神木煤显微组分热解特性研究
神府煤加压热解特性及热解动力学分析_王贤华

第31卷第11期中国电机工程学报V ol.31 No.11 Apr.15, 2011 40 2011年4月15日Proceedings of the CSEE ©2011 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号:0258-8013 (2011) 11-0040-05 中图分类号:TK 224 文献标志码:A 学科分类号:470⋅20神府煤加压热解特性及热解动力学分析王贤华,鞠付栋,杨海平,徐健,张世红,陈汉平(煤燃烧国家重点实验室(华中科技大学),湖北省武汉市430074)Kinetics and Properties Analysis of Shenfu Coal Pressurized Pyrolysis WANG Xianhua, JU Fudong, YANG Haiping, XU Jian, ZHANG Shihong, CHEN Hanping (State Key Laboratory of Coal Combustion, Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074, Hubei Province,China)ABSTRACT: Pressurized gasification is critical to the clean utilization of coal. As the initial step, pyrolysis is significant for the process of coal gasification. To catch the mechanism coal pressurized pyrolysis in depth, the pyrolysis of ShenFu coal was investigated using pressurized thermogravimetric analyzer under different pressures (0.1, 0.8, 1.5, 3 and 5MPa). The kinetics propery was analyzed by overall index of volatile evolving (D) based on pyrolysis characteristics and non-isothermal method coupled with variant diffusing mechanism functions. The result indicates that the pressurized pyrolysis of ShenFu coal is mainly consisted of moisture removing, volatile releasing and secondary cracking of macromolecular tar. Pressure has great influence on the behavior of ShenFu coal pyrolysis. The enhance of pressure (<0.8MPa) is beneficial for volatile releasing, however, after that, it suppresses volatile releasing. The overall index of volatile evolving (D) shows consistent result with volatile releasing behavior with pyrolysis pressure increasing. Three-dimension spherical diffusing mode is fit for the mechanism of ShenFu coal pressurized pyrolysis. The activation energy (E) of low temperature range is enlarged with pressure increasing and achieves the maximum value at 1.5MPa, after that it diminishes with pressure increasing further. E of lower temperature range is much higher than that of higher temperature range.KEY WORDS: Shenfu coal; pressurized pyrolysis; pherical diffusing mode; kinetics摘要:煤的加压气化是煤清洁利用的关键,作为气化反应的初始阶段,煤热解特性对煤气化过程有着重要的意义。
煤显微组分结构特征及其与热解行为的关系

煤
炭
转
化
司的 四极 滤质 质谱 仪 QMS 2 4 2联 用装 置 . 三种 实 验 测 试条 件及 数据 处理方 法 与文献 [ ] 同. 4相
响引起 . ] 在 4 。 [2 6 3左右 的衍 射峰为 10峰 , 峰峰 型 0 该 较宽, 为环构 碳 h k晶 面 衍 射 峰 , 芳 环 碳 外 , 包 除 还 括 拼接 处 于 同一 平 面 的脂 环碳 的 贡 献. X 在 RD谱 上 还存 在如 黄铁矿 、 高岭 石 、 石英 和方解 石等 诸多矿 物 衍射 锐峰 , 质 组存在 矿物 质较 多 , 别是 平朔惰 惰 特 质 组. 图 1还 可 以 看 到 , 镜 质 组 相 比, 质 组 由 与 惰
1 1 实验煤 样 .
