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关键词： 新高考   有机化学   试题分析   教学策略  

摘要： 高考制度是国家的基本考试制度,在现代教育中具有方向标的作用。高考是国家选拔人才的重要方式,是改变中国年轻人命运的重要途径。“有机化学”内容在高中化学学习中占有重要地位,化学学科核心素养、必备知识以及关键能力是高考化学试题的主要考查点。有机化学的学习有利于提高学生将化学知识和理论学以致用的能力,有机化学前沿研究和应用的真实情境有利于学生感受到有机化学重要的社会价值,同时有利于落实化学学科核心素养,促进学生全面和个性化发展。在新高考改革的背景下,本研究采用比较研究法、文献研究法、问卷调查法、统计分析法等研究方法。选取2021年部分新高考省市高考化学试卷(辽宁卷、北京卷、河北卷、天津卷、广东卷、江苏卷、浙江卷、湖南卷、海南卷、山东卷、湖北卷)的有机化学试题作为研究对象,从试卷结构、试题数量和分值、呈现方式、考查内容、情境素材、核心素养等方面进行整理、统计和分析,总结高考有机化学试题的命题特点,并预测命题趋势,为高中化学教学提供一些数据说明和理论依据。再结合对学生在有机化学学习中存在的主要问题的问卷调查结果,提出针对性的教学策略并举实例说明,为高中一线教师在有机化学内容的教学提供参考。本文共包含以下六部分内容。第一部分是绪论。主要从研究背景出发,阐述了研究目的和意义以及国内外研究现状,进而确定了研究内容和方法以及技术路线。第二部分为核心概念和理论基础。本研究解释了新高考、有机化学试题、试题分析、教学策略等核心概念,并分别对建构主义学习理论、多元智能理论、最近发展区理论、高考评价体系、化学学科核心素养进行阐述,解读课程标准,为试题分析和教学策略的提出打下基础。第三部分,是对高考有机化学试题的统计分析。选取2021年部分新高考省市高考试卷(辽宁卷、北京卷、河北卷、天津卷、广东卷、江苏卷、浙江卷、湖南卷、海南卷、山东卷、湖北卷)的有机化学试题作为研究对象,从试卷结构、试题数量和分值、呈现方式、考查内容、情境素材、核心素养维度及水平等方面进行统计分析,总结高考有机化学试题特点。第四部分,有机化学相关问卷调查分析,对学生进行问卷调查,对教师进行访谈调查。通过对调查结果进行统计分析,掌握有机化学的学习现状和教学现状。第五部分,有机化学教学策略的提出及实践举例。主要根据高考有机化学试题情况和学生学习过程中存在的综合运用能力较差等问题,提出情境创设、思维导图建构、实验探究、模型建构、问题驱动、类比迁移、错题管理教学策略,并进行实例举证。第六部分为研究结论与反思。对新高考省市的有机化学试题分析、有机化学教学策略进行总结,并对本研究的不足之处进行反思。

