煤燃烧过程在生成SO₂、NO_x和颗粒物等常规污染物的同时，还会产生有机污染物。我国燃煤电厂数量多，燃煤产生的非甲烷挥发性有机物（NMVOC）已经占到了人为源排放总量的1/3。然而，已有的针对有机污染物的研究主要关注的是工业源和室内环境中的挥发性有机物，对燃煤过程产生的有机污染物研究较少。由于煤的组分复杂，燃烧温度高、燃烧工况多变，且产生高尘高湿的烟气，这些特殊环境决定了煤燃烧过程有机污染物的生成排放特性及其采样方法与工业源有所不同。本文对原煤有机污染物的前体赋存形态、燃煤过程有机污染物的生成排放特性以及有机污染物的采样与分析方法进行了较全面的综述，并探讨了燃煤有机污染物相关研究的发展方向。

生物质通过化学链转化制备燃料及化工原料是工程热化学领域发展的重要方向，如何有效借助化学链转化实现生物质能源的高效清洁利用是工业界和学术界关注的热点。本文回顾了生物质化学链燃烧、气化、氧解耦、重整/制氢研究进展，重点综述了载氧体在生物质化学链转化过程中的理化特性变化规律及热力学与动力学特性，对比分析了反应装置及系统的特性。基于生物质主要组分的化学特性探究预处理及灰成分对化学链转化的影响机制，充分考虑电子及氧离子传输特性的载氧体理性设计及精准构筑，在时间尺度和空间尺度上的反应器与反应本征特征匹配特性，生物质化学链转化与其他工程热化学技术耦合的多联产系统是后续研究需要关注的几个方面。

针对近年废轮胎热解技术研究进展进行总结，主要讨论了废轮胎的低温真空热解、共热解、催化热解等热解技术，阐述了热解设备、温度、压力、催化剂等因素对热解炭黑的影响及特点，对比了热解炭黑不同改性提质方法的特点，对热解炭黑资源化应用现状等进行讨论阐述。

采用数值模拟对输送床甲烷化的粒径100 μm级单颗粒催化剂的反应与热传递行为进行了研究，揭示了反应热在单颗粒催化剂上的动态传递规律和典型条件下的反应控制机制。在输送床反应器中，热传递效率高，进入反应器的单个催化剂颗粒温度一般在0.1 s左右即可达到稳态。稳态的100 μm级催化剂颗粒表面、中心、流体之间的温差很小，但催化剂颗粒的径向温度表现为由表面向中心逐渐升高的分布，证明了甲烷化反应热升高了催化剂颗粒温度，建立了温度升高的催化剂颗粒与反应气氛之间的热传递平衡。模拟甲烷化反应速率与组分气体在催化剂颗粒内的分布，揭示了在加压和较高气速反应条件下，反应物向催化剂颗粒的扩散加快，催化剂颗粒的局部甲烷化反应受动力学控制，反应速率由中心向表面逐步减低。反之，常压与低气速条件使得催化剂颗粒的甲烷化反应受气体扩散控制，反应速率自表面向中心逐渐降低。

民用煤的不完全燃烧是大气中颗粒物及其多环芳烃的主要排放源之一，对大气环境和人体健康均造成了严重危害。为了评价不同“煤炉匹配”方式对16种优先控制的高毒性多环芳烃（PAHs）排放的影响，研究了烟煤块煤、烟煤型煤、无烟煤型煤和兰炭4种不同燃料在代表性的3种民用炉具（正烧炉、反烧炉和解耦燃烧炉）中的颗粒物（PM）及其PAHs的排放特性。根据实验结果进一步计算了毒性当量，并与有关文献报道数据进行了对比。在解耦燃烧炉中，烟煤型煤PM和PAHs的排放因子（EF_PM 和EF_PAHs）（0.50 g/kg、403.2 μg/kg）分别是烟煤块煤（3.65 g/kg、989.6 μg/kg）、兰炭（1.08 g/kg、622.3 μg/kg）、无烟煤型煤（2.10 g/kg、148.3 μg/kg）的13.7%、46.3%、23.8%和42.3%、67.3%、282.3%，除了EF_PAHs高于无烟煤型煤之外，EF_PM 和EF_PAHs均明显低于其他煤种；以烟煤块煤为原料，在解耦炉中燃烧的EF_PM 和EF_PAHs（3.65 g/kg、989.6 μg/kg）分别是正烧炉（46.58 g/kg，16182.3 μg/kg）和反烧炉（6.00 g/kg，11749.4 μg/kg）的7.8%、60.8%和6.1%、8.4%，说明炉具燃烧形式对EF_PM和EF_PAHs的影响大于燃料种类；三种“煤炉匹配“方式（解耦炉+烟煤型煤、正烧炉+兰炭、正烧炉+无烟煤型煤）的EF_PM和EF_PAHs（0.50 g/kg、1.62 g/kg、1.32 g/kg和403.2 μg/kg、1196.5 μg/kg、66.5 μg/kg）均低于传统正烧炉+烟煤块煤（46.58 g/kg，16182.3 μg/kg）以及近年来大部分文献报道的数据（0.68~24.3 g/kg，680~137700 μg/kg）。结果表明，炉具燃烧形式和煤质特性均是影响EF_PM和EF_PAHs的主要因素，但高效的燃烧方式能够大幅降低煤质特性对污染物排放造成的影响，通过对炉具的不断改进以及采用合适的“煤炉匹配”技术，能够对我国储量巨大的烟煤资源合理、有效和清洁地利用。

