高碱金属准东煤结渣特性试验

为准确预测高碱金属准东煤结渣特性,利用沉降炉试验台对准东煤、宁煤、褐煤进行结渣特性试验,比较各煤种与实际电厂锅炉燃用时结渣状况的耦合性.试验结果表明,准东煤灰熔融温度tDT和tST分别为1 310℃和1 330℃,结渣倾向不强,与新疆部分电厂燃用准东煤后锅炉出现大面积结渣现象不符.沉降炉试验得到准东煤在1 250℃时,结渣棒即出现较难吹灰的块状渣,在1 350℃时,出现黑色熔融状油膜,表现为严重结渣倾向.与灰熔融温度相近的宁煤相比,相同温度下准东煤结渣倾向更严重,接近于灰熔融温度较低的褐煤.沉降炉试验预测准东煤以及宁煤、褐煤的结渣倾向性与在实际电厂锅炉燃用时的结渣状况的耦合性较好,是预测准东煤结渣特性的有效方法.     

钠化合物对高碱煤液态排渣过程中Na和S迁移的影响

液态排渣技术是解决高碱煤结渣、黏污难题的一种有效途径.以典型准东煤-西黑山煤为研究对象,在原煤中负载不同比例的NaCl和Na2CO3,对原煤和负载煤的煤灰进行高温(900～1400℃)燃烧实验来模拟液态排渣过程,研究煤灰中Na和S的迁移规律.结果表明:钠化合物的负载可以减少煤灰高温燃烧过程中SO2的释放,其中负载0.5...     

添加剂对高碱煤灰渣流动特性及钠捕获效率的影响

为了给液态排渣锅炉安全燃烧准东高碱煤提供理论依据,在水平管式炉上利用刚玉斜坡对添加不同质量分数 SiO₂、CaO、Fe₂O₃和MgO的准东煤灰渣在空气气氛下的流动性能进行研究. 利用XRF技术对煤灰渣的钠质量分数进行分析,并通过钠捕获效率来表征煤灰渣的固钠效果. 研究表明：SiO₂和Fe₂O₃能够促进准东煤灰熔融.当SiO₂的质量分数为10% 时,煤灰渣由结晶渣逐渐转变为玻璃体渣,流动性能大大提高;而CaO和MgO则会抑制煤灰熔融,导致流动性能降低. 随着SiO₂添加比例的增加,灰渣对钠的捕获效率逐渐升高,当SiO₂的质量分数达10%时,钠捕获效率由原先的23%上升至30%;而随着Fe₂O₃添加比例的增加,钠捕获效率缓慢降低. 因此,当SiO₂的质量分数为10%时即可有效改善煤灰渣的流动性能,又能提高钠的捕获效率.     

氢氧化钠焙烧-盐酸浸出回收熔盐电解渣中稀土元素

氟化稀土熔盐电解渣是回收二次稀土资源的主要来源,本文借助反应热力学计算和动力学分析,研究了氢氧化钠焙烧氟化稀土熔盐电解渣的转型机理和不同焙烧条件下稀土浸出的调控机制.热力学和同步热分析(TG-DSC)表明：焙烧过程动力学受界面化学反应控制,提高焙烧温度、延长反应时间和增加氢氧化钠用量均有利于稀土元素的回收;浸出试验结果表明：提高温度、时间、盐酸浓度、液固比能有效促进稀土回收.最优试验条件为：焙烧温度600℃、焙烧时间1.5 h、氢氧化钠与熔盐电解渣质量比为0.8,随后在50℃下按10∶1的液固比加入3 mol/L的盐酸搅拌浸出1 h.在上述条件下,熔盐电解渣中的含稀土物可在较低温度下发生物相转化,稀土浸出率超过96%,实现了熔盐电解渣中稀土元素的高效回收.     

煤耗氧速率与CO生成速率的计算及实验论证

煤氧反应一直被视作基元反应,从而由质量作用定律得到"耗氧速率、CO生成速率均与环境氧浓度成正比关系"的推论,但尚待论证.本文在5种不同进气氧浓度下分别对两个矿的煤样进行了低温氧化实验,推导了实验过程中标准耗氧速率与标准CO生成速率的计算式.结果表明,相同温度下,同一矿各煤样的标准耗氧速率或标准CO生成速率都相等.这说明,虽然进气氧浓度不同,但同一温度下相同煤样所消耗氧气的比例总是一定的,且CO总生成量与氧气总消耗量的比值也是一定的,由此证实了上述推论.微观分析表明,煤低温氧化时的耗氧过程的确可视为基元反应.     

