碳新篇：女性科学家的能源探索专辑_中国煤炭行业知识服务平台

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碳新篇：女性科学家的能源探索专辑

来源：中国煤炭行业知识服务平台

近些年，“她力量”已撑起科研“半边天”，在煤炭领域做出卓越贡献的女性科学家们，她们的力量为学术领域的海洋激起的不平凡的浪花，于期刊发展的道路上也在贡献自己的力量。

煤炭行业知识服务平台聚焦煤炭行业中的女性科学家，盘点2022—2025年部分女科学家的论文。

行业视野: 其他
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煤沥青球预氧化的热转化机理及热力学特性研究

作者(Author)：满梦瑶, 吴秋萍, 宋帅超, 程俊霞, 赖仕全, 朱亚明, 赵雪飞

摘要：煤沥青球主要用于制造机械强度与负载密度高、孔径分布可控的球形活性炭,球形活性炭已在环保、医疗等领域得到广泛应用,因而探索煤沥青球的氧化不熔化特性将对球形活性炭的产品性能产生影响以及指导后续炭化、活化操作,对煤沥青球预氧化的热转化机理及热力学性质研究可为利用煤沥青球制备球形活性炭提供重要的理论依据。在氧气气氛中对不同粒径的煤沥青球进行不熔化处理,采用热重分析检测方法,运用KISSINGER法和Satava-Sastak分析法及其41种机理函数模型对煤沥青球的预氧化过程进行化学动力学参数的计算与反应机理分析,探寻其粒径的大小对各参数以及热转化过程中能量需求的影响。研究结果表明:煤沥青球的预氧化过程主要分为2个阶段,第1个阶段属于预氧化不熔化的热分解过程,粒径的大小影响氧分子在沥青球内的扩散,球体粒径越大则预氧化反应能量需求越高;但不同粒径的沥青球体与氧分子发生交联反应的本质相同,活性位点数目不多,指前因子的大小几乎不受粒径的影响。进入第2阶段的热缩聚过程后,沥青球发生剧烈的氧化反应,受第1个阶段不熔化处理的影响,球径越小则表面氧原子交联官能团越多、沥青球越稳定、高温下热分解反应需求能量越多、活性位点越少,导致第2个阶段的反应活化能随着粒径增大而减小,指前因子随着粒径的增大而减小。煤沥青球整个预氧化反应过程为非自发的吸热反应,粒径对焓变(ΔH)、熵变(ΔS)有较大影响;2个阶段中尽管吉布斯自由能变(ΔG)的变化很大,但同一反应阶段下,粒径对ΔG的影响并不明显。煤沥青球热转化过程的第1个阶段符合第18号机理函数,机理函数模型为随机成核模型,随后生长;第2个阶段符合第2号机理函数,机理函数模型为随机成核模型,随后扩散。

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煤质技术

2023年第05期

179

40
基于数字孪生的智能钻探服务平台架构

作者(Author)：姜杰, 霍宇翔, 张颢曦, 杨兰英, 唐忠, 李谦

摘要：针对地质钻进过程中钻遇对象未知且复杂多变、钻进事故频发的现状，采用数字孪生技术，构建了基于时序数据驱动的地质钻探数字孪生模型体系，用以满足随钻探测、工况识别、钻速优化等实际需求。将监测到的地表设备、随钻测量、钻进工艺等数据按照时间序列分解为事前数据、实时数据、延时数据和迟到数据，利用物联网技术将这些多源异构数据进行处理，采用时序数据进行特征分析，基于事前数据建立典型工况，实时数据进行随钻预测和钻进过程工况识别，延时数据和迟到数据演进融合进行钻后优化，建立了数字孪生智能钻进周期服务平台，平台设计了设备物理层、虚拟模型层、数据处理层及钻探服务层4层交互系统，实现钻前、钻中、钻后全数据的全过程集成融合，达到了钻进系统参数最优化配置和安全高效钻探的目的。基于上述平台，利用Unity3D软件开发了数字孪生智能钻进原型系统，实现了钻前设备的数字化设计、钻进过程孔内三维可视化和钻进过程参数实时监测与控制的功能。结果表明，基于时序数据构建的数字孪生模型可有效提高钻进过程的效率和可靠性。研究结果为智能钻探优化提供了全新的路径和方法，有望在煤炭、石油、天然气、页岩气等钻探领域实现工程应用。