采用机械化学法制备Ni-Ce/Al₂O₃催化剂，在固定床反应器中考察了水蒸气气氛对煤焦油模型化合物甲苯＋芘催化裂解行为的影响。根据产物生成规律提出了芘向萘转化的裂解机理，并以D₂O对其进行了验证。通过XRD、TG-DTG和Raman等表征了析碳的类型与结构特征。结果表明：相较于纯氮气气氛，水的加入可明显提升重质组分芘的裂解率，且随水碳比（S/C）增加呈先增加后降低的趋势，在S/C=0.15时达到最大值98.93%，比S/C=0时增加32.09%。析碳率随S/C比增加一直呈下降趋势，由S/C=0时的10.04%降至S/C=0.26时的5.39%。析碳分析结果表明，S/C=0时，生成的积炭类型主要是β型碳及γ型碳，水蒸气存在时，活性较高的α型碳含量增加，说明水蒸气的持续消碳作用抑制了C_α向C_β与C_γ方向转化。

煤在高温下的灰熔点是气化炉安全高效运行的重要参数，利用灰熔点仪对由SiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃，MgO，CaO按不同比例组成的氧化物组分进行灰熔点测定，选取Si/Al、Si+Al、Fe₂O₃、MgO、CaO五个关键变量以验证其变化对煤灰熔融特性的影响，变量变化范围涵盖国内大部分煤灰的范围。采用Factsage软件预测了煤灰组分的全液相温度并与灰熔点进行比较。结果表明，随着CaO、Fe₂O₃、Si/Al含量的增加，煤灰的灰熔点逐渐降低；随着MgO、Si+Al含量的增加，煤灰的灰熔点逐渐升高，由Factsage计算出的全液相温度总是高于灰熔点200℃左右。利用Factsage获得各个渣系随温度变化析出晶体的固相比例，并对模拟结果进行了实验验证，探究了两者产生差异的原因及不同氧化物组成对各个渣系固相比例所产生的影响。结论为进一步分析多元氧化物体系熔融状态产物及特点奠定了基础，并对气化炉优化设计运行具有重要意义。

采用NaOH处理Y分子筛脱硅改性为梯度介孔分子筛，并负载镍制成双功能催化剂转化脂肪酸甲酯脱氧断键制成生物航油。微观测试表明：NaOH脱硅分子筛有效形成2~10 nm介孔，并造成一定程度的晶体结构膨胀。镍负载于NaOH处理1 h的脱硅梯度介孔Y分子筛作催化剂时，比表面积和孔容显著提高到554.9 m²/g和0.340 cm³/g。催化十六酸甲酯得到航油产物的选择性达到65.8%，并含有较高的异构烷烃（19.1%）及合适的芳香烃（12.8%），展现出良好的燃料特性。作为脱氧断键反应的副产物，气相产物中CH₄选择性高达25.2%，CO₂稳定在12%左右。虽然航油产物的整体选择性随NaOH处理时间变化较大，但各组分含量相对稳定，说明NaOH脱硅处理的梯度介孔Y分子筛保持了良好的催化转化制航油性能。

通过微型流化床反应分析仪（MFBRA）和热重分析仪（TGA）对比研究了菱镁矿粉在氮气和空气气氛中的煅烧反应特性和反应动力学特性。结果表明：菱镁矿在氮气和空气中测得的表观活化能相似，说明空气中的氧气对菱镁矿的煅烧没有影响。MFBRA中菱镁矿粉在800℃以上完全分解的时间只有短短数秒，显著少于在TGA中完全分解的时间，揭示了TGA和MFBRA在测定反应动力学方面的差异。MFBRA测定菱镁矿在空气和氮气气氛中分解的表观活化能（约125 kJ/mol）和指前因子（10⁵ s^-1）显著低于TGA所得结果（约200 kJ/mol，10¹⁵ s^-1），进一步测试表明这与TGA中的反应受气氛抑制有关。即菱镁矿在TGA坩埚内分解产生的CO₂不能及时随气流排出，抑制了轻烧反应的进行，而MFBRA可有效降低外扩散对反应的影响。但两种仪器测试的反应均遵循成核与生长控制模型。对于流化床反应，证明了MFBRA测试结果具有更高的准确性，为有气体生成的煅烧或分解反应（如菱镁矿轻烧）提供了可靠的反应测试方法和仪器。

