褐煤气化及其影响因素分析
煤炭的气化特性及其应用前景分析
煤炭的气化特性及其应用前景分析煤炭是一种重要的能源资源，其在我国的能源结构中占据着重要地位。
然而，煤炭的燃烧会产生大量的二氧化碳等有害气体，对环境造成严重污染。
为了解决这一问题，煤炭气化技术应运而生。
本文将从煤炭气化的特性和应用前景两个方面进行分析。
一、煤炭的气化特性煤炭气化是将煤炭在高温、高压和缺氧条件下转化为合成气的过程。
在煤炭气化过程中，煤炭中的碳和氢会与氧气反应，生成一氧化碳和氢气。
这种合成气可以用作燃料，还可以用于合成化工原料和燃料气的制备。
煤炭气化的特性主要有以下几点：1. 温度和压力对气化效果的影响：煤炭气化一般需要在高温（1000℃以上）和高压（10MPa以上）条件下进行。
在这样的条件下，煤炭中的有机物质可以被充分分解，生成合成气。
2. 气化反应的类型：煤炭气化反应主要分为干燥气化和水蒸气气化两种类型。
干燥气化是指在缺氧条件下进行的气化反应，主要生成一氧化碳和氢气。
水蒸气气化是指在水蒸气存在的条件下进行的气化反应，会生成一氧化碳、氢气和二氧化碳。
3. 气化产物的组成：煤炭气化的主要产物是一氧化碳、氢气和二氧化碳。
其中，一氧化碳和氢气是重要的合成气成分，可以用于制备合成燃料和化工原料。
二、煤炭气化的应用前景煤炭气化技术具有广阔的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 合成燃料的制备：通过煤炭气化可以获得一氧化碳和氢气，这两种气体可以用于合成燃料，如合成天然气和合成柴油等。
这种合成燃料可以代替传统的石油燃料，减少对石油资源的依赖。
2. 化工原料的制备：煤炭气化可以产生一氧化碳和氢气，这两种气体是制备化工原料的重要原料。
通过煤炭气化，可以生产合成氨、合成甲醇等化工原料，推动我国化工产业的发展。
3. 二氧化碳的捕集与利用：煤炭气化过程中产生的二氧化碳是一种重要的温室气体。
通过捕集和利用这些二氧化碳，可以减少其对大气的排放，达到减少温室效应的目的。
目前，已经有一些研究机构和企业开始研究二氧化碳的捕集和利用技术，为煤炭气化的可持续发展提供了新的方向。
褐煤热解与气化反应特性的实验
对反应装置进行清洗和干燥， 确保实验结果的准确性
准备热解和气化所需的加热设 备、温度控制器、压力表等实
验器材
实验方案设计
确定实验条件，如温度、压力 、气氛等
设计实验步骤，包括褐煤的加 热速度、热解/气化温度的保 持时间、产物的收集和分析等 环节
制定实验安全措施，确保实验 过程不会对人员和环境造成伤 害
02
实验操作流程
褐煤热解实验操作流程
样品准备
选择具有代表性的褐煤样品，进行 破碎、筛分，以获得较小的颗粒尺 寸。
实验装置准备
搭建热解实验装置，包括加热炉、 温度控制器、气氛控制系统、热解 产物收集系统等。
实验操作
将样品放入加热炉中，控制加热速 度和气氛，记录热解过程中各个阶 段的温度、产物组成和产率。
反应机理
褐煤气化反应的机理主要包括气化、燃烧和还原等 步骤。其中，气化是褐煤气化反应的主要控制步骤 。
反应动力学模型
褐煤气化反应的动力学模型可以用 Arrhenius公式进行描述，该公式可以计算 褐煤气化反应的速率常数。
实验结果对比与讨论
反应动力学参数比较
褐煤热解和气化反应的动力学参数存在较 大差异。热解反应的活化能较低，速率常 数较大，表明热解反应更容易发生。而气 化反应的活化能较高，速率常数较小，表 明气化反应较难发生。
数据整理与分析
对实验数据进行整理、分析和建模 ，研究褐煤热解反应的动力学过程 和反应机理。
褐煤气化实验操作流程
样品准备
实验装置准备
选择具有代表性的褐煤样品，进行破碎、筛 分，以获得较小的颗粒尺寸。
搭建气化实验装置，包括加热炉、气氛控制 系统、蒸汽注入系统、气化产物收集系统等 。
实验操作
实验室条件下褐煤生物气生成的化学影响因素