陶瓷窑炉中富氧燃烧火焰特性的试验研究

以单节辊道窑的结构形式设计物理模型进行富氧燃烧试验研究,在不同氧浓度条件下,从火焰形貌、火焰温度分布、火焰传播等方面分析富氧燃烧技术对火焰特性的影响,为窑炉设计及富氧喷枪设计与布置提供依据。研究结果表明:当氧浓度从21%增加至30%时,火焰亮度逐渐增加;火焰长度逐渐缩短并向喷枪口处收缩;最高火焰温度明显提高,且火焰最高温度出现位置向喷枪口靠近;轴向火焰温度分布趋向集中,在设计窑炉时应该注意火焰长度方向的尺寸;火焰前沿速度逐渐降低,引起温度梯度变大,火焰覆盖面积减小,需要设计可用于富氧燃烧的可调节式燃烧器,以保证在不同氧气浓度下,火焰处于稳定燃烧状态。     

过量空气系数对准东煤结渣特性的影响

为深入认识准东煤的结渣特性,改善燃用准东煤的锅炉结渣问题,采用多反应控制段携带流反应器模拟真实煤粉锅炉中的空气分级燃烧情况,研究空气分级条件下过量空气系数对准东煤结渣特性的影响规律.采用XRD与SEMEDX对灰渣在高温条件下的熔融特性与微观形貌进行分析,并取灰样分析其燃尽率.实验结果表明:准东煤在炉膛温度为1 250℃时具有很好的燃尽效果,燃尽率达到99%以上.过量空气系数在0.7~1.2时对燃尽效果影响不明显.随着主燃区过量空气系数的升高,莫来石含量逐渐增大,结渣逐渐减轻;灰渣中Si、Fe、Na富集明显,Al含量较低,结渣较强;主燃区过量空气系数较低时,灰中铁的硅铝酸盐容易形成低温共熔体,导致结渣加重.为避免严重结渣应该使主燃区过量空气系数大于0.7,同时可以通过掺配含铁量较低的煤来减轻准东煤的结渣.     

气氛和压力对脱灰煤颗粒着火温度的影响

为实现高效低污染能源利用,提出煤基燃料氧水蒸气燃烧的近零排放发电技术.在一维沉降炉上研究伊敏脱灰煤、准东脱灰煤在不同氧浓度、水蒸气浓度下的着火温度,并利用快速升温水蒸气高压热重分析仪研究压力对着火温度的影响.结果表明:氧浓度对脱灰煤着火温度影响较大,随着氧体积浓度的增加,着火温度逐渐降低;随着水蒸气体积浓度的增加,脱灰煤着火温度逐渐升高,水蒸气体积分数从10%~50%每增加10%,着火温度升高约30℃.当压力小于1.0 MPa时,随着压力的增加,准东脱灰煤着火温度降低;当压力在1.0~2.0 MPa增大时,着火温度基本不变;在压力大于2.0 MPa时,着火温度逐渐升高.     

电站锅炉燃用高碱煤对燃烧特性影响研究

以某1 000MW超临界塔式电站锅炉为研究对象,采用数值模拟的方法研究了锅炉燃用高碱煤对炉内燃烧特性和结渣特性的影响。使用CFD模拟软件对炉内燃烧过程进行了三维稳态燃烧模拟,并对掺烧不同比例准东煤后的炉内温度场和结焦率等指标进行了比较分析。结果表明,随着高碱煤掺混比例的提高,炉内温度水平逐渐下降,当掺混比例较高时,炉内温度水平已难以匹配正常燃烧的条件。更改煤粉平均粒径的模拟结果表明,粒径和掺混比例都与炉内结渣特性有着较强的关联,这是由不同掺混比例下粒径改变后对于碰壁情况与温度水平的两方面共同作用导致的。     