基于能量集成，将化学吸收CO₂捕集工艺与烟道气余热回收单元耦合，应用自热再生理论对其优化，挖掘捕集过程高耗能单元的节能潜力，并使用计算机模拟软件Aspen Plus对该过程建模分析。优化后的捕集工艺实现了捕集过程反应热的回收，将塔顶蒸气的冷凝潜热回收作为塔底再沸器的热源，合理利用了烟道气余热和换热后的贫液能量，降低了系统对额外热源的需求。模拟结果表明，优化后的捕集工艺最小能耗为1.46 GJ/(t CO₂)，节能约41.36%。综合投资成本和运行费用对工艺进行经济性评价，优化后的捕集成本为326.70 CNY/(t CO₂)，较传统化学吸收法降低了12%。

在热重分析仪上考察了内在矿物质和三种无机组分（CaO、Fe₂O₃和Al₂O₃）对不同还原程度煤显微组分半焦燃烧反应性的影响。结果表明，弱还原性煤显微组分半焦的燃烧反应性高于还原性煤显微组分半焦；内在矿物质降低了镜质组半焦的起燃温度，但对惰质组半焦燃烧有明显抑制作用；三种外加矿物质对还原性煤显微组分半焦燃烧均有抑制作用，抑制顺序为Al₂O₃>CaO>Fe₂O₃，而CaO对弱还原性煤显微组分半焦燃烧有一定催化作用，并且Al₂O₃和Fe₂O₃对弱还原性煤显微组分半焦燃烧抑制作用也低于对还原性煤显微组分半焦燃烧的抑制作用。

实验对循环流化床物料回送系统的关键部件——U型回料阀的工作特性进行了研究，具体研究了系统中循环流率与主床流化风速和松动风量的关系，以及通过改变U型阀横段开口尺寸，研究横段结构特征对U型阀返料特性的影响。当主床流化风速不变时，随着松动风量的增加，循环流率先线性增大，然后基本保持恒定；当松动风量一定时，系统的最大循环流率与主床流化风速基本为线性关系；实验中得出最佳孔口面积约为料腿截面面积的25%。

提出利用射流式涡流发生器(JVG)强化螺旋通道内流体的换热。采用三维激光多普勒测速仪(LDV)测量了曲率为0.134并安装了JVG的矩形截面螺旋通道内流体的流动特性，实验结果与数值模拟结果吻合较好。获得了安装JVG的螺旋通道内复合二次涡旋的演变规律以及射流在螺旋通道内的衰减过程。结果表明，射流的冲击和卷吸作用改变了单一螺旋通道内背离壁面 (common-flow-up， CFU) 结构的离心二次涡旋，在射流的起始段形成了一对冲向壁面(common-flow-down， CFD)结构的二次涡旋。随着流动的发展，CFD涡旋经历了快速形成、缓慢分解并逐渐耗散的过程。射流速比ε _j在1.48~4.02范围内时，射流在螺旋通道内沿主流方向的作用距离可达40d _h~74d _h（d _h为螺旋通道当量直径）。射流提高了通道换热壁面附近处速度场与温度场的协同性，实现了换热强化。研究范围内，换热壁面平均Nusselt数的最大值相对于单一螺旋通道提高了28%~248%。

采用低密度聚乙烯（LDPE）和固体石蜡（WAX）分别作为塑料及重油的模型化合物，以HZSM-5为反应催化剂，通过热重实验进行热解特性及动力学分析，研究了二者在热解行为上的相互作用；并结合固定床反应器对比研究单独热解及不同原料配比下共热解的产物分布，考察了共热解过程相互作用对热解产物的影响规律。结果表明，LDPE与WAX共热解过程二者间相互作用增强，表现为促进反应物的热解失重，降低了原料的特征热分解温度及反应活化能，显著提高了热解油中C_21-轻油馏分及芳烃的选择性，而油中C₂₁₊重油馏分的选择性及固体残渣产率均降低；而且随着共热解原料中WAX比例的增加二者间的相互作用不断增强；基于模型化合物水平初步验证了塑料与裂解重油共热解制备高品质轻质燃油工艺的可行性与技术优势。