平朔 煤采 自山西平朔 安太 堡露 天矿 9 煤层 , 为 还 原程度 较 强 的煤 ; 东煤 采 自神府 东 胜 矿 区 马家 神 塔 露天矿 2 煤层 , 还原程 度较 弱 的煤.4 为 _ 用 C H 和 C I 配 置 比重 液 , 用 等密 度 梯度 C 运 离心 分离 法对平 朔 原 煤 ( S 和 神东 原 煤 ( D) 行 P) S 进 了 煤 岩 显 微 组 分 的 分 离 富 集 , 微 组 分 按 照 显 G 1 58 20 B 5 8 — 0 1标 准 进 行 识 别. 得 平 朔 惰 质 组 获 ( I 、 朔镜 质 组 ( V) 神 东 惰 质 组 ( I 和 神 东 镜 P)平 P 、 S) 质组 ( V) S 4种显 微组 分. 品的粒 度 ≤7 t 样 品 样 4k m,
定 , 示 了煤的 类石 墨结 构特征 , 算 了样 品 的晶格 结 构 参数 : , L , Me f . 用 F — 揭 计 d d , L , 和 a利 T I 测定 , 算 了表征 煤 结构特 征 的三 个重要 参数 : R 计 脂氢 与芳 氢 比率 、 肪侧链 的链 长和 芳香 氢取 代 脂
煤热解特性及热解反应动力学研究

图1 不同粒径滕州烟煤的 T G、 D T G 曲线 ( 升温速率 : 30 ℃ / min)
2
] , 当 n ≠1 时 , 令 Y =
求解动力学参数主要有积分法和微分法 , 它们之 热力发电 ・ 2006 ( 04)
∼ λ
基础研究
ln [
) 1- n 1 - (1 - α ] , 则动力学方程可简化为 Y = a + 2 T ( 1 - n)
结果表明 , 当 n 等于 3 时 , 函数图像的线性关系最好 , 黑 龙江大头煤不同升温速率下的计算结果见表 5 。
2 . 2 动力学参数的计算
( 5) ( 6) ( 7)
对式 ( 8) 积分后两边取对数得 : ) 1- n 1 - (1 - α AR ( 2RT) E ln [ ] = ln [ 1 ] 2 βE E RT T ( 1 - n)
( n ≠1) ( 9)
或 ln [ -
) ln ( 1 - α T
2
] = ln [
βE
AR (
1-
2RT)
E
]-
E RT
式中 : E 为活化能 ; A 为频率因子 ; R 为气体常数 ; n 为 令 X =
T
( n = 1) ( 10)
1 α AR ( 2RT) E , = ln [ 1],b = ,当 n
βE
E
R
= 1 时 , 令 Y = ln [ -
) ln ( 1 - α T
用热分析法研究煤的热分解特性

用热分析法研究煤的热分解特性徐建国魏兆龙【摘要】采用热分析法对煤热分解特性进行了大量试验研究,探讨了影响煤热解的因素,研究了混煤的热解特性,提出了反映煤热解特性的煤热解产物释放特性指数r,并用热解反应动力学方程研究煤的热解过程。
【关键词】热分析法热解微机热天平To Study Pyrolysis Characteristics of Coals Using Thermal AnalysisMethodAbstract A great deal of testing and studying works on coalthermolysis using thermal analysis method were carried out, the factors affecting coal pyrolysis were approached, the pyrolysis of mixed coal was studied, the releasing characteristics index r coal pyrolysis products reflecting coal pyrolysis characteristics was proposed, and the coal pyrolysis process was studied using pyrolysis reaction dynamics equation.Key words thermal analysis method pyrolysis computerized thermal scale(balance)表1 新密煤和义马烟煤以及它们的混煤的煤质分析数据注:用混73煤、混55煤、混37煤,分别代表新密煤和义马煤按7∶3、5∶5、3∶7的比例配成的混煤。
煤的热分解简称煤热解。
由于煤的热解过程非常复杂,因此,到目前为止有关煤的热解数据还很少。
神木烟煤燃烧特征和燃烧产物的分析研究_任福民

文章编号: 1673-0291( 2015) 06-0092-05
北京交通大学学报 JOURNAL OF BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY
Vol. 39 No. 6 Dec. 2015
DOI: 10. 11860 / j. issn. 1673-0291. 2015. 06. 014
93
单位热耗降低. 已有文献报道采用神木优质烟煤磨细代替部分
燃料喷入炼钢高炉[4],我们提出采用神木优质烟煤 磨细部分取代重油,结合采用部分富氧燃烧技术,可 以降低玻璃生产成本,将为浮法玻璃生产行业带来 有益的探索. 鉴于此,本文作者对 8 个神木烟煤样品 进行 1 100 ℃ 、1 200 ℃ 燃烧试验,用德图烟气分析 仪器测定烟气成分,用扫描电子显微术及微区能谱 技术分析燃烧烟颗粒成分及形貌大小,对燃烧灰渣 用 X 射线衍射技术确定其组成.