实验室条件下褐煤生物气生成的化学影响因素王爱宽;秦勇;邵培【摘要】在实验室条件下,分别添加0.2 mol/L乙酸钠、0.2 moL/L甲酸和5mg/L酵母浸出液作为外源碳源,研究煤层本源菌作用下褐煤生物气生成潜力和生成过程中的化学影响因素.结果表明,软褐煤和硬褐煤中有机物质都能作为独立碳源生成生物气,软褐煤生成速率(0.18 mL/(g· d))大于硬褐煤(0.13 mL/(g· d)),其组分均主要由CH4和CO2组成.有机碳源的加入对褐煤生物气生成速率和气体组分影响各异.0.2 mol/L乙酸钠可以提前甲烷的初始生成时间,同时提高生成速率,显著增加CH4含量,但总体不会影响煤样本身产生的甲烷量;0.2 mol/L甲酸不仅可以激活产甲烷菌活性,而且可以有效增加褐煤生物气产量和CH4含量,且成熟度低的软褐煤增加的效果更明显;5 mg/L酵母浸出液对产甲烷茵有抑制作用.氯仿沥青A含量高可能是导致软褐煤生物气产率高的主要原因;DOC对褐煤生物气生成影响不大.研究认为煤基质中底物可利用性和外源有机碳源类型是影响地下煤层中甲烷生成的重要因素.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)004【总页数】6页(P948-953)【关键词】煤层气;生物气;气体组分;化学影响因素【作者】王爱宽;秦勇;邵培【作者单位】中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】P618.11当前，国内外对天然气资源的开发和利用越来越重视。
2004—2030年，美国天然气消耗量预计从634.3×109 m3增长到761.7×109 m3[1]。
煤炭地下气化产气成分
煤炭地下气化产气成分煤炭地下气化是一种将煤炭在地下进行气化反应，生成可燃性气体的技术。
与传统的煤炭开采和地面气化相比，煤炭地下气化具有更高的能源利用效率和更少的环境影响。
本文将探讨煤炭地下气化的产气成分及其相关特性。
一、煤炭地下气化的基本原理煤炭地下气化的基本原理是将煤炭与氧气、水蒸气等气化剂在地下进行部分氧化反应，生成以甲烷为主要成分的可燃性气体。
气化反应的温度和压力条件对产气成分具有重要影响。
二、煤炭地下气化的产气成分1.甲烷（CH4）甲烷是煤炭地下气化生成的主要可燃性气体，其含量通常占产气总体积的50%以上。
甲烷是一种无色、无味、无毒的气体，具有较高的热值和燃烧效率。
1.二氧化碳（CO2）二氧化碳是煤炭地下气化生成的另一种重要气体，其含量通常仅次于甲烷。
二氧化碳是一种温室气体，对气候变化具有重要影响。
在煤炭地下气化过程中，二氧化碳的排放可以通过捕获和储存技术（CCS）进行减排。
1.氢气（H2）氢气是煤炭地下气化生成的另一种可燃性气体，其含量相对较低，但具有较高的热值和燃烧效率。
氢气可以用于燃料电池等清洁能源领域，具有广泛的应用前景。
1.一氧化碳（CO）一氧化碳是煤炭地下气化过程中生成的一种有毒气体，其含量通常较低。
一氧化碳的生成与气化反应的温度和压力条件有关，可以通过优化工艺参数进行控制。
1.其他微量气体除了上述主要成分外，煤炭地下气化产气中还含有一些微量气体，如硫化氢、氮氧化物等。
这些微量气体的含量通常较低，但对环境和人体健康具有一定的影响，需要进行有效的控制和处理。
三、煤炭地下气化产气成分的影响因素1.煤炭类型：不同类型的煤炭具有不同的化学组成和结构特性，从而影响气化反应的速率和产气成分。
例如，高阶煤（如无烟煤）通常具有较低的反应活性和甲烷生成率，而低阶煤（如褐煤）则具有较高的反应活性和甲烷生成率。
2.气化剂类型：不同的气化剂（如氧气、水蒸气等）对气化反应的路径和速率具有重要影响，从而影响产气成分。
煤炭的气化特性及其应用前景分析
煤炭的气化特性及其应用前景分析煤炭是一种重要的能源资源，具有丰富的储量和广泛的应用领域。
然而，煤炭的燃烧产生的二氧化碳排放成为全球关注的环境问题。
为了有效利用煤炭资源并减少环境污染，煤炭气化技术应运而生。
本文将从煤炭的气化特性及其应用前景两个方面进行分析。