不同成灰温度下准东煤灰沉积特性实验研究

为探究准东煤灰沉积规律和积灰特性,在可视化飞灰沉积试验台上,对不同成灰温度下的五彩湾准东煤灰进行实验研究,并且利用SEM-EDS、XRD、粒度分布仪等对积灰样品进行测试.结果表明:不同成灰温度下的准东煤灰特性差异较大,650℃灰和500℃灰中钙的存在形式主要是CaCO_3、CaSO_4,而800℃灰主要为CaO;在800℃已经无法检测到NaCl的存在,并且发现五彩湾准东煤存在一定的自脱硫特性;在积灰特性上,颗粒直径较大的800℃灰的积灰高度最高,表明该实验条件下,物理因素为控制因素;650℃灰和500℃灰边界出现"凹凸不平"的现象,推测是在炉内灰颗粒形成孔隙,受热变软塌陷,即"边界粗糙化"现象,而800℃灰边界光滑.     

梭式窑富氧燃烧的数值模拟研究

采用Fluent软件对日用陶瓷梭式窑的富氧燃烧技术改造进行数值模拟计算。研究不同富氧浓度对于梭式窑温度场及制品温度带来的影响及规律。结果表明,随着氧气浓度的增加,梭式窑内火焰最高温度逐渐增加,窑内温度的均匀性变好,但在不改变喷枪口径的情况下,窑内陶瓷制品的温度变化不显著。为了提高陶瓷制品的烧成温度,应对窑内喷枪进行改造,减小喷枪口径,增大燃气与富氧喷入速度可提高对流换热作用,进而提高陶瓷制品温度。增加棚板层的层间高度可使更多的热气流从陶瓷制品上方进入到制品区域内部进行对流换热,减小陶瓷制品区域温差。     

Au快速凝固及晶体生长的分子动力学模拟

为了研究液态金属在液固相变过程中的微观结构及热力学性质,采用Embedded-Atom Method(EAM)作用势函数,利用分子动力学方法模拟了液态Au凝固过程中不同冷却速度和压力下的热力学及动力学性质,并用固液两层构型的方法模拟了Au的晶体生长过程.模拟结果表明在相同压力下,冷却速度快时,形成非晶体;冷却速度慢时,形成晶体.在同一冷却速度下,压力越大,结晶温度越高.采用较慢的冷却速度并增加压力,可以使结晶过程进行得更充分,得到的结构更稳定.     

辊道窑富氧燃烧的数值模拟研究

采用Fluent软件对气烧明焰陶瓷辊道窑预热带和烧成带进行了数值模拟,研究了不同富氧条件下辊道窑内温度场的特性及其规律。同时,对于辊道窑NOx的排放情况进行数值模拟,分析了NOx生成量随O2浓度的变化规律。研究结果表明,在燃料量不变时,富氧燃烧可以提高燃料的燃烧温度,但随着O2浓度的增加,窑内温度的均匀性变差;而且当O2浓度从21%增大到27%时,NOx的排放量缓慢上升;当O2浓度大于27%时,NOx生成量迅速增加。基于此,在实际生产中建议控制富氧浓度在27%以下;此外,以天然气为燃料的富氧燃烧,NOx的主要生成类型是热力型和快速型,其中热力型NOx的生成占主导作用。     

陶瓷辊道窑柴油富氧燃烧特性的研究

在模拟的燃烧实验台上,通过提高氧浓度分析了富氧燃烧技术对陶瓷辊道窑能耗、废气排放、NOx和CO2浓度及窑炉火焰特性的影响。研究结果表明:柴油富氧燃烧后,在保证实验台内温度场稳定的前提下,随着氧浓度从21%~30%逐渐增加,沿火焰长度方向的热气体温度随距窑墙距离的增加而迅速降低,火焰流速变慢,火焰长度变短;柴油量在氧浓度刚开始升高时快速减少,随后减少幅度下降;理论废气量和CO2浓度逐渐减少,而NOx浓度则迅速增加。     

P在非均相脱磷剂中分布的研究

用FACT sage软件对脱磷渣在脱磷温度下进行热力学计算,确定固液两相共存的组成成分.CaO-FetO-SiO2-P2O5渣的温度升到1 350℃,然后将渣淬火,并进行电子探针定量分析.在冷却期间,C2S和C3P的固溶体从液态渣中析出,并形成一个成分范围较宽的伪二元固溶体.当渣中存在Ca2SiO4时,有利于脱磷,随着P含量的增加,Ca2SiO4相中溶解的P越来越多.Ca2Fe2O5相中的磷含量受初始渣中磷含量的影响程度不大.磷酸三钙(C3P)溶解于Ca2SiO4相中,并且在渣中呈现为Ca7(PO4)2(SiO4)2固溶体.P的初始含量对P分配比有关,初始含量越大,分配比越大.     