随着国家对大气污染物排放要求的进一步提高，中低温脱硝催化剂也将迎来更大的市场和挑战。为进一步明确低温脱硝催化剂的应用特性，在不同温度、烟气流速、催化剂长度和水蒸气含量下对已产业化的蜂窝催化剂的脱硝活性进行了系统考察，获得该中低温脱硝催化剂的适用区间与动力学参数。实验表明，在温度高于160℃条件下，通过调变气速与催化剂长度可以实现理论氨氮比的脱硝率；且在考察水蒸气对脱硝活性的影响时，发现脱硝率随着水蒸气含量的增加而逐步降低，在低温条件下降低更加显著，最大降幅达30%；依据2 ~ 4 m/s气速下的脱硝率与停留时间的关系，拟合脱硝反应活化能为22.7 kJ/mol，属于典型的气体外表面扩散控制，可为低温脱硝催化剂选型提供重要参考；180000 m³/h烟气量的脱硝示范验证了该催化剂在180℃下脱硝率超过90%，显示了优良的工业应用和推广前景。

采用过量浸渍法制备了镍基镁渣催化剂，并在小型气流床气化炉上开展了松木热解挥发分的催化重整研究。评估了煅烧/催化温度、镍含量和水碳比对焦油组分的影响，同时在不同煅烧/催化温度下与Ni/γ-Al₂O₃催化剂进行了裂解焦油性能的对比。采用比表面积测试（BET）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对催化剂进行了表征。结果表明，当镍含量为3%，煅烧/催化温度为800℃，水碳比为0.5时，镍基镁渣催化剂表现出最优异的催化裂解焦油能力：大幅度降低了重质多环芳烃的相对含量，并且焦油转化率达到95.69%，同时焦油露点温度降至40.2℃。XRD结果表明，Ni、Fe、Ca、Mg相互作用可以形成多种活性中心，进而协同提高催化剂活性。

以活性炭为载体，通过超声辅助浸渍法制备了一系列Fe _x MnCe₁-AC催化剂，考察了该系列催化剂的低温NH₃-SCR脱硝活性，确立了活性最佳的催化剂，并探究了SO₂对其脱硝性能的影响。结果表明，Fe_0.1MnCe₁-AC催化剂低温脱硝活性最高，在120~220℃范围内NO的转化率均在90%以上（无SO₂）。此外，在180℃、SO₂浓度为429 mg/m³时，该催化剂仍能保持77%左右的脱硝率。通过BET、XRD、XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD、FT-IR、TGA等表征手段对催化剂的SO₂中毒机理进行了分析。研究发现，SO₂能与NH₃及催化剂中金属组分生成硫酸铵盐((NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃)、MnSO₄等物质，改变了原催化剂孔道结构并减少了催化剂表面Br?nsted和Lewis酸性位点，抑制了催化剂吸附NH₃的能力。更多地，SO₂促使催化剂中Mn⁴⁺、Ce³⁺、Fe³⁺和Fe³⁺—OH^-基团数量下降，表面可还原物质减少，从而降低了催化剂的脱硝活性。

收集总结分析了现有的甲醇层流火焰速度的实验数据，比较了三种典型的描述甲醇氧化的详细化学反应机理(Li机理、USC Mech-Ⅱ和Burke机理)对层流火焰传播速度的预测精度。结果表明三种机理均能定性反映甲醇层流火焰速度的变化规律，但在富燃料侧，机理计算值明显高于实验结果。反应动力学分析表明甲醇脱氢反应对层流火焰速度的影响至关重要。根据文献中的最新成果，修正了Li机理中甲醇脱氢反应的速率常数，提高了Li机理对甲醇-空气层流火焰速度的预测精度。针对工程需求，给出了两个甲醇层流火焰速度的快速预测模型，经过校核，所提出的预测模型能够较为准确地预测不同初始温度和压力下甲醇层流火焰速度。

液固分离是煤化工污水处理中的常规操作单元，待处理物料贴着圆筒体内壁面切向进入分离设备，形成三维凹壁面切向射流。为了比较射流入口结构对离散颗粒产生的影响，利用液固分离实验和离散相模型模拟研究了颗粒的轨迹和Reynolds数，并对加入颗粒前后凹壁面切向射流的湍动特性和壁面剪应力分布进行分析。研究结果表明，半圆形、方形、圆形入口与设备内壁面贴合长度依次缩短，颗粒沿径向分布范围依次加宽，流向行程依次缩短。而颗粒停留时间按照圆形、半圆形、方形依次缩短。其原因在于，半圆形入口切向最大速度比方形提高16.0%，圆形降低15.3%。近壁面一倍射流高度范围内的离心力平均值，半圆形入口比方形提高59.9%，圆形降低43.5%。三种入口结构下97%的颗粒Reynolds数在40～400范围内，Reynolds数为80的颗粒数量最多。颗粒受凹壁面切向射流的影响，入口周向10°～35°范围内，离散颗粒与壁面形成第一次冲击，最大壁面剪应力值出现持平趋势，超过 90°以后，颗粒沿壁面滚动下滑，壁面剪应力逐渐趋于0。经过计算，方形、半圆形、圆形三种入口结构加入离散颗粒后湍动强度分别提高27.1%、8.8%、62.7%，壁面剪应力分别提高23.7%、13.5%、15.2%。