性和燃烧产物的特征. 样品取样如表 1 和表 2 所示.
表 1 神木烟煤燃烧的烟气分析采样记录
Tab. 1 Records of gas analysis sampling
of Shenmu-coal
g
样品号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
滤筒 1. 101 7 1. 135 9 1. 100 9 1. 066 2 1. 113 0 0. 940 4 1. 033 8 1. 022 6
7# —
—
— 0. 806 0 0. 029 0 3. 60
8# 0. 741 7 0. 102 5 13. 82 0. 788 8 0. 100 1 12. 69
2. 1 收集到的烟尘颗粒的重量的比较
神木煤有机显微组分的结构特征与热转化性质的关系_孙庆雷

2 结果与讨论
2.1 显微组分的分离及性质 首先根据镜质组和 惰质组的形态和光泽不同 , 从马家塔 3 #煤 层中手 选富含镜质组和惰质组煤样 , 手选煤样的岩相组成 分析见表 1 。 在 N2 气氛下粉碎到粒径小于 50 μm , 以保证各显微组分以单组分形式存在 , 在重液浮选
M
A
V
7.43 4.43 36.43
6.40 2.37 39.60
6.88 3.54 25.30
Ultimate analysis wdaf %
C
H O* N
S
76.05 4.76 17.69 0.96 0.54
73.80 5.04 19.60 1.03 0.53
78.79 3.81 16.06 0.75 0.59
孙庆雷1 , 李 文1 , 李东涛1 , 陈皓侃1 , 李保庆1 , 白向飞2 , 李文华2
(1.中国科学院山西煤炭化学研究所 煤转化国家重点实验室 , 山西 太原 030001; 2.煤炭科学研究总院 北京煤炭化学研究所 , 北京 100013)
摘 要 :通过手选和重液浮选分离相结合的方法 , 从神木煤中分离得到了纯度较高的镜质组和惰质组 , 并对其进行 元素 分析 、FT-IR、13CNM R 和 TG DTG 等表征分析 。 结果表明 , 神木煤镜质组和惰质组的 最佳分离密度为 1.320g cm3 ~ 1.324g cm3 和 1.378 g cm3 ~ 1.382 g cm3 , 此时分离纯度分别为 97.55%和 96.90%。 镜质组有较高 的 H 含量 , 较 低 的芳 香度 0.51 和数量较多 的氢 键 ;惰 质组 有较 高的 碳含 量 , 较高 的芳 香度 0.76, 原 煤 的芳 香度 介 于两 者之 间 为 0.68 。FT-IR 分析表明, 镜质组比惰质组有较多的氢键, 脂肪氢含量和较少的 Har Hal 比 。 随温度增加 , 镜质 组和惰质 组的芳香氢含量和 Har Hal 比增加 , 而脂肪氢含量减少 。 相同温度下 , 惰 质组的 Har Hal 比 始终高于镜质组 。 TG DTG 分析表明惰质组比镜质组有较高的热稳定性 , 原 煤的热稳定性介于两者之间 , 在相同的 Har Hal 比时 镜质组中剩 余 挥发分比惰质组的少 , 反映出惰质组的组成(较高的芳香度和较低的脂肪氢含量)对热稳定性的影响 。 关键词 :显微组分 ;FT-IR;13CNMR ;TG DTG ;热解 ;结构 中图分类号 :TQ530 文献标识码 :A
煤热解反应热测定方法研究进展

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第2期·494·化工进展煤热解反应热测定方法研究进展何璐1,解强1,梁鼎成1,仝胜录2,郜丽娟2,姚金松2(1中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;2北京低碳清洁能源研究所,北京 102211)摘要:煤热解既是煤炭燃烧、气化、直接液化等工艺的初始反应和伴随过程,也是煤转化的主要工艺之一,而煤热解反应热是反应器设计、热解机理研究、建模及工艺能效评估等过程所需的重要热力学参数。
本文首先对煤及其他非均质有机物热解反应热测定方法和技术的研究现状做了综述性评介,分析比较了模型预测法(Merric 模型、Strezov模型)和实验测定法(热值法、电功率法、计算机辅助热分析法、差示扫描量热法等)方法的优势以及存在的问题,特别关注将这些方法应用于煤热解反应热测定过程中的适应性。
结果表明,在研究掌握测试参数影响煤热解反应热测定精度的规律、解决数据处理方法的前提下,基于TG-DSC同步联用法或可建立相对简单、易行、普适的煤热解反应热测定方法和技术。