关键词： 植物化学物   氧化应激   细胞吸收   抗氧化相互作用  

摘要： 日常膳食中的植物性食物对维持人体健康起重要的作用,其健康效应一方面来自于食物中丰富的植物化学物等活性成分,可以起抗氧化、预防糖尿病、心血管疾病等慢性疾病的作用,另一方面来自活性成分间复杂的相互作用,植物化学物和其他活性成分包括植物化学物、蛋白质、多糖等发生相互作用起更强的生物活性。其中,预防机体氧化应激反应是植物化学物阻止慢性疾病发生发展的关键途径。然而,目前对植物化学物抗氧化及其相互作用的研究存在较大的不足,对植物化学物如何调控机体内源性活性氧（ROS）的产生,进而预防氧化应激反应尚不明确。且目前研究多数基于体外或细胞模型,少有结合体内研究模型综合评价,缺少生物效应关系,难以解释植物化学物在机体内实际的相互作用。特别是,膳食多样性使膳食中同时存在脂溶性抗氧化成分和水溶性抗氧化成分,它们间如何相互作用、在抗氧化过程中相互作用如何体现及其生物学机制方面研究甚少。本研究以果蔬中常见的两种黄酮类化合物（槲皮素、木犀草素）与两种类胡萝卜素（番茄红素、叶黄素）为研究对象,结合体外化学模型、细胞模型及动物模型综合研究黄酮类化合物与类胡萝卜素的抗氧化及其相互作用,并探讨了其预防氧化应激的潜在作用机制。主要研究成果如下:（1）通过ABTS和DPPH自由基清除实验与H2O2诱导氧化损伤细胞模型研究黄酮类化合物和类胡萝卜素的体外抗氧化相互作用。结果表明黄酮类化合物和类胡萝卜素以不同比例复配后,在提高ABTS和DPPH自由基清除能力、细胞总抗氧化能力、抗氧化酶活性上表现出显著的协同或拮抗作用（p<0.05）。黄酮类化合物在复配组中占比更高时,协同作用较强,特别是番茄红素和槲皮素复配组呈现了更强的协同作用。在不同组织的细胞中,他们的相互作用也存在一定的差别。相比肠道细胞Caco-2和肝细胞L-02,在血管内皮细胞HUVEC中黄酮类化合物和类胡萝卜素复配组表现出更强的协同作用。（2）通过高效液相色谱（HPLC）与Western Blot技术研究了黄酮类化合物与类胡萝卜素复配在细胞中的吸收率变化及对细胞膜蛋白SRBI和NPC1L1的影响。结果表明,在HUVEC细胞中,类胡萝卜素吸收率提高的复配组多呈现抗氧化协同作用,如番茄红素:槲皮素=1:5复配组（M2）作用后番茄红素的细胞吸收率提高了271%（p<0.05）,且协同提高超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和过氧化氢酶（CAT）的活性（p<0.05）。而类胡萝卜素吸收率降低的组多呈现抗氧化拮抗作用,如复配组M6（叶黄素:槲皮素=5:1）作用后叶黄素吸收率降低了约17%（p<0.05）,且在提高CAT酶活性上相比单一化合物表现出显著拮抗作用（p<0.05）。类胡萝卜素作用后,SRBI与NPC1L1表达水平提高,促进其的细胞吸收。黄酮类化合物与类胡萝卜素协同组复配作用后,SRBI和NPC1L1的表达量增加,类胡萝卜素吸收率提高。因此,黄酮类化合物可能通过SRBI和NPC1L1影响类胡萝卜素的转运,从而影响类胡萝卜素的吸收,进而影响其细胞内抗氧化活性。（3）建立H2O2诱导HUVEC细胞氧化损伤模型,研究黄酮类化合物和类胡萝卜素复配组预防氧化应激反应的作用。研究发现复配组提高了氧化还原中心转录因子Nrf2及其下游解毒酶HO-1、NQO1的m RNA和蛋白表达水平,并提高了核内Nrf2的表达,促进了Nrf2的入核激活过程,其中复配组M2、叶黄素:木犀草素=1:5复配组（M3）的协同作用较强（p<0.05）,特别是复配组M2,相比H2O2对照组提高了约3倍核内Nrf2表达。说明黄酮类化合物和类胡萝卜素协同调控了Nrf2/HO-1通路预防心血管系统氧化损伤。（4）采用H2O2诱导HUVEC细胞氧化损伤模型研究黄酮类化合物和类胡萝卜素复配后预防氧化应激的分子机制。研究发现复配组显著抑制了胞内ROS水平、ROS合成酶Nox2和Nox4的蛋白表达（p<0.05）,其中复配组如番茄红素:木犀草素=1:5（M1）、M2和M3协同降低了Nox4的表达量,特别是M2作用后相比H2O2处理组Nox4表达量减少了近3.5倍（p<0.05）。同时发现M2、M3等复配组协同提高了氧化应激上游调控分子SIRT1的m RNA水平与蛋白表达量。进一步,采用转录组测序技术,以抗氧化协同组M2（番茄红素:槲皮素=1:5）为代表研究黄酮类化合物和类胡萝卜素复配调控细胞内ROS水平的机制。发现其与H2O2处理组的差异基因主要富集在炎症反应信号通路,如NF-κB、IL-17、TNF等。且番茄红素与槲皮素复配协同降低了COX-2、BCL-6等炎症基因的m RNA水平、抑制了炎症信号通路中心转录因子NF-κB p65的磷酸化激活过程,与H2O2处理组相比NF-κB p65磷酸化水平降低了1.8倍（p<0.05）。对上游调控蛋白SIR