燃烧动力学是研究油页岩半焦颗粒燃烧特性的基础。利用热重分析仪对油页岩半焦进行了恒温燃烧实验研究，在排除外扩散影响的基础上，分析了燃烧温度、氧气浓度对油页岩半焦燃烧过程的影响。在实验范围内，氧气浓度和燃烧温度均能对油页岩半焦燃烧速率产生重要影响，更高的氧气浓度和燃烧温度可以加快油页岩半焦燃烧速率。结合实验结果，建立了考虑氧气浓度影响的油页岩半焦燃烧动力学模型，发现油页岩半焦燃烧速率与氧气浓度的0.97次方呈线性关系。模型计算结果与实验结果符合较好，为进一步研究油页岩半焦大颗粒燃烧特性提供了燃烧动力学基础。

采用热解、重整、燃烧解耦分离的解耦三床气化（decoupled triple bed gasification，DTBG）系统，以橄榄石为原位焦油裂解催化床料，进行了煤催化气化实验。研究了煤种、煤进料速率、重整器温度以及水碳比（S/C）对煤热解焦油裂解/重整反应的影响。结果显示：随着煤挥发分含量增加，气体产率、碳转化率、冷煤气效率以及产气中的H₂含量增加。由于半焦不参与气化反应，导致碳转化率和冷煤气效率偏低。煤和催化剂比例的改变会影响气体产率和产气组成，当煤的进料速率从0.12 kg/h增加到0.30 kg/h时，气体产率从0.28 m³/kg增加到0.46 m³/kg，H₂含量从28.4%增加到50.5%。重整器温度的升高有利于促进煤焦油裂解转化，从而增加气体产率。当重整器温度为850℃、S/C为1.0时，气体产率达到了0.60 m³/kg, 橄榄石催化剂有效地降低了焦油含量，焦油产率仅为2.11g/m³。S/C的升高增强了焦油水蒸气重整反应，但引入过量的水蒸气会导致反应器内气体的流速加快，缩短了反应物的停留时间和反应时长，减缓了焦油水蒸气重整反应的反应程度。

在内径4 mm的微型反应器内对两种活性不同的Cu-Ce-Zr基催化剂进行甲苯自持燃烧的贫燃极限研究和热量计算。研究结果表明，活性高的CuCe_0.75Zr_0.25O_x-BC催化剂的贫燃极限小于活性低的CuCe_0.75Zr_0.25/TiO₂催化剂的贫燃极限，当流量为200 ml/min时，其当量比?值最小，为0.024。混合气在催化剂表面的停留时间随混合气流量的增大而缩短，使得催化自持燃烧的壁温高温区向催化剂床层后端移动，且壁温高温区温度随催化剂活性的增高而降低。在散热率高达91.9%的情况下，甲苯仍可维持稳定的自持燃烧状态。同时结合微管反应实验结果和理论计算，在有效降低飞温上限对反应器和催化剂的影响下实现了甲苯在固定床反应器中的自持燃烧。

超临界二氧化碳（SCO₂）布雷顿循环系统是未来极具潜力的发电能量转换系统，CO₂物性表征模型对布雷顿循环系统中动力设备转轴密封和轴承性能的预测精度影响显著。在总结权威文献中不同温度和压力下CO₂物性实验测试数据的基础上，对比分析了经典物性查询软件REFPROP软件中CO₂密度、黏度和热导率预测模型的预测精度，获得了预测精度最高的物性预测模型及对应临界点附近误差较大的区域，采用人工神经网络算法获得了近临界区预测精度更高的CO₂物性预测模型。结果表明：REFPROP软件中的FEK模型、VS1模型和TC1模型分别对CO₂的密度、黏度和热导率具有最高的预测精度，不过其在近临界区的物性预测最大和平均误差仍分别达到40%和8%以上，利用神经网络算法所获得的CO₂物性预测模型可使近临界点区的物性预测最大和平均误差分别降至30%和4%以下。

开展了3组不同孔径（50、100和233 mm）工业规模密相CO₂管道（长258 m、内径233 mm）泄漏实验，记录了管内不同位置处CO₂压力和温度的时程曲线。应用REFPROP软件，获得CO₂密度、焓值和Prandtl数（Pr）的变化，研究了密相CO₂管道泄漏失压过程的热力学特性变化规律。结果表明：管道发生泄漏后，密相CO₂迅速转为气液两相，随着实验进行气液两相转为气相，并伴随固相干冰生成。相态变化导致管内介质焓值增大，介质密度突降，口径越小其参数变化越明显。由于管内介质形成多相流流体流动，越靠近泄漏口管顶位置温度变化越大，对流换热强度越大。随泄漏口径增大，CO₂相变明显，Pr增大，管内介质换热从管底向管顶移动。管内换热效果在CO₂相变临界点位置达到最好。