一、煤炭的气化特性煤炭气化是指将煤炭在高温和高压条件下与气体反应，生成可燃气体的过程。
煤炭气化的特性主要包括气化反应、气化产物和气化动力学。
1. 气化反应：煤炭气化反应是一个复杂的过程，包括干燥、热解、燃烧和裂解等多个阶段。
其中，热解是最重要的步骤，通过热解反应，煤炭中的有机物质被分解为气体和固体残渣。
不同类型的煤炭在气化过程中会产生不同的气化产物。
2. 气化产物：煤炭气化的主要产物包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等。
其中，一氧化碳和氢气是重要的工业原料，可用于合成合成气、合成油和合成化学品等。
而二氧化碳和甲烷则是温室气体，对全球气候变化有重要影响。
3. 气化动力学：煤炭气化的动力学过程受到温度、压力、反应速率等因素的影响。
高温和高压条件下，气化反应速率加快，气化效率提高。
因此，控制气化条件对于提高气化效率和产物质量具有重要意义。
二、煤炭气化的应用前景煤炭气化技术具有重要的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 清洁能源转化：煤炭气化可以将煤炭转化为可再生能源，如合成气、合成油等。
这些清洁能源具有高热值、低污染和多样化的用途，可以替代传统石油和天然气资源，减少对化石能源的依赖，降低环境污染。
2. 化学品合成：煤炭气化产生的一氧化碳和氢气可用于合成化学品，如合成甲醇、合成氨等。
这些化学品是工业生产的重要原料，广泛应用于化工、医药、农药等领域，具有巨大的经济和社会效益。
3. 二氧化碳减排：煤炭气化过程中产生的二氧化碳可以进行捕集和封存，减少大气中二氧化碳的排放。
这对于应对全球气候变化具有重要意义，可以帮助实现减排目标。
4. 煤炭资源利用：煤炭气化技术可以有效利用煤炭资源，提高能源利用效率。
褐煤的煤气化技术
( 3)由于大颗粒煤难以流化, 覆盖在炉箅上,可能引 起炉箅处结渣, 但如果入炉煤粒度太小,又容易被 气流从炉顶带出, 气化不彻底。 ( 4 ) 流化床气化技术要求煤中水分小于8% ~ 12% 。 ( 5) 流化床气化技术要求煤灰分尽量小于25% 。 这主要是从经济上考虑, 虽然灰分含量高达40% 的煤也能在流化床气化炉内气化, 但过高的灰分 会使气化效率降低, 能量消耗增大, 从而降低了经 济效益。
由于褐煤具有水分高, 发热量低, 挥发分高, 在空气中易风化、 碎裂、自燃, 遇水容易泥化等特点, 因此在进行分选时应注 意以下几点 : ( 1)要采用大型选煤设备, 要减少褐煤分选过程中的滞留时 间, 减少褐煤在分选过程中的碎裂环节; ( 2)褐煤洗选加工时, 尽量减小贮煤场地; ( 3)采用不易粘连的耐磨材料做料仓及溜槽衬里, 同时应加 大各溜槽及贮仓的倾角。
2
褐煤的综合利用应根据褐煤质量性能、产品 市场定位，选择相应的褐煤加工技术，可以 探讨以下几个途径： 1．采用中低温干馏工艺制取高品质还原剂， 即制取半焦，优质半焦灰低、硫低、磷低、 活性高、固定碳含量高、比电阻大，在电石、 铁合金、化工造气等行业作为生产原料能完 全代替焦炭，且能起到节能降耗,提高下游产 品品质的作用；粉焦可以制取炭质吸附剂， 这种活性炭产品以大、中孔为主，不仅对硫 的吸附容量大，而且适合处理各种工业污水。
2、褐煤的脱水干燥
由于褐煤的水分极大地影响其热值, 近年来人们 对褐煤的干燥问题给予了极大地关注。但是由于 褐煤属于高挥发分煤类, 燃点低、易热爆, 应限制 传统滚筒式、洒落式等高温接触式干燥方式的使 用, 近年来鉴于国内外一些低温气流式干燥方式 的研发。 3、褐煤的型煤和型焦加工 为了改善褐煤存储和运输, 由于水分和易自燃等 方面存在的不利因素, 对褐煤进行冷压成型或热 压成型等加工方式应该值得研究和关注, 也可根 据用户需要进一步生产型焦, 以扩大褐煤的使用 领域。
褐煤利用的影响因素及解决方法