关键词： 碳酸二甲酯与甲醇   萃取精馏   离子液体   NRTL模型   Aspen Plus  

摘要： 碳酸二甲酯和甲醇是重要的绿色溶剂和化工原料。全球每年消耗超过9万吨,需求量逐年增加,但两种物质会形成共沸物,较难通过一般精馏的方式进行分离。萃取精馏技术具有工艺成熟、操作稳定性高等优势,在分离共沸体系中被普遍应用。传统的萃取精馏剂一般为有机溶剂,由于其毒性大、消耗量多且损耗率高,因此,迫切需要研制绿色且环保的新型萃取剂。离子液体因具有独特的理化性质而备受关注,是当今研究的热点之一。针对上述问题,本文开展了以吡啶类离子液体为萃取精馏剂,用于分离碳酸二甲酯和甲醇的萃取精馏方法的研究,研究该体系的相平衡,并验证该分离方法的适用性。具体研究内容包括以下几方面:(1)利用COSMOtherm X软件对169种离子液体进行了筛选,计算了其选择性,结合价格、合成的难易程度以及稳定性,最终选定了N-乙基吡啶溴盐([EPY]Br)、N-甲基吡啶磷酸二甲酯盐([MPY][DMP])、N-乙基吡啶磷酸二乙酯盐([EPY][DEP])三种离子液体作为萃取精馏剂。测定了三种离子液体的红外光谱图、热稳定性和含水量,结果表明它们满足后续相平衡实验的要求。(2)测定了在101.3 k Pa(大气压)下碳酸二甲酯-甲醇二元体系及碳酸二甲酯-甲醇-[EPY]Br/[MPY][DMP]/[EPY][DEP]三元体系的汽-液相平衡(VLE)数据。结果表明,添加三种离子液体后,离子液体的盐效应体现出来,碳酸二甲酯和甲醇之间的相对挥发度得到了提高,且提高的程度与离子液体的添加量成正比,当添加量达到一定值后三种离子液体均可以打破共沸物,同时体系的平衡温度也随之提高。消除共沸的临界用量分别为7 mol/kg、3 mol/kg和3 mol/kg,分离效果为[MPY][DMP]>[EPY][DEP]>[EPY]Br。(3)利用NRTL模型对二元体系及三元体系的VLE数据进行了回归,结果表明模型拟合值和实验值吻合得很好。对碳酸二甲酯-甲醇-[EPY]Br/[MPY][DMP]/[EPY][DEP]三元体系活度系数的平均拟合偏差分别为7.12%、6.53%和6.29%,说明误差较小,NRTL模型能够对上述体系的VLE数据给出良好的拟合结果。(4)从结合能和静电势两方面对离子液体打破碳酸二甲酯和甲醇之间共沸物的机理进行了探究。结果表明,三种离子液体都与甲醇的羟基形成了氢键,且氢键强度大于碳酸二甲酯与甲醇之间的氢键,说明离子液体与甲醇之间的吸引力更大,离子液体的加入打破了碳酸二甲酯与甲醇之间的氢键,从而实现了二者的分离,且分离效果为[MPY][DMP]>[EPY][DEP]>[EPY]Br,这与实验和COSMO-RS预测结果一致。(5)利用Aspen Plus软件对碳酸二甲酯-甲醇-[MPY][DMP]体系进行萃取精馏流程模拟。通过灵敏度优化,得到最佳操作条件:回流比5.8,全塔理论板数30块,原料进料为第15块塔板,[MPY][DMP]进料为第3块塔板,[MPY][DMP]进料流量为900 kg/h。在此条件下,可以获得纯度为99.4 wt%的碳酸二甲酯,研制的方法适于碳酸二甲酯和甲醇的分离。