碱法提取木耳渣中多糖的研究

采用碱法从提取水溶性多糖后的木耳渣中提取多糖.以提取率为指标,在对固液比、浸提时间、浸提温度、浸提液浓度和浸提次数进行单因素实验的基础上,通过正交试验,确定了固液比1∶50、浸提时间150 min、浸提液浓度0.750 mol/L、浸提温度85℃为多糖提取的最佳工艺条件.在此条件下,多糖的提取率可达35.06%.     

磷矿脱除硫化氢实验研究

通过煅烧前后磷矿对模拟烟气中H_2S脱除效率对比,煅烧前后90%以上脱除H_2S的持续时间分别为10 min和150 min,煅烧后的磷矿脱除效率是煅烧前的15倍.进一步研究了煅烧后矿浆固液比、O_2含量、矿浆温度、气体流速、进口H_2S质量浓度、搅拌强度对脱除效率的影响规律.实验结果表明:影响H_2S去除效率的因素从大到小是:搅拌强度矿浆固液比进口H_2S质量浓度气体流速O_2含量反应温度;搅拌强度对脱除H_2S过程的影响最大,最佳转速为1 500r/min;随着固液比增大,气固接触机会增加,并且浆液p H增加,因此H_2S脱除效率增加;进口H_2S浓度升高,液相中OH-消耗速度加快,吸收效率下降;气体流量增加,气体在吸收液中停留时间变短,H_2S与吸收液还未充分反应就已经脱离反应体系,去除效率下降.当进口H_2S浓度较低、气体流量较小时,脱除效率较好;O_2含量从0.0%增加到9.5%,脱除效率增加了33.3%;反应温度从25℃增加到65℃,脱除效率均在135 min后开始下降.     

碱法提取木耳渣中多糖的研究

采用碱法从提取水溶性多糖后的木耳渣中提取多糖.以提取率为指标,在对固液比、浸提时间、浸提温度、浸提液浓度和浸提次数进行单因素实验的基础上,通过正交试验,确定了固液比1∶50、浸提时间150 min、浸提液浓度0.750 mol/L、浸提温度85℃为多糖提取的最佳工艺条件.在此条件下,多糖的提取率可达35.06%.     

煤中灰分在水泥熟料烧成中的作用及其机理

通过在水泥生料中掺加不同品质高灰分煤的煤灰,研究了灰分及其组分在硅酸盐水泥熟料液相变化、矿物形成及微观结构中的作用及机理。结果表明,灰分含量的升高是降低液相初析温度的主要原因。随着灰分含量的升高,熟料中间相中Al和Fe的含量增加,尤其固溶的Si明显增多,造成液相粘度增加,阻碍C3S形成。同时,造成熟料矿物分布的均匀性更差,熔蚀现象更多。     

煤粉高温富氧无油点火的数值模拟

高温空气无油点火技术对贫油的我国来说是一种较好的弥补,而我国火力发电又以劣质煤为主,导致高温空气点火时会使煤粉着火不稳定。如果采用高温富氧点火会很好的弥补这一缺点。本文采用Fluent对富氧直接点火燃烧器内部的多种运行工况进行数值计算,对空气气氛及富氧气氛时的温度场、不同的一次风量、热风流量、热风温度等参数对煤粉着火过程的影响进行了分析。结果表明,其它边界条件相同情况下富氧气氛的温度场比空气气氛高出许多;富氧气氛下的燃烧器出口区域的一氧化碳含量比空气气氛下低,煤粉能在富氧气氛下更充分燃烧;煤粉的着火距离随着热风流量的增加先缩短后延长;初始热风温度对燃烧温度场的影响是随着热风温度的增加,着火距离缩短、燃烧温度提高;一次风温度的提高有效缩短着火距离。研究结果对煤粉富氧无油直接点火的优化运行提供了参考。