褐煤利用的影响因素及解决方法‘’褐煤利用的影响因素及解决方法杨兆海（中国矿业大学化工学院,化工10-4班,学号：06102631）摘要：褐煤是煤化程度最低的煤种，它是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物，因外表呈褐色或暗褐色而得名。
我国的褐煤资源丰富，已探明的保有储量达1303 t，约占全国煤炭储量的17%，在我国煤炭资源中占有重要地位。
我国的褐煤平均水分在30%左右综述褐煤的利用现状、影响因素及有效解决办法，比如褐煤热解、褐煤液化、褐煤气化、褐煤生产腐植酸、褐煤的三高一低、褐煤的干燥等。
关键词：褐煤；利用Abstract: Lignite is the lowest degree of coalification coal, it is after peat deposits by dehydration, compacted into organic biological rock the early stages of the product, because of surface brown or dark brown. Our country is rich in coal resources, has proven reserves of 1303 t, about 17% of the national coal reserves, occupies an important place in the coal resources in our country. Average moisture lignite in China at 30% utilization of lignite is summarized in this paper, influence factors and effective solutions, such as coal pyrolysis, coal liquefaction, lignite gasification, lignite humic acid production, 3 tall one low, lignite drying lignite.Key words: lignite; utilization1褐煤的综合利用1.1褐煤液化煤的液化主要分为直接液化和间接液化，用以把固体燃料煤炭通过一定的化学加工工艺加工成汽油柴油等液态优质燃料。
煤炭气化原理
煤炭气化原理一、引言煤炭气化是一种将煤炭转化为合成气的技术，通过高温和缺氧环境下的反应使煤炭中的有机物发生热解、干馏、燃烧等化学变化，产生一种含有一氧化碳和氢气的混合气体，称为合成气。
本文将对煤炭气化的原理进行全面、详细、完整且深入地探讨。
二、煤炭气化的基本反应煤炭气化的主要反应可以分为三个步骤：热解、干馏和燃烧。
2.1 热解煤炭在高温下分解，释放出挥发性物质和焦炭。
这个过程称为热解反应。
热解主要由以下三个步骤组成： 1. 原煤脱水：煤炭中的水分在高温下蒸发。
2. 碳氢化合物分解：煤炭中的碳氢化合物（如烃类）在高温下发生热解，产生小分子气体和炭质残留物。
3. 炭质残留物退变：煤炭中的炭质残留物在高温下发生退变，产生焦油和焦炭。
2.2 干馏在热解的基础上，进一步进行干馏反应。
干馏是指将挥发性物质和焦炭分离的过程。
干馏过程主要包括以下几个步骤： 1. 挥发性物质分离：将挥发性物质（包括一氧化碳、二氧化碳、水蒸气、重烃等）从煤中分离出来。
2. 固体焦炭生成：将挥发性物质分离后得到的残渣进一步热解，生成固体焦炭。
2.3 燃烧燃烧是指将产生的一氧化碳（CO）和水蒸气（H2O）与外部供气中的氧气（O2）反应，产生二氧化碳（CO2）和热能的过程。
煤炭气化中的燃烧反应主要包括以下几个步骤： 1. 供气：将外部的氧气供应到煤炭气化反应器中。
2. 氧化反应：一氧化碳与氧气发生氧化反应，生成二氧化碳。
3. 氢化反应：水蒸气与一氧化碳发生氢化反应，生成二氧化碳和水。
4. 燃烧释能：燃烧反应放出的热能可以用于产生蒸汽、发电等。