关键词:煤;热解;反应热;测量中图分类号:TQ530.2 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2017)02–0494–08DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2017.02.013Measurement of reaction heat of coal pyrolysis:state-of-the-artHE Lu1,XIE Qiang1,LIANG Dingcheng1,TONG Shenglu2,GAO Lijuan2,YAO Jinsong2(1School of Chemical and Environmental Engineering,China University of Mining & Technology,Beijing 100083,China;2National Institute of Clean-and-Low-Carbon Energy,Beijing 102211,China)Abstract:In nature pyrolysis can be considered as the initial stage and/or paralleling part of coal combustion,gasification and direct liquefaction,and pyrolysis itself is also one of the fundamental technologies in coal conversion processes. Thus it is understandable that reaction heat of coal pyrolysis is of significance that it is the important thermodynamic parameter used in reactor design,mechanism study,and energy efficiency assessment. This paper presents a critical survey on the status of methods and techniques for measurement of pyrolysis reaction heat of coal and relevant heterogeneous organic matters,and a detailed analysis and comparison of these methods,such as model prediction methods (Merric model,Strezov model)and experimental measuring methods(heat value method,electricity power method,computer aided thermal analysis,and differential scanning calorimetry method)were conducted,in which especial attention was paid to the possibility of application of these methods in the measurement of pyrolysis reaction heat. Results show that an easy,but rational and considerable accurate method for measurement of coal pyrolysis heat on the basis of TG-DSC technique could be established under conditions that the effects of measuring parameters on measurement precision are thoroughly studied and elucidated,as well as the measurement data resolution process is constructed.Key words:coal;pyrolysis;reaction heat;measurement我国化石能源赋存具有“富煤、贫油、少气”的特点,石油、天然气资源的日渐短缺以及新能源技术发展的尚未完善也使得煤炭的地位和重要性收稿日期:2016-06-15;修改稿日期:2016-09-09。
神木煤-CH4微波共热解产物生成规律研究

明, 低 阶煤是 弱微 波 吸收剂 , 而其 热解 半焦 是强微 波 吸 收剂 , 因此 , 可 以利 用 半 焦 为 微 波 吸收 剂 , 以提 高 煤在 微 波场 中 的升温速 率 . [ t o - h i 同时, 低 阶煤半 焦是
一
1 . 2 实 验 装 置 和 方 法
实验装 置见 第 1 3页 图 1 , 系统 主 要 包括 气 体 质 量流 量计 、 微波 炉 、 石英 反应器 、 热 电偶 、 数 显温度 控 制仪 、 低 温循环 冷却 泵 、 冷阱、 冷凝 罐 、 湿 式 流量计 和 气体 收 集 袋. 其 中, 石 英 反 应 器 内径 3 8 mm, 高
然气、 煤层气和焦炉煤气 的主要成分 , 氢 碳 原 子 比
果 进行 对 比 , 分析 其反 应机 理. 1 空 聆. 立 B
1 . 1 原料
实验 采 用 陕西 神 木 烟煤 , 将 原 料 煤破 碎 筛 分 至 粒度 为 0 . 2 mm~ 1 . 0 mm 备 用 ; 半 焦 为 神 木 煤 在 6 5 0℃马弗 炉 内恒 温 干 馏 2 h制 得 , 也 破 碎 筛 分 至 粒度 为 0 . 2 mm~ 1 . 0 mm备 用 . 原 煤 和半 焦 的分 析 数据 见表 1 .
