼吸性和可吸入颗粒物的研究近况[J];福建环境;2003年03期
10 傅嘉媛,郑泽群;燃煤锅炉烟尘对农作物生长环境的影响[J];福州大学学报(自然科学版);2002年06期
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1 齐庆杰;煤中氟赋存形态、燃烧转化与污染控制的基础和试验研究[D];浙江大学;2002年
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2 张永庆;含氮高分子材料燃烧,热分解氰化氢生成特性的研究[J];消防科学与技术;1995年04期
3 李刚;谢应明;刘道平;;SDS影响蓄冷用异丁烷水合物生成特性的实验研究[J];化工学报;2008年S2期
4 刘冬梅;于明学;崔福义;朱琦;赵志伟;;臭氧化处理含溴水时溴酸盐的生成特性[J];哈尔滨工业大学学报;2010年12期
5 林建生;运用示功图预测和分析汽油机NO生成特性[J];内燃机学报;1989年03期
6 曾汉才;李焰;吕焕尧;何秀光;胡丹;;煤粉火焰中NOx生成特性的试验研究[J];热力发电;1990年05期
7 王春波;周慧;;小型循环流化床富氧燃烧NO_x的生成试验与模拟研究[J];动力工程学报;2010年06期
8 刘艳华;张晓燕;刘银河;车得福;;影响燃煤还原气体生成特性的因素[J];西安交通大学学报;2008年09期
9 吴安国;;新型磁记录用金属磁粉—碳化铁[J];磁性材料及器件;1992年02期
10 崔岫岩,吴德铭;薄船的孤立子生成特性及其几何参数关系的研究[J];中国造船;1989年04期
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1 张德金;刘文正;孔飞;潘利江;;电极结构对真空放电等离子体生成特性的影响[A];第十五届全国等离子体科学技术会议会议摘要集[C];2011年
2 吴胜利;;进口铁矿粉烧结液相生成特性的评价[A];1999中国钢铁年会论文集(上)[C];1999年
3 李刚;谢应明;刘道平;;SDS影响蓄冷用异丁烷水合物生成特性的实验研究[A];第五届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2008年
4 朱军莉;励建荣;贾佳;;秘鲁鱿鱼高温过程甲醛生成特性的研究[A];中国食品科学技术学会第五届年会暨第四届东西方食品业高层论坛论文摘要集[C];2007年
5 王伟;许戈良;荚卫东;马金良;李建生;葛勇胜;余继海;;诱导性大鼠肝癌模型中肿瘤血管生成特性的动态变化[A];第十二届全国肝癌学术会议论文汇编[C];2009年
6 薛丽敏;曾劲松;;入侵检测技术分析与设计[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
7 向军;苏胜;胡松;李培生;孙路石;高鹏;石金明;孙学信;;分级燃烧降低燃煤污染物NO_x的实验研究[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年
8 张艳允;刘晓明;郭兰芬;贾文君;;对铁矿石烧结特性试验方法的探讨[A];2009年河北省冶金学会炼铁技术暨学术年会论文集[C];2009年
9 申春梅;孙锐;吴少华;;超超临界锅炉炉内燃烧过程的数值模拟[A];第八届锅炉专业委员会第二次学术交流会议论文集[C];2005年
10 徐鹏;傅忠诚;;全预混燃烧降低污染物排放的探讨[A];中国城市燃气学会应用专业委员会2005年会论文集[C];2005年
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1 翟俊甫 翟平国;敢为人先勇创新[N];中国水利报;2003年
2 南京市拉萨路小学副校长、江苏省小学语文特级教师 周婷;追寻充满魅力的语文教学[N];成才导报.教育周刊;2007年
3 添添;几种色彩管理软件[N];中国包装报;2002年
4 王俊鸣;美找到精确制备硅基纳米导线方法[N];科技日报;2004年
5 张忠俊;色彩管理——点亮印刷[N];中国新闻出版报;2003年
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1 杨浩林;甲烷/富氧扩散火焰的燃烧特性和NO_x排放的研究[D];中国科学技术大学;2006年
2 周科;燃煤细微颗粒物生成特性与炉内控制的研究[D];华中科技大学;2011年
3 崔凯;煤粉的富氧高温空气燃烧及其NO_x生成特性研究[D];清华大学;2013年
4 雷鸣;增压富氧气氛中煤燃烧及污染物生成特性研究[D];华北电力大学;2013年
5 方磊;神华煤液化残渣及水煤浆的燃烧特性研究与数值模拟[D];浙江大学;2006年
6 柏继松;生物质燃烧过程氮和硫的迁移、转化特性研究[D];浙江大学;2012年
7 朱琦;饮用水处理过程中溴酸盐的生成特性及优化控制研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
8 牛志刚;煤、水煤浆燃料氮析出特性和燃料型NOx生成特性研究[D];浙江大学;2004年
9 王显刚;生物柴油喷雾、燃烧和碳烟生成特性及其对柴油机微粒排放影响的研究[D];西安交通大学;2011年
10 李立琳;乙醇/生物柴油燃烧过程试验研究与理论分析[D];江苏大学;2013年
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1 茅建波;沉降炉中不同煤种NO_x生成特性实验研究[D];浙江大学;2002年
2 史庆祥;梯度磁场对甲烷层流燃烧时NOX生成特性的研究[D];内蒙古科技大学;2013年
3 艾力江;扩散火焰烟黑生成特性研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2002年
4 高莹;煤粉着火过程中NOx生成特性的实验研究[D];华中科技大学;2007年
5 石伟;CO混合燃料燃烧特性和污染物生成实验研究与分析[D];北京工业大学;2013年
6 仇齐齐;含CO混合燃料燃烧特性及NO_x生成特性研究[D];北京工业大学;2012年
7 贺亚;水合物在反胶束体系中的生成特性及对反胶束含水量的影响机制[D];浙江工业大学;2005年
8 丁路;煤粉着火阶段NOx生成及影响规律的研究[D];华中科技大学;2008年
9 牛天钰;高温煤基燃料燃烧和氮氧化物生成特性的试验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2008年
10 栾小娟;城市垃圾的床层内燃烧及NO生成特性的数值研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
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