采用浸渍法制备了MnO_x改性活性炭（MnO_x/AC），用于模拟煤燃烧烟气中的元素态汞的脱除。实验研究了吸附剂的Mn负载量、吸附温度和烟气组分对所制备的改性活性炭的脱汞性能的影响，以及SO₂对活性炭脱汞的抑制作用机理。研究结果表明，当模拟烟气中含有5%（体积）O₂，Mn负载量为14%（质量），吸附温度为150℃时，改性活性炭的平均脱汞效率为97.0%（3 h）。模拟烟气中少量的O₂和微量的HCl、NO均对汞的脱除起促进作用，而微量的SO₂则对汞的脱除有抑制作用。通过吸附后的MnO_x改性活性炭的TG/DTG、XPS和Hg-TPD分析，推测SO₂对改性活性炭脱汞的抑制作用是由于其消耗MnO_x中的晶格氧，形成的硫酸盐占据了14Mn/AC表面上的活性位点所致。模拟烟气中微量的NO可以有效降低SO₂对脱汞的抑制作用。

石灰石磨耗特性对于循环流化床物料平衡和脱硫效率有重要影响。利用鼓泡床磨耗实验台，系统地研究了不同煅烧与硫化条件下，粒径、温度和SO₂浓度对石灰石及其脱硫产物的磨耗速率的影响。实验结果表明，硫化反应会显著降低石灰石的磨耗速率，延迟到达稳定磨耗的时间；当硫化反应达到慢反应区时，脱硫产物磨耗速率趋于稳定。磨耗可以剥离颗粒表层CaSO₄，从而提高脱硫剂转化率。相同反应条件下，脱硫产物钙转化率越高，石灰石磨耗速率越低。最后利用现有文献数据分析并验证了石灰石磨耗模型，能够较好地反映不同粒径石灰石的磨耗速率的差异。

采用热力学计算和分子动力学模拟方法研究了高铁煤灰熔体的结构特征以及结构随温度的变化规律，计算了不同温度下Fe³⁺和Fe²⁺的含量，分析了径向分布函数、配位数、键角、桥氧与非桥氧、Q ⁿ 结构单元等结构特征。热力学计算的结果显示温度升高有利于Fe³⁺转变成Fe²⁺，据此得到了Fe³⁺/Fe²⁺随温度的变化规律。在采用BMH势函数的基础上，分子动力学模拟显示熔体具有短程有序，长程无序的结构特征。随着温度升高，各离子对的径向分布函数曲线的高度和尖锐度下降，各离子的较高配位状态减少，较低配位状态增加，键角曲线的高度和锐度降低并向较小的方向移动，预示着离子的聚集程度减弱，熔体内部的无序化程度增强。氧的配位状态和Q ⁿ 的变化是熔体聚合度变化的直观反映，温度升高导致三配位氧和桥氧含量降低，非桥氧和自由氧含量增加，并最终导致较高聚合度的Q⁴结构单元解体生成较低聚合度的Q³、Q²、Q¹和Q⁰结构单元。

为进一步提升垃圾热解产物品质，提高目标产物的产量，在垃圾热解反应器下游设置自源半焦重整挥发分的反应器，并在自源半焦中混入白云石(D)和活性污泥炭(ASSC)以提升催化效果，获得更多的气体资源以及高品质的油。结果表明，550℃下垃圾热解产生的挥发分经同温自源半焦重整，气体产率可提高44.29%，热解液产率降低了41.33%；但热解油中的脂肪烃含量下降，单环芳烃含量增加。添加煅烧白云石后，热解油转化率提高，热解油中的脂肪烃含量增加。添加ASSC后，H₂、CO产率显著提高；热解液产率进一步降低。特别是与自源半焦按照等质量与ASSC混合时，热解液产率最低，自30.44%降至11.25%，同时其含水率自57.23%降至35.64%。总体上，垃圾热解自源半焦具有促进热解油中单环芳烃生成和脂肪分解的作用；而白云石和ASSC都能促使热解油中脂肪烃的浓度提升，尤其是ASSC。白云石对应着气体产物中更高的CH₄、H₂和CO的产率，而ASSC进一步促进了H₂和CO的生成、H₂O的消耗但同时抑制了CH₄的生成。当以合成气为目标产品时，推荐加入ASSC并与自源半焦按质量比1∶1混合，其产气量达到45.5%或0.50 m³/(kg MSW)，H₂+CO体积分数达到53.87%。