第3 8卷
第 4期
煤 炭 转 化
C 0AL CONVERS 1 0N
Vo 1 . 3 8 No . 4
Oc t . 2O 15
2 0 1 5年 1 O月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
神木煤一 C H4 微波共热解产物生成规律研究
李 国 亮D 刘 全 润 方 小可u 李 鹏D
摘 要 以半 焦作 为微 波吸 收 剂和 CH 裂解 催化 剂 , 在 固定床 反应 器上考 察 了 C H 气氛 下 神 木煤 微 波热解 特性 , 对C H 气氛 下神木 煤一 半 焦混合 物在 不 同温度 ( 4 5 0℃~7 0 O℃) 下微 波热 解 产物 的生成 规律 进 行 了研 究 , 并 与相 同条 件 的 N 气氛 下微 波 热 解 结 果 进 行 了 比较 . 研 究表 明 , CH 气氛下神 木煤 的微 波热 解半 焦产 率 比 N 气氛 下 的半 焦 产 率低 ; 而焦 油 产 率和 热 解 水产 率 高 于相 同条件 N。气氛 下的 焦油和 热解 水产 率. 在C H 气 氛下煤一 半 焦混 合 物微 波 热解 , H。 和C O 产
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F GH F 2 H
I JK LGM JK L !N ! G 4 JO LG
I JKM L2 M JK L2!N ! 4 JK L2! 式 中 EF 4 F JK 为 原 煤 质 量 4 68 ? G 2 分 别 为 脱 硫 率? 分别为原煤中硫和氮的质量分数 为 LG4 L2 4 P? JK ! 热 解 半 焦 质 量4 68 ? LG 4 L2! 分 别 为 热 解 半 焦 中 硫 ! 和氮的质量分数 4 以上均为 Q 基S P? A R
镜质组 : = k # * 7 * 7 7 & 7 7 > 7 7 0 Q A R & n " ! > & ’ " ! & ’ % " 7 $ > # " & > 1Q A R % " ’ $ % " % $ # " 7 n 7 " ’ *
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G Q A R 7 " * > 7 " * % 7 " * n 7 " * n
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中国矿业大学学报 4 自然科学版 5
第. #卷
比较室温下的谱图可以看出镜质组和惰质组 在 !" 镜质组在 # #$ % 左 右 的 吸 收 峰 差 别 较 大( &’ &’ 而惰质组 !" ’ )$ * "$ % 和 !) % 有较强的吸收 ( 在 此 虽 有 吸 收( 但 吸 收 强 度 不 大+ 同时镜质组在
第 #期
孙庆雷等 E 神木煤显微组分热解特性研究
$ & #
! " # $ %和 ! " # & ’ (! " # ’ $时所得镜质 组 和惰 质 组 纯 度最高 " 详细的分离过程见文献 ) 热重实验是在 * + " / / ! * !型 高 压 热 天 ,. 0 ,12 仪器 公 司 生 产 的 3 平 上 进 行4 煤样粒度小于 & 每次取样量约 %5 64 常压下氮气流量 ! 升温速率 ! 7 768 4 ’ 769 : 4 6; < 热解终温 * 热解所得半焦 $ 7=: " 7 7 (> 7 7=" 6; < 由于量太 少4 无 法 进 行 工 业 分 析? 其元素分析采用 分析结果见表 # 并按下 4 @ A B ; CD 9型 元 素 分 析 仪 4 式分别求出脱硫脱氮率 E
煤样 神木煤 镜质组 惰质组 镜质组分 E ! ( , D D G ( , , * ( ! G m n k l 惰质组分 稳定组分 ! F ( D D + ( , + D E ( D " " ( ! E " ( ! o " ( ! E 矿物质 + ( " G " ( , G " ( ! E
表 p 神木煤及其显微组分性质分析 W X Y Z [p q d X Z e f b f ‘ gc ‘ X Z f X i] Z [g _ ‘ ih \ [ d ij
V 实验部分
V ( V 样品 实验所用煤样为神木煤 H 其岩相组成分析以及 工业分析见表 + 元素分析 I H * (
表 V 神木煤岩相分析 W X Y Z [V W \ [] [ ^ _ ‘ a _ X ] \ b c X Z X d X Z e f b f ‘ gh \ [ d ijc ‘ X Z
