Si/Al基质作用下NaCl高温氯化PbO的机制

垃圾焚烧过程中,在灰中Si/Al基质的作用,NaCl可以将不易挥发的PbO转化为易挥发的PbCl_2,从而显著增加烟气中的Pb排放。使用管式炉加热NaCl/Si/Al基质/PbO反应物体系,通过分析升温过程Cl和Pb的释放过程,从间接氯化和直接氯化角度,探索了高温氯化规律与机制。试验发现,间接氯化时氧气中有水蒸气比无水蒸气更有利于反应,Al_2O_3比SiO_2更有利于反应,初始氯化温度通常为700~800℃,NaCl以气态形式参与反应;通过SiO_2直接氯化时,约500℃时PbO与SiO_2反应生成硅酸盐,然后与NaCl蒸气反应,初始氯化温度约650℃;通过Al_2O_3直接氯化时,700~800℃时PbO与Al_2O_3反应生成铝酸盐,然后与NaCl蒸气反应;向SiO_2中添加Al_2O_3会阻碍PbO与SiO_2的反应,氯释放特征由SiO_2基质型向Al_2O_3基质型转变,初始氯化温度升高至700~800℃。     

煤粉上出料式发送罐气力输送特性

在常压上出料式发送罐气力输送试验台上,以氮气为输送介质,研究煤粉气力输送特性。通过试验分析了流化风量、充压风量、提升管入口处气体注入速度对煤粉质量流量、固气比等特征参数的影响,并将典型试验工况与高压输送进行了比较。结果表明：随着流化风量的增大,煤粉质量流量、固气比均呈现先增大后减小的趋势。随着充压风量的增大,煤粉质量流量逐渐增大,固气比呈现先增大后减小的趋势。随着提升管入口处注入速度的增大,煤粉质量流量逐渐增大,固气比呈现先增大后减小的趋势。与高压输送相比,常压输送的质量固气比较高,气耗率及输送能耗较低。     

Si/Al基质作用下NaCl高温氯化PbO的机制

垃圾焚烧过程中,在灰中Si/Al基质的作用,NaCl可以将不易挥发的PbO转化为易挥发的PbCl₂,从而显著增加烟气中的Pb排放。使用管式炉加热NaCl/Si/Al基质/PbO反应物体系,通过分析升温过程Cl和Pb的释放过程,从间接氯化和直接氯化角度,探索了高温氯化规律与机制。试验发现,间接氯化时氧气中有水蒸气比无水蒸气更有利于反应,Al₂O₃比SiO₂更有利于反应,初始氯化温度通常为700~800℃,NaCl以气态形式参与反应;通过SiO₂直接氯化时,约500℃时PbO与SiO₂反应生成硅酸盐,然后与NaCl蒸气反应,初始氯化温度约650℃;通过Al₂O₃直接氯化时,700~800℃时PbO与Al₂O₃反应生成铝酸盐,然后与NaCl蒸气反应;向SiO₂中添加Al₂O₃会阻碍PbO与SiO₂的反应,氯释放特征由SiO₂基质型向Al₂O₃基质型转变,初始氯化温度升高至700~800℃。     

流化床O2/CO2气氛对烟煤焦反应速率的影响研究王文康1,卜昌盛1,熊金琴1,王昕晔1,张居兵1,朴桂林1,张孝勇2

流化床O₂/CO₂燃烧是实现煤炭清洁利用及近零碳排放的有效技术之一. 为进一步探究工业流化床O₂/CO₂燃烧条件下的煤颗粒燃烧机制,本研究在小型流化床试验台上,通过在线测量流化床出口烟气中O₂和CO的浓度,深入考察了O₂/CO₂取代O₂/N₂后,不同的床层温度(800～900 ℃)、O₂浓度(4%～10%)及颗粒粒径(2～8 mm)下的烟煤焦燃烧特性. 实验结果表明:O₂/CO₂气氛下,煤焦反应速率随床层温度的升高、O₂浓度的升高和颗粒粒径的降低而增加; 煤焦燃烧反应由O₂扩散控制,气化反应由反应动力学控制; 相较于O₂/N₂气氛,低床温下,O₂/CO₂气氛下的O₂扩散速率降低是煤焦反应速率改变的主要原因; 高床温下,除O₂/CO₂气氛下O₂的扩散速率降低外,煤焦气化反应对煤焦反应速率的影响同样不可忽略.     

铁基载氧体辅助无烟煤焦富氧燃烧动力学分析

流化床铁基载氧体辅助富氧燃烧下传统石英砂床料被铁基载氧体替代,铁基载氧体扩展了传统床料的“热载体”的功能,另承担了“氧载体”的角色,为调节炉内氧分布与煤燃烧过程匹配提供了新思路。本文在热重实验平台探究了10%O₂/90%CO₂气氛下分析纯Fe₂O₃、赤铁矿及钢渣三种铁基载氧体辅助无烟煤焦燃烧特性及动力学。结果表明,相较于纯无烟煤焦燃烧,铁基载氧体辅助燃烧下无烟煤焦的燃烧特性得到显著改善,其中燃烧速率提高29%以上,燃尽温度降低65℃以上,综合燃烧指数提升2倍以上,活化能与指前因子同步增加且表现出“补偿效应”。三种铁基载氧体中分析纯Fe₂O₃对无烟煤焦燃烧特性的改善略优于赤铁矿和钢渣,钢渣可作为流化床铁基载氧体辅助富氧燃烧的床料替代石英砂。     