三、煤炭气化的影响因素煤炭气化过程受到许多因素的影响，主要包括以下几个方面：3.1 温度温度对煤炭气化速率和产物组成有显著影响。
较高的温度可以促进煤炭中的碳氢化合物热解和干馏反应，加快气化反应速率。
同时，高温条件下还有利于催化剂的活性和稳定性。
3.2 压力压力对气化反应的平衡和速率同样具有重要影响。
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收稿日期:2000-03-20
作者简介:陈永国(1976-),男,昆明理工大学冶金系硕士,主要从事能源研究与开发工作。
褐煤气化及其影响因素分析
陈永国,郭森魁,何 屏
(昆明理工大学冶金系热能工程研究室,云南昆明650093)
摘 要:综述了国外有关褐煤气化影响因素的试验研究成果,并对各种影响因素进行了分析,提出了促进褐煤气化的一些建设性意见。
关键词:褐煤;气化;影响因素
中图分类号:TQ54 文献标识码:A 文章编号:1004-3950(2001)01-0007-02
The Analysis of Lignite Gasification and Its Affecting Factors
CHEN Yong -guo,GUO Sen -kui,HE Ping
(Department of Metallurgy ,Kunming Universi ty of Science and Technology,Kunming Yunnan 650093,China)Abstract:The overseas experimental studies on affecting factors durin g the gasification of ligni te are summarized in this paper.The author analyzes various affecting factors and puts forward some constructive opi nion on promoting the gasification of lignite.Keywords:lignite;gasification;affecting factor
1 引 言
中国褐煤探明储藏量达1280亿t,主要集中在内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁及云南等省区。
褐
煤占中国煤炭储量的1/8,在中国煤炭资源中占有重要地位。
国内外对褐煤利用技术的研究比较广泛和深入,涉及到褐煤初加工、褐煤燃烧、褐煤液化、褐煤热解与炼焦、褐煤非燃料利用、褐煤共伴生资源及其加工利用等方面的内容。
随着各国政府对能源和生态环境的日益重视,合理、有效、洁净地利用褐煤是褐煤利用技术的发展方向。
目前世界能源供求发生变化,人们希望从廉价的褐煤中取得洁净能源以保护环境。
在这种情况下,褐煤气化有着较广阔的发展前景。
2 褐煤气化的影响因素
211 热解条件
褐煤气化包括两个步骤:首先进行初步热解制得焦炭、焦油及煤气,然后发生焦炭的气化反应。
控制焦炭反应性的因素有:活化点的浓度、活化点接近气化剂的难易程度以及无机矿物杂质的催化作用。
这些因素取决于煤的等级和热解条件,亦即最终热解温度、反应时间及升温速率。
目前,人们还不是十分清楚升温速率对焦炭反应性的影响。
对木材试样进行快速碳化得到的焦炭,其反应性比在相同终温下的慢速碳化得到焦炭的高。
然而,煤碳化步骤中的升温速率对焦炭的反应性无显著的影响,在慢速升温条件下制得的焦炭具有稍高的反应活性。
从动力学观点对碳与水蒸汽和CO 2反应进行分析,发现在低升温速率下制得的焦炭具有更高的反应速率。
212 矿物质
低阶煤中含有较高的无机矿物成分,这些矿物成分在气化反应中有一定的催化作用。
当主要的挥发物质从煤结构中释放出来之后,这些矿物质对于次级热解反应继续起积极的催化作用。
一般说来,在煤基质中的无机矿物质的催化活动取决于它们的浓度、散布状态及化学形式。