高碱煤中通常具有较高的碱金属含量，其是煤燃烧过程中形成亚微米颗粒物PM₁的主要前体。在一维高温沉降炉上，研究了不同反应温度和取样位置对高碱煤燃烧过程中PM₁生成特性的影响，并分析了其质量粒径分布、产量以及矿物元素组成。同时研究了不同反应温度下高岭土对PM₁高效吸附特性。结果表明：随着反应温度的增加，亚微米颗粒物PM₁生成量逐渐降低，颗粒粒径向小粒径偏移。PM₁生成主要受到Na、S等矿物元素的影响，随着温度升高，PM₁中Na、S相对含量降低，Ca、Fe、Si等相对含量增加。硅铝氧化物在高温条件下形成的氧活性位能够高效捕获Na蒸气，进而抑制PM₁生成。PM₁生成特性主要受到高浓度的矿物元素均相成核、异相凝结沉积以及矿物元素蒸气与一些中间产物的相互作用的影响。

天然气燃烧过程主要污染物是NO和NO₂。针对部分燃气锅炉NO₂排放较高的情况，开展了中试实验和数值模拟，研究天然气燃烧过程NO₂生成规律。结果表明当锅炉采用“燃烧器分级燃烧+烟气再循环”的低氮燃烧策略时，如果燃烧器的伴流风与燃料的混合被推迟，则NO₂的生成量较大，最高超过总NO _x 生成量的50%，空气和燃料充分混合的条件下NO₂生成量较少。NO₂在热燃烧产物与冷空气碰撞的交界面上大量生成，NO₂生成的温度窗口是800~900 K。NO₂主要通过NO与HO₂的反应生成，NO₂分解后又生成NO，NO₂的生成不会显著影响燃烧过程总NO _x 的排放。

污泥的资源化利用一直是国内外学者研究的焦点，对其进行水热提质处理后作为燃料应用是一种潜在的利用手段。本研究主要探讨城市污泥（SS）、脱墨污泥（DS）分别与褐煤（LC）以不同混合比例（3∶7、5∶5、7∶3）共水热碳化时的协同作用，并分析其固相产物（水热炭）的燃料品质。结果表明，当LC/SS、LC/DS混合比例为5∶5时，水热炭产率分别为81.08%和86.00%，并获得了最大协同系数（水热炭产率：1.69%和0.18%；有机物保留率：11.90%和2.64%；碳保留率：4.08%和0.77%）。其中，LC/SS的协同作用总是比LC/DS显著。随着LC添加量的增大，水热炭的热值和煤化程度均随之提高，不仅改善了水热炭的燃料特性，还使得燃烧过程更为稳定且充分。由此说明，通过共水热碳化预处理的方式可以制得较高品质的燃料，从而实现污泥/褐煤的有效利用。

中药废渣经过烘焙后是一种具有应用潜力的固体燃料。采用热重分析仪对烘焙中药渣的热解及燃烧特性进行了研究，利用Kissinger-Akahira-Sunose (KAS)法及Coats-Redfern法对热解及燃烧的动力学进行求解，评估了烘焙中药渣的燃烧特性。研究发现烘焙中药渣的热分解分为2个阶段，第一阶段的活化能为76.1～94.0 kJ/mol，第二阶段的活化能为26.8～38.8 kJ/mol。烘焙中药渣的燃烧分为3段反应过程，第一阶段主要是挥发分的析出及燃烧，活化能为80.5～97.3 kJ/mol；第二阶段属于挥发分及部分焦炭的燃烧，活化能为18.3～28.5 kJ/mol；第三阶段的主要反应为残余焦炭的燃烧，活化能为41.8～50.6 kJ/mol。不同烘焙条件下制得的中药渣都较易着火燃烧，着火温度在280.3～294.8℃。经O₂烘焙的中药渣前期可燃性以及综合燃烧特性最好，最易燃尽，表明燃烧烟气烘焙中药渣是可行的。

西藏自然环境条件特殊，生态环境脆弱。随城市化和旅游业快速发展，生活垃圾/污泥产量急增。目前，生活垃圾/污泥仍以填埋为主，焚烧处于试运行，总体上缺乏先进的处置技术。本研究分析了西藏垃圾/污泥的特点；利用层燃焚烧炉分析了西藏和天津垃圾/污泥在焚烧过程中的差异，探讨了西藏垃圾和污泥在不同混合比下的焚烧特性。初步确定了西藏污泥与垃圾混合焚烧的最佳掺混比为4∶1，CO排放降低达23.06%，HCl降低达45.51%，颗粒物浓度降低约30.73%。考虑到西藏生态环境的不可逆转性及其作为国家生态安全屏障的战略性，本研究为其固废混合焚烧处理过程的污染物控制提供了指导，为混合焚烧处理的工程化应用提供参考。