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2Q A R 7 " & * 7 " & * 7 " & & 7 " & ’
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m 差减法所得 S
o " T 红外光谱测试 / / p . q 分析是在 j ; C q A Q p G型 p . q 仪上进 行的 4 测试样品采用 rj 压片法在 # 的压力 7st B A 样品 与 rj 比例为 下 制 成直径约 ! #66 的薄片 " B !u $ 7 7 "样 品 用 量 约 为 ! "*68 4在 % 7 7( 分辨率为 %7 7 7K 6 范 围 内 收 集 红 外 光 谱 信 息4 M! 为了减少测量上的误差 4 提高信噪比 4 每个 %K 6 "
样H 由于所 用 煤 样 中 矿 物 质 含 量 低 H 因此没有对煤 样进行脱矿物质处理 ( 为了使各显微组分以单体形 式存在 H 富镜质组和富惰质组煤样粉碎后的粒度小
收稿日期 B* " " " + + " E 基金项目 B国家自然科学基金资助重点项目 # * D D ! E " D " $ 万方数据 作者简介 B孙庆雷 # 男H 山东省博兴县人 H 中国科学院山西煤炭化学研究所博士生 H 从事煤化学基础方面的研究 S + D G E C $ H
t 差减法所得 S
w 用于富集显微组分的煤样取自马家塔煤矿 ! 煤层 ( 首先在该煤层中手选富镜质组和富惰质组煤
于, "x y( 热重实验 V ( p 实验所用比重液为 3 在合适的煤样 H MEC 3 3 ’ E F 用量 H 比重液体积和密度及转速条件下进行条件实 验( 条件实验表明 H 在比重液比重分别为 + ( ! * " J
惰质组 2Q A R ! " 7 n ! " 7 n ! " 7 & ! " 7 ’ G Q A R 7 " * 7 7 " * ! 7 " * # 7 " * % 0 Q A R ’ 7 " ! % ’ ! " # n ’ & " ’ % > % " > > 1Q A R # " * & # " * & $ " ’ n 7 " ’ !
表 T 不同温度下热解所得半焦的元素分析 U V W X YT U Z Y[ X \ ] ^V \ YV _ V X ‘ a ] a b ca Y ^] d b e Yf [ g ] _ hi ‘ g b X ‘ a ] a V \ f ] c c Y g Y _ \ \ Y ^i Y g V \ [ g Y a
取 平 均 值" 样品用量约为 样品扫描 ! 7次 4 ! u$ 7 7 " M! 在% ! " *68 4 7 7 ( %7 7 7K 6 范围内 收 集红 外 光 谱
M! 信 息4 分 辨 率 为 %K 为 了 减 少 测 量 上 的 误 差4 6 " 提高信噪比 4 每个样品扫描 ! 取平均值 " 7次 4
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文章编号 B + " " " C + D E F # * " " + $ " ! C " * G * C " ,
神木煤显微组分热解特性研究
孙庆雷 H李 文 H李保庆
" ! " " " + $ 中国科学院 山西煤化所煤转化国家重点实验室 H山西 太原 #
摘要 B在热天平上考察了温度对神木煤显微组分热解的失重行为 I 红外光谱变化 I 半焦元素分布 以及脱 硫脱 氮率的 影 响 ( 结 果 表 明B 随 热 解 温 度 升 高H 镜质组和惰质组在 F " " JG " "K 出 现 明 显 的热解失重峰 H 且热解失重行为相似 H 但镜质组失重 峰温低 H 失重速率 大 H 脱硫 脱氮率 高 L 与 惰质 组半焦相比 H 镜质组半焦 3含量较低 H 在实验温度范围内 H 随温度升高 H 脂肪 3 O MH N 含量较高 ( 键 和芳香 醚键 羟基等逐渐 断 裂 分解 至 基本 消 失 同 时 半 焦 中 元 素 含 量 升 高 I H G " "K H H M 3 MH N 含量下降 H 同时温度升高也有利于提高脱硫脱氮率 ( )H P含量变化不大 H 关键词 B煤 L 热解 L 显微组分 L 红外光谱 L 热重 中图分类号 B? ! Q, 文献标识码 BR 程较全面的认识 (