关键词： 有机化学  

ISBN: (纸本)9787122412652

摘要： 高等有机化学是用物理和物理化学的概念、理论和方法来研究有机化合物的结构和反应机理等问题的基础科学，是基础有机化学的深化与提高。本教材着重论述有机化合物的结构、反应机理以及它们之间的关系。包括：1.深入讨论有机化合物分子结构，用分子轨道理论等阐述有机化学反应；2.深入讨论立体化学方面的问题，重点是动态立体化学；3.概述研究有机化学反应机理的基础知识和方法；4.系统介绍各类重要的有机化学反应机理；5.介绍有机光化学和自由基化学的基本知识等；6.多步骤有机合成路线设计基础。高等有机化学研究的逐步深入，对整个有机化学的发展起着重要的理论指导作用，同时也为高分子化学、药物化学和生物化学实践提供日益深化的理论基础。

关键词： 有机化学   同系物筛选   模式切换规则   模式丰富性规则   性能反馈  

摘要： 随着石油等不可再生资源的日益消耗,为了摆脱资源紧缺对社会发展的局限,政府大力支持新型能源的开发,各大车企越发重视新能源汽车的研究,混合动力电动汽车作为纯电动汽车的过渡车型,能够有效规避电池续航里程短和充电速度慢的诸多难题,降低传统汽车对燃油的需求量,成为了新能源汽车的重要发展方向之一。其中传动系统作为混合动力汽车的关键部分,决定着不同动力源之间的功率流动、控制着工作模式的选择,关系着车辆的动力驱动和燃油经济等性能。由于行星机构的高负载、大传动比和功率分流的特点,基于行星机构的混合动力传动系统已经被广泛应用于众多车型,行星排、调节元件和动力源的组合搭配满足了不同工况下运行模式的选择,全面提升汽车的性能水平。然而目前常用传动构型的种类较少,结构单一,必然存在众多优秀的传动构型未被发现,一种高效的传动系统的设计方案能够全面搜寻、筛选和评估潜在构型,扩宽混合动力汽车的发展道路。本文以此为目标,提出多行星排式混合动力传动系统的设计与优化方案。首先,源于图论模型和有机分子的相似性,探索传动系统和有机化合物的结构特点,引进有机官能团和有机化学反应的理论,为了更加直观、清晰地展示两者的关系,建立分子模型表示传动系统。以现有热门车型的传动系统为基础,断裂化学键,拆分传动系统,获取行星机构和动力源片段。以等价矩阵筛选行星机构的枚举结果。将动力源片段分组处理,以九类主动力源组的形式保存。然后,针对动力源组的对比分析,发现存在功能相同、结构互异的冗余组,即同系物,制定模式搜索规则、基准二叉树、模式切换规则,划分主动力源组的工作模式,统计工作模式中切换元件的工作情况,构建模式切换矩阵和主模式切换图谱。以逐步删除切换元件的方式,复现同类子组的结构,判断其是否满足模式切换规则。针对合格子组,以同系物的定义,删除冗余子组,保证动力源组的唯一性。其次,引用有机反应中新键的生成,匹配动力源组和行星机构,构成大量完整的多模传动系统。考虑到传动系统的可行性,制定模式有效的基准公式,提出模式的动力传递矩阵,评估每种传动系统每种模式的有效性,最终以模式丰富性的原则,保留工作模式完整的传动系统。最后,以动力驱动性和燃油经济性,综合评估传动系统的性能水平和设计方案的合理性。先以原地起步加速时间评估传动系统的各驱动模式的加速能力,摒弃驱动力过低的传动系统。制定模式切换的边界条件,以等效消耗最低策略评估动力源的工作效率、电池的荷电状态(State of Charge,SOC)、燃油消耗率和工作模式的切换情况,证明通过筛选的传动系统具备卓越的性能。同时反馈工作模式的使用情况至同系物筛选和模式丰富性筛选,避免合格传动系统的遗漏,形成闭环的设计方案。