医疗废物固定床控制空气氧化试验研究

在自建的固定床试验台上研究氧量对医疗废物控制空气氧化过程的影响规律。试验总进气流量为0.8 m3/h(室温下),O2浓度从0%变化到21%。结果表明,控制空气氧化过程可以分为床层温度升高,挥发分大量析出、平稳的少量挥发分析出并与O2反应以及挥发分析出基本结束,反应逐渐结束3个阶段。O2浓度每增加3%~6%,床层温度增加约10~20℃。随着O2浓度的升高,半焦产量持续降低,气体的产量持续明显增加,而液体产量先增大后减小。气体成分中,CO2、烃类总量、C2H4、C2H6和C3H6产量随着O2浓度的增加而增加;CO、CH4和C3H8产量的变化规律一致,当O2浓度为14%,产量分别达到各自的极大值。研究为在实际设备中通过调节进气量从而有效控制反应过程提供了参考数据。     

分区流化床内床料的横向迁移和传热特性

在自建的水平循环分区流化床冷态实验台上,采用示踪剂法和传热探针法,分别研究了分区流化床内床料的迁移特性和探针的传热特性;分析了流化风速、颗粒粒径、隔板高度、引射风量、探针位置和取向等因素对传热、传质特性的影响。研究表明：随着流化风速、初始床高和引射风量的增加,颗粒迁移量增加;在相同流化风速条件下,低床区的抛撒量明显高于高床区。当流化风速超过最小流化风速,传热系数随流化风速的提高迅速增加,且达到最大值,然后稍有下降;传热探针背风面的传热系数总体上比迎风面的大;传热系数随床高的增加呈现下降的趋势。总体上,颗粒横向迁移对传热效果的提高有利,在颗粒稳定迁移条件下传热系数的提高值约为30%。     

基于Langmuir-Hinshelwood动力学解析O2/CO2/H2O气氛下烟煤焦反应机理

流化床富氧燃烧湿烟气循环兼具经济与环保优势。湿烟气循环（O₂/CO₂/H₂O）条件下煤焦与O₂、CO₂及H₂O的反应同时发生。为探究O₂/CO₂/H₂O气氛下煤焦-O₂、煤焦-CO₂、煤焦-H₂O反应间的相互作用机制,在自制高精度热重实验装置上系统考察了O₂、CO₂、H₂O及其混合气氛下,典型烟煤焦在900℃的反应特性。基于吸附和脱附原理的Langmuir-Hinshelwood（L-H）机理性模型分别计算了烟煤焦与O₂、CO₂和H₂O反应的动力学参数。通过采用单独活性位点与竞争活性位点两种假设分析了O₂/CO₂、O₂/H₂O和CO₂/H₂O气氛下烟煤焦-O₂、烟煤焦-CO₂和烟煤焦-H₂O两两反应间的作用机制,揭示了H₂O分子优先吸附于烟煤焦表面活性位点,O₂分子次之,而CO₂分子相对滞后。O₂/CO₂/H₂O气氛下烟煤焦-O₂、烟煤焦-CO₂、烟煤焦-H₂O反应表现出部分竞争反应活性位点,传统的单独活性位点与竞争活性位点假设均无法准确描述其反应速率特性。基于H₂O分子优先,O₂分子次优先吸附的原理,建立了O₂、CO₂、H₂O混合气氛下煤焦反应速率L-H动力学方程,方程计算结果与实验值良好吻合。研究结果为深入分析煤焦颗粒流化床富氧燃烧特性及构建可靠、准确的燃烧反应模型提供了理论支撑。     

基于颗粒尺度的离散颗粒传热模型

颗粒间传热在诸多工业过程中有着十分重要的作用。详细考虑颗粒间传热机理,对颗粒间各传热途径建模,包括颗粒内部导热、颗粒粗糙表面传热、颗粒表面气膜及接触颗粒间隙气膜传热,并与离散颗粒模型(DEM)耦合,建立颗粒尺度下离散颗粒传热模型。以固定床为对象,考察颗粒粒径、颗粒比热容、颗粒热导率及压缩负载对固定床有效传热系数的影响,并将本文计算值和文献的实验值及模型预测值对比,结果表明,该模型可定量预测固定床有效传热系数。本文建立的离散颗粒传热模型为合理预测颗粒体系内的传热提供了一种有效方法。     

基于密度泛函理论的高岭石吸附机理研究进展

高岭石可以有效吸附有机物、重金属离子和高温金属蒸气.试验研究难以深入理解吸附机制,而运用密度泛函理论计算可以从原子尺度分析吸附机理.首先介绍了高岭石吸附计算的相关程序及其关键参数.其次对高岭石吸附有机物、重金属离子及其配合物和重金属/碱金属蒸气(原子态、氧化物分子、氢氧化物分子、氯化物分子)的理论特征进行了综述,着重阐述了吸附机理、吸附活性位、吸附能、吸附密度、同类物质吸附的差异等.最后对基于密度泛函理论的高岭石吸附机理研究进行展望,提出可以在重金属离子与水形成的配合物的吸附、其他易挥发性重金属的吸附和高岭石表面缺陷对吸附的影响等方面展开进一步研究.