采用等体积浸渍法制备Mo/ZSM-5催化剂，并应用于生物质快速热解制备生物油。采用Py-GC/MS装置，重点研究了Mo负载量、反应温度、反应时间和催化剂与木粉质量比等参数对生物油产率和组成的影响规律。实验结果表明，与纯木粉热解相比较，ZSM-5和Mo/ZSM-5催化作用下生物油的产率大幅提高；在反应温度为600℃、反应时间为25 s、催化剂与木粉质量比为10/1的条件下，10Mo/ZSM-5催化作用下生物油中芳香烃类化合物的产率和相对含量达到最大值。根据生物油产率和组成的变化，可以得出Mo负载的ZSM-5催化剂强化促进酸类、醛酮类等含氧化合物转化为芳香烃类化合物，有效实现了生物质热解生物油品质的提升。

基于多相质点网格方法（multi-phase particle-in-cell，MP-PIC）对工业尺度的双流化床生物质气化过程进行了三维全循环数值模拟。其中，在拉格朗日框架下求解颗粒团运动，采用大涡模拟法（large-eddy simulation, LES）求解气相湍流，同时考虑复杂的气固耦合以及生物质的热解、气化、均相/异相反应。首先，通过独立性检验确定了计算所需的最佳网格数与计算颗粒数，且模拟结果和实验结果对比良好。其次，揭示了流化床内生物质气化过程中的气固流动特性及气体组分分布规律，研究了床内温度、生物质粒径、曳力模型等因素对产物气体组分分布的影响。结果表明：温度升高，出口处的CO摩尔分数增加，而其余组分都减小；较小生物质粒径的气化效果要优于较大的生物质颗粒粒径；曳力模型对各产物气体组分的摩尔分数几乎无影响。

通过中试规模烧结杯试验和综合烧结模型，将返矿平衡和非平衡条件相结合，研究了混合料特性（烧结碱度、焦炭和水分添加量）对火焰烽面特性和烧结性能的影响机理。模拟研究涉及多种烧结条件下的125个烧结杯工况。为揭示火焰烽面区域中熔体生成与凝固行为，使用FactSage软件进行化学热力学模拟并建立了更完善的熔化和凝固子模型。模拟与试验研究表明，随着碱度和焦炭添加量的变化，火焰烽面速度、成品率、焦比和利用系数会出现局部最大或最小值。在本文烧结条件下，最大利用系数工况为碱度2.0、水分7.7%、焦炭6.4%。最小焦比工况为碱度2.0、水分6.5%、焦炭6.4%。最小焦比和最大利用系数的条件并不相同，而最终烧结操作取决于每个烧结厂的控制目标。

针对水煤浆循环流化床锅炉水蒸气浓度高的特点，在较宽的水蒸气浓度内采用固定床反应器对石灰石脱硫过程的煅烧和硫化阶段分别开展机理研究，并利用低温氮吸附法、真密度计和扫描电子显微镜分析煅烧产物和硫化产物的孔结构特征、表观形貌。研究表明水蒸气促进煅烧产物的烧结，减小了煅烧产物的孔隙率和比表面积，增大了大孔份额，使产物氧化钙失去活性；水蒸气对硫化反应的作用呈非单调性，随着水蒸气浓度提高，同一时刻的钙转化率表现为先促进后抑制，在水蒸气浓度10%左右时钙转化率最高。其原因可以归结为水蒸气一方面促进硫化产物固态离子扩散，另一方面促进未反应氧化钙烧结成块。

利用核磁共振波谱仪（NMR）与气相色谱/质谱联用仪（GC/MS）对重质生物油理化性质进行表征，并应用热重分析仪（ TG-DTG）与热裂解仪-气相色谱/质谱联用仪（Py-GC/MS）对重质生物油热解特性进行研究。结果表明：重质生物油主要由芳香族化合物和糖类物质组成。重质生物油在N₂氛围下热解主要分为三个阶段: 室温~300℃为蒸发段，300～520℃为热解段，520～800℃为成焦段。重质生物油经不同温度热解后，产物种类有明显差异：中温段（低于500℃）热解时，产物种类随温度的升高逐渐增加；高温段（高于500℃）热解时，随着热解温度的提高，产物种类逐渐趋于稳定。

将可见光催化、不对称合成、分子氧氧化和连续化集成，创新性地用玻璃微通道反应器实现可见光活化分子氧氧化的β-酮酸酯类化合物的不对称α-羟基化反应的连续工艺。用金鸡纳碱衍生的相转移有机催化剂在气-液-液多相体系内实现可见光催化，分子氧不对称氧化连续反应。在心形微通道反应器内，1-茚酮-2-甲酸金刚酯底物完全氧化为(S)-2-羟基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯，产物收率95%，对映选择性87.0%。与间歇反应相比，采用微反应器的连续反应在保持产物高立体选择性基础上将30 min反应停留时间缩短至1.08 min。该方法具有快速、低能耗、连续、高效等优势，具有良好的工业化前景。