关键词： 高中化学   核心素养   有机化学   常见官能团   课堂教学  

摘要： 2017年版的高中化学课程标准(文中简称新课标)提出,要发展高中生的化学学科核心素养、开展“素养为本”的教学和基于化学学科核心素养的评价。在新课标中,必修课程和选修课程都对官能团相关知识作了具体的内容要求和学业要求,然而在目前的实际教学中,教学模式传统、教学手段单一、教师时间安排或学校条件限制无法完成高质量的教学设计等因素影响,使得多数学生无法将官能团相关知识充分整合吸收、建立有效的官能团转化认知模型。因此,如何在教学过程中使学生突破有机化学官能团的重难点、构建认知模型以达到发展化学核心素养的目的是本研究的意义所在。本研究通过梳理化学核心素养以及官能团教学相关的文献,并对师生进行访谈调查,了解高二学生对官能团知识的掌握程度,找出学生学习有机化学官能团所遇到的障碍与难点,在已有的研究基础上结合学科特点分析并确定官能团的教学模式。选择生活中常见物品,以复习课的形式组织核心素养导向的课堂案例,并进行教学实践。通过案例实施和效果测评验证了本次的官能团创新实验探究教学能够增强学生对官能团的认识、发展学生的化学核心素养,其研究案例能够为教学实践提供参考。论文内容包括五个部分:第一部分,通过分析文献,了解化学核心素养以及有机化学官能团教学的研究现状,总结现状的特点与不足,以明确本研究的主要方向和研究意义;界定本文中的概念。第二部分,根据研究现状明确本研究的研究目标、研究方法以及研究思路,构建研究的总体框架。第三部分,通过访谈调查了解高二学生对官能团知识的掌握程度,找出学生学习有机化学官能团所遇到的障碍与难点;在化学核心素养的指导下,设计《常见官能团的检验》和《常见官能团之间的转化》的创新活动教学案例。第四部分,进行实践与测评。采用2017年版化学课程标准中对化学核心素养的定义与划分,建立化学核心素养的测评指标,基于官能团的描述设计问卷题目。选取两平行班进行对比实验,对两班的前后测数据进行横向分析和纵向分析,验证本次教学实践能否有效提升学生的化学核心素养。第五部分,进行研究总结,得出研究结论、分析研究不足。通过研究发现,与传统实验教学模式相比,此次素养导向的官能团活动教学案例能够提高学生的学习热情和对官能团的认识,并且能够不同程度地提升化学核心素养。同时,本研究仍存在一些不足之处。

关键词： 化学教科书   有机化学   内容分析   比较研究  

摘要： 在倡导全球核心素养教育的时代中,加强全球教育交流与竞争,实现各地区教育平衡发展以及教育本土化与教育相似性并存是日后世界各国教育发展的必然趋势,英国作为世界上第一个提出“核心素养”的国家,其教育改革的方向和具体做法也在积极影响着世界其他国家和地区的教育发展之路。我国教育部2014年首次提出“核心素养体系”概念,将核心素养作为重要的育人目标。目前,我国正处于落实新课程标准,加快推进高中新教科书使用的阶段。课程标准是教科书编写的直接依据,课程标准的要求也会影响教科书内容的选择。有机物是人类赖以生存的物质基础,是生产生活中极其重要的组成部分。“有机化学”内容在高中化学课程中也占有重要的位置。因此,本研究以中英不同时期的化学教科书为研究对象,分析新旧课程标准框架下有机化学模块的内容选择、内容编排、内容呈现三个方面的异同,比较我国化学教科书与英国化学教科书更新方向的差异,从而全方位把握教科书的改革趋势。通过对中英两国教科书有机模块的内容更新比较研究,得出以下结论:(1)从内容选择方面来看,两国教科书都注重学生对有机化合物知识的学习,中国教科书更新侧重于基础知识内容的扩充,而英国教科书更注重知识的深入,追求更深层次的跨学科知识融合。(2)从内容编排方面来看,中英两国新教科书都继承旧版教科书已有的成熟体系结构,对旧教科书个别内容进行了调整。中国教科书的更新是在有机化学学科逻辑体系的基础上,充分考虑学生认知规律作出变动,而英国侧重于完善知识的系统性,关注于Advanced Subsidiary(AS)、A Second Examination(A2)两个水准内容之间更好的层次性和承接性。(3)从内容呈现方面来看,中英教科书的封面设计都更加凸显化学学科特色的,在目录、附录设计上两国也趋于相同。我国在栏目方面栏目设置更为丰富,更有利于教学;英国教科书的栏目设置比较简单,但实用性较强。插图方面,两国都努力提高教科书的插图水平和质量,并提升了插图的有效性,更好地提高了教科书的可读性和审美性。基于对比分析,对于我国在课程改革、教科书设计、课堂教学三个方面提出了建议:加强职业教育,引导个人职业发展;适当延伸知识内容广度,培养学生自学能力;灵活运用教科书,充分挖掘新价值。