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煤田地质与勘探

2023年第09期

199

128
接菌影响模拟重构土层水分布及水同位素分馏

作者(Author)：毕银丽, 田乐煊, 柯增鸣

摘要：水资源决定着生态恢复过程中的植被结构和种类，是矿区实现绿色生产、生态修复的主要限制因素。为了研究半干旱煤矿区接种丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhiza Fungi，AMF)对植物根系提水、模拟土壤水分分布及水同位素分馏的影响，本研究以玉米为供试植物，布设室内分层土柱模拟试验。设置纯土柱(CK1)、土柱+玉米(CK2)、土柱+接菌玉米(AMF)三个处理，每个处理3个重复，测定土柱毛细水上升高度、土壤含水率以及玉米茎水与土壤水的氢氧同位素。分析了不同处理之间玉米生长发育情况、水分运移规律以及不同深度土壤水同位素分馏的差异，结果表明：①接菌有效促进玉米生长发育，株高、地上生物量、地下生物量、总根长比CK2处理分别提高15.78%、23.39%、43.40%、21.0%。②AMF促进根系吸收底部黏土层内的蓄水，提高毛细水上升高度18.9%，玉米吸水空间扩大约50%，进而影响土柱水分分布。③土柱表层、深层土壤水与初始水相比分馏差异较大。在表层0～10 cm处，CK2与AMF处理的18O、2H富集系数显著低于CK1处理，在深层60～70 cm处，AMF处理的18O、2H富集系数显著高于CK2处理，表明AMF可以增强深层土壤水同位素分馏的现象。综上，接菌可以提高玉米对重构土层内深部土壤水的吸收，促使根系通过提水效应反释至上部干燥土壤，提高水分重分配能力，影响不同深度的土壤水同位素分馏，该结果为解决半干旱煤矿区排土场土地复垦水资源短缺问题提供了科学依据和技术支持。

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煤炭科学技术

2023年第09期

136

53
低阶煤快速干馏焦油渣中的煤沥青提取及其表征

作者(Author)：岳佳兴, 朱亚明, 谷紫硕, 彭立春, 刘惠美, 程俊霞, 赵雪飞

摘要：高品质煤沥青是制备炭材料的优质原料,从低阶煤快速干馏焦油渣(DDTR)中提取高品质煤沥青对提高低阶煤的清洁、高附加值利用具有重要意义,而煤沥青分子结构信息的准确获取则可有效指导其高附加值利用。为了回收DDTR中的富碳有机物(煤沥青),分别以洗油(WO)、四氢呋喃(THF)和正丁醇(BA)作为溶剂对DDTR进行萃取后得到WOS、THFS和BAS共3种煤沥青。结合煤沥青的工业分析、元素分析结果,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合分峰拟合、核磁共振氢谱(1H-NMR)、气相色谱联用质谱(GC-MS)、热重分析(TGA)和热重红外联用(TG-FTIR),分别对3种煤沥青的基团组成、芳香性、分子结构、热解行为和氧化行为进行详细研究。结果表明:煤沥青的芳香性和分子量是影响软化点(SP)、结焦值(CV)、甲苯不溶物(TI)和热解行为的重要因素,且呈正相关。其中,WOS的着火点较高且氧化过程强烈,适合氧化改性,而THFS则相反。萃取得到的3种煤沥青几乎都不含喹啉不溶物(QI)且芳香性指数(fa)均大于0.70,属于高品质的煤沥青。

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煤质技术

2023年第04期

140

47
煤和生物质共气化过程反应协同行为的研究进展

作者(Author)：齐健淄, 姚金刚, 陈冠益, 易维明, 颜蓓蓓, 程占军, 姚燕, 刘静, 刘孝阳, 毕晨杰

摘要：煤与生物质共气化作为实现这两种含碳资源高效清洁利用的重要技术路径，对于实现“碳中和”、“碳达峰”有着积极促进的作用。共气化不仅有助于克服煤单独气化衍生的系列问题，减少SOx、NOx等有害物质的排放，提高煤反应活性，也有利于克服生物质单独气化存在的能量密度低、气化效率差、焦油产率高等问题。基于此，文章从共气化过程的影响因素、协同反应机制等方面出发，总结了原料类型及预处理方法、工艺参数和气化炉类型对共气化过程的影响，阐述了共气化过程中的催化协同机理，简要概述了共气化过程中非催化因素的协同机理，讨论了研究共气化过程的新方法。文章对煤与生物质共气化研究近年重点关注的方向进行了梳理，对借助现代原位表征技术构建完整协同反应路径、结合密度泛函理论计算及理论建模解析共气化过程多反应耦合作用机制做出了展望。