煤中的碱及碱金属元素(Li 、K 、Na 、Ca 、Ba 等)影响着焦炭的反应性,尤其是对于从低阶煤制得的焦炭。
这些元素的散布程度越高,焦炭的反应性越高。
在所有这些金属元素中,钙具有最大的催化作用,而镁的催化作用最小。
褐煤气化反应速率随着钙含量的增加而直线上升。
低阶煤的气化反应性主要受无机成分的催化作用控制。
然而,随着热解加剧,金属元素的部分催化作用将失效。
专论与综述
2001¹
能源工程
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213褐煤性质
褐煤性质对气化反应有较大的影响。
褐煤的高位发热值、粒度、O/C比以及炭的反应活性决定着气化反应中的碳转化率。
另一方面,褐煤的高位发热值、挥发分含量及水分对气化反应温度有影响。
并且,气化反应温度不同导致产气组分也不同,如较高的气化反应温度将使得产气成分中H2、CO浓度增大。
褐煤的水分一般比较多,在其加工过程中不可避免地要受其影响。
含有不同水分的煤在热解过程中,得到的产品组成及产量不同,蒸发出来的水分对半焦多孔结构的形成也要产生一定的影响。
对于活性炭的催化气化以及在催化剂存在条件下铁矿石的碳热还原反应,活性炭的粒度为162L m时是最佳的。
214气化反应器的操作参数
在设计并运行新型气化反应器时,常要调整操作参数,使其达到最优化状态。
其中,操作压力及产气组分两个参数在气化生产中起着重要作用。
有人对产气的阻滞化作用进行了研究,他们在加压流化床气化反应器上对泥煤进行了两组试验,分别选取两种气化剂,一种为水蒸汽+产气H2、CO,另一种为C O2+产气H2、C O。
在两组试验当中,气化反应速率均随着操作压力的增加而下降,但以水蒸汽作为气化剂时的气化反应速率略高一些。
3对褐煤气化的几点思考
(1)近年来,一些大型露天煤矿(如伊敏河露天矿、霍林河露天矿等)相继建成投产。
到21世纪初,中国褐煤产量将会成倍增长。
因此,合理和有效利用褐煤将显得越来越重要。
褐煤气化是现有的褐煤利用技术中应该受到最优先考虑的一种重要方法,大致有两个方面的原因:其一是褐煤气化可将褐煤转变为更便利的能源和产品形式;其二是褐煤气化可以做到有效的/绿色生产0,如在褐煤流化床气化炉内添加石灰石、碳酸盐等脱硫剂,则在气化过程中可同时脱硫。
(2)褐煤应用的范围较广,可归纳为如下几个方面:
¹由褐煤生产城市煤气或管道煤气;
º为化工合成提供原料气,例如,褐煤气化可成为生产合成氨、尿素、甲醇和烃类的中间步骤;
»为冶金工业提供还原气(和氢气)及钢铁、机械和建筑等工业部门用的燃料气;
¼作煤炭液化用的氢气来源;
½为先进的发电过程提供洁净的煤气,是
I GCC实现商业化的关键技术之一。
(3)国内外非常重视对褐煤气化工艺的组织。
其中,对于褐煤流化床气化工艺研究得比较多,美国在这方面处于国际先进水平。
关于流化床气化炉,具有代表性的有过去制造合成原料气用的商业性温克勒炉。
国外正开发多种煤气化新工艺,目的是扩大气化煤种,提高处理能力和转换效率,减少污染物排放。
最近,为了达到大量生产的规模效益,开发方向大多朝向加压流化床气化。
(4)关于褐煤气化影响因素的试验研究显得非常必要,国内外有大量这方面的文献,主要是两点:¹热解条件对褐煤气化的影响较大,尤其是热解温度及升温速率两个因素。
对于不同产地的褐煤应分别进行升温速率对焦炭反应性影响的研究,这对于指导实际气化生产非常重要。
由于较高的热解温度及较长的炉内停留时间对褐煤气化不利,故应加强对褐煤的温和气化研究。
º褐煤的催化气化具有许多技术优点,它是增大气化反应速率、控制产气成分以及降低气化温度的有效方式,应寻求高效、便宜的催化剂促进气化生产。
参考文献:
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编者注:因篇幅关系,作者原提供的其它参考文献,不再一一列出。
专论与综述
-8-E NERGY E NGINEERING2001¹。