关键词： 复盐离子液体   萃取精馏   分子设计   乙酸甲酯   甲醇  

摘要： 在对苯二甲酸(PTA)和聚乙烯醇(PVA)的生产过程中,会产生大量乙酸甲酯与甲醇的混合物。因乙酸甲酯和甲醇会形成共沸物,普通精馏无法分离。本文以复盐离子液体为萃取剂萃取精馏分离乙酸甲酯-甲醇共沸混合物。利用基于修正UNIFAC基团贡献法和遗传算法的复盐离子液体萃取剂的分子设计,选择复盐离子液体[CCim][C l][DCA]和[CCim][OAc][BF]为分离乙酸甲酯-甲醇共沸混合物的萃取剂。测定了乙酸甲酯-甲醇-[CCim][C l][DCA]和乙酸甲酯-甲醇-[CCim][OAc][BF]体系在101.3 k Pa下的汽液平衡数据。利用NRTL模型对实验数据进行拟合,获得相应的二元交互作用参数和非随机参数。此外还测定了亲本离子液体[CCim][C l]、[CCim][DCA]以及[CCim][OAc]存在下乙酸甲酯-甲醇体系的汽液平衡,并比较了各复盐离子液体与相应的亲本离子液体对乙酸甲酯-甲醇体系汽液平衡的影响。复盐离子液体[CCim][C l][DCA]结合了[CCim][C l]较高的选择性和[CCim][DCA]在体系中良好的溶解性,解决了单一离子液体[CCim][C l]熔点高给工业应用带来的不便,是分离乙酸甲酯-甲醇混合物适宜的萃取剂。复盐离子液体[CCim][OAc][BF]的分离性能与[CCim][OAc]近似,也是分离性能良好的萃取剂。利用Aspen Plus软件对以复盐离子液体[CCim][C l][DCA]为萃取剂分离乙酸甲酯-甲醇共沸混合物的萃取精馏过程进行稳态模拟。分别对萃取精馏塔和闪蒸罐进行灵敏度分析,研究不同操作参数对分离效果和能耗的影响,确定了适宜的操作条件和设备参数。利用Aspen Dynamics软件对复盐离子液体[CCim][C l][DCA]分离乙酸甲酯-甲醇共沸混合物的萃取精馏过程进行动态模拟。提出了三种控制方案,分析对比提出的三种控制方案对原料进料流量和浓度扰动的调节能力,确定了最佳控制方案。