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燃料化学学报

2023年第08期

142

76
钱鸣高院士指导西部干旱半干旱煤矿区生态修复研究

作者(Author)：彭苏萍, 毕银丽

摘要：本文回顾了钱鸣高院士鼓励和鞭策团队开展西部干旱半干旱煤矿区生态修复的发展历程，聚焦西部煤炭开发中水-土-生态保护这一关键科学问题，明确西部干旱半干旱生态修复的核心是水资源的保护与利用；针对西部地质环境和现代化开采的主要特征，从思维方式、技术方法、修复模式等方面领会并践行；研发出西部水资源保护利用与生态修复的关键技术，提高了矿区水资源利用率，促进了生态修复成效；初步建成一支致力于西部干旱半干旱煤矿区环境治理与生态修复的专家队伍，实现了煤矿绿色开采与生态安全和谐发展。

采矿与安全工程学报

2023年第05期

166
基于铁基载氧体的污泥/生物质化学链气化及其灰分-水分影响特性研究进展

作者(Author)：孙国震, 安泽文, 陈岩明, 梁文政, 王坤, 常国璋, 王翠苹, 岳光溪

摘要：双碳目标背景下,我国积极推进高湿污泥/生物质资源化技术的发展和应用。化学链技术作为一种新兴的能源利用方法,在处理有机固废方面得到了广泛应用研究。概述了高湿污泥与农林废弃物常用处置技术及化学链气化技术研究现状,着重归纳了化学链气化过程中灰分与水分对气化特性影响的研究进展。载氧体作为化学链技术中关键的一环,其应用研究已取得丰硕成果,在众多载氧体中,铁基载氧体因其低成本与较高的载氧能力成为化学链气化最受关注的载氧体,但其反应活性较低,需掺杂Ni、Ca、K等元素进行改性。污泥和生物质的灰分及水分对于气化产物和气化效率有双向影响,甚至影响NOx排放。污泥/生物质灰分中含有的K、Ca等氧化物有助于提高载氧体活性,但反应速率太高会造成载氧体局部烧结,继而降低载氧体活性;循环的灰分与气相充分接触,对气体重整具有一定催化作用,从而提高了合成气品质。尽管污泥/生物质中水分析出吸收大量热量,但部分水蒸气和载氧体协同促进碳气化反应从而提高了H2生成率,提高富氢燃气品质;水蒸气作为气化剂过量供给时,CO2产量明显增加,降低了合成气品质。因此,污泥和生物质在化学链气化过程中须利用灰分和水分的正向影响以提高气化效率,控制循环灰量和水分析出速率是关键途径。

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洁净煤技术

2023年第09期

949

487
鼓泡流化床准东煤与松木屑共催化气化过程中焦油的生成特性

作者(Author)：袁野, 姜华伟, 郭庆杰, 王翠苹, 魏博, 李延辉

摘要：生物质气化过程中产生的焦油不仅会影响产气热值,还会对下游管道和设备造成污染,影响可燃气的后续利用。利用催化气化工艺可有效降低气化气中的焦油质量浓度,结合煤与生物质共气化能够进一步降低焦油生成量。为获得准东煤与松木屑共催化气化过程中焦油的生成特性,借助鼓泡流化床气化炉实验装置,研究了床料种类(石英砂、白云石、煅烧白云石)、准东煤掺混比例(0,20%,40%,60%,80%,100%)、气化温度(650℃,700℃,750℃,800℃,850℃)、空气当量比(0.24,0.27,0.30,0.33,0.36)、表观气速(0.15m/s,0.18m/s,0.22m/s,0.26m/s,0.30m/s)和气化原料粒径(347μm,513μm,715μm,1005μm,1440μm)对气化气中焦油质量浓度的影响。结果表明:与松木屑单独作为气化原料气化相比,准东煤的添加能够降低焦油质量浓度,并且不会对气化气品质造成较大影响;尤其是准东煤的掺混比例在0~40%的范围内增加时,气化气中的焦油质量浓度下降趋势明显,而CO和H2的体积分数变化不大。与石英砂和白云石相比,在实验设定的六种准东煤掺混比例下,以煅烧白云石为床料的流化床共气化生成的气化气中H2体积分数均最高,同时焦油的含量显著降低。以煅烧白云石为床料,在准东煤掺混比例为40%的条件下,升高温度或提高空气当量比均有利于降低气化气中的焦油质量浓度;提高流化床的表观气速或增大气化原料粒径,气化气中焦油的含量呈现出先减少后增加的现象。

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煤炭转化

2023年第05期

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