关键词： 学习进阶   烃的衍生物   多元化教学   有机化学  

摘要： 信息技术的高速发展对教育方式产生了巨大的影响,在疫情和信息的双向冲击下,如何进行教学改进以提升教学效率?烃的衍生物是高中有机化学的重要内容和核心知识点,也是学生学习的难点。本文以学习进阶理论为基础,以烃的衍生物为研究对象,采用多种教学途径和教学策略有效结合,构建多元化的教学模式,为烃的衍生物教学内容提供教学思路。论文分为以下六个部分:第一部分,绪论。该部分主要阐述了研究背景、研究目的和意义、国内外研究现状。第二部分,理论基础与概念界定。该部分阐释相关概念的含义及理论基础。第三部分,问卷调查。对高二理科班学生学习烃的衍生物的现状进行问卷调查和分析。调查结果为基于进阶式多元化教学模式的建立提供重要支撑。第四部分,多元化教学模式的构建。依据已有研究、课程标准、学生问卷调查的结果、各层次学生的需求,选择合适的教学途径和教学策略,对烃的衍生物进行多元化教学模式的构建。第五部分,教学设计与实施。根据教学内容的特点、学生的认知发展规律和多元化教学模式中的策略。选取烃的衍生物中的羧酸及其衍生物的内容进行教学设计与实施。第六部分,结论与展望。根据实验班和对照班实施教学前后的成绩进行分析,得出结论。同时对本研究实施过程中存在的问题进行反思与总结,为今后的一线教师在烃的衍生物教学设计中提供思路。

关键词： Oxy-steam燃烧   高炉煤气   化学反应机理   燃烧特性   数值模拟  

摘要： 能源是社会发展的重要基础,和进一步发展的必要条件,如何高效利用能源和通过开发清洁可再生能源来对本国的能源结构进行优化是当今各国面临的主要任务之一。与此同时,我国目前存在大量低热值燃气被浪费的现象,因此如何有效控制和高效利用工业生产中产生的低热值燃气变得十分重要。富氧燃烧技术作为提高低热值燃气燃烧效率的技术受到广泛的关注及研究。Oxy-steam燃烧技术作为新一代的富氧燃烧技术更受到人们的重视,但对于低热值燃气在oxy-steam下燃烧的研究甚少。本研究采用数值模拟与实验相结合的方法,对高炉煤气在oxy-steam下的燃烧特性进行研究。首先利用chemkin软件对包含53个组分,325个基元反应的GRI3.0化学反应机理进行机理简化,得到了包含17个组分,54个基元反应的简化反应机理,并进行验证,结果表明简化机理能有效模拟高炉煤气在oxy-steam下的燃烧。利用fluent软件在经过实验验证的模型上,对高炉煤气的O2/H2O富氧燃烧进行数值模拟。应用P-1辐射模型,标准k-ε湍流模型,采用了与17个组分,54步反应的简化反应机理耦合的稳态层流小火焰模型作为燃烧模型,在氧气浓度30%的情况下,按0%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%的H2O浓度研究了其对煤气燃烧温度、炉内温度分布、烟气组分,氮氧化物及烟黑排放的影响。结果表明O2/H2O燃烧方式下,高炉煤气的最高燃烧温度下降,由于OH和H基团浓度提高,炉内最高温度从1350K下降到了 1290K;炉内温度分布更加均匀,CO燃烧得更完全;NOx排放量的体积分数从43 × 10-6下降到了 0.946× 10-6,且烟黑的排放量的体积分数从4×10-6下降到了 0.6×10-6;出口处烟气流速也随之降低,从0.55m/s下降到了 0.5m/s。但是出口处H2和CH4浓度略有上升。为进一步探究oxy-steam 下高炉煤气在实际生产中的使用情况,研究了过量空气系数,氧化剂温度对高炉煤气oxy-steam下燃烧特性的影响规律。提高过量空气系数,可以发现使炉内最高温度先升后降;高炉煤气中的可燃成分随着过量空气系数的提高,燃烧得更加彻底;随着过量空气系数的提高,污染物排放量快速减小。提高氧化剂温度,着火点也随着预热温度的提高而提前,炉内高温区域分布更加均匀,燃料的燃烧更加完全,但当预热温度超过500K后炉内最高温度出现了下降;NOx排放量随着预热温度的提高快速上升,烟黑的排放量则随着预热温度的提高而下降。研究结论可望为低热值燃气在oxy-steam下燃烧研究提供基础理论依据,为企业低热值燃气的充分利用具有重要的现实意义。