O_2/CO_2气氛下悬浮态SiO_2对CaCO_3分解影响的实验研究

在空气和O_2/CO_2气氛下,采用悬浮实验平台考察了水泥生料重要要成分SiO_2对生料主要成分CaCO_3分解特性的影响,并求解动力学参数。研究结果表明:在空气气氛下,SiO_2对CaCO_3的分解几乎没有影响。在O_2/CO_2气氛下SiO_2对CaCO_3的分解有较强的抑制作用,分解时间延长,活化能升高。出现抑制的原因可能是在O_2/CO_2气氛下,CaCO_3分解比在O_2/N2气氛中困难,CaCO_3与SiO_2反应生成C2S,堵塞孔隙影响进一步分解。而在空气气氛下CaCO_3分解较为容易,C2S对其影响不明显。     

O_2/CO_2气氛对准东煤灰熔融行为和微观理化特性的影响

近年在新疆准东地区探明了储量巨大的准东煤,而O_2/CO_2燃烧技术被认为是最有前景的碳捕集技术之一,因此研究准东煤的O_2/CO_2燃烧技术对中国煤炭的大规模高效清洁安全利用具有重要意义。然而目前鲜有O_2/CO_2气氛对准东煤灰熔融行为和微观理化特性影响的相关研究。因此针对准东煤,利用灰熔点测定仪、SEM-EDS分析开展相关研究。实验结果表明:空气气氛、CO_2气氛及O_2/CO_2气氛的转变对准东煤灰熔融温度的影响可以忽略不计,但会在一定程度上改变煤灰的微观理化特性。O_2/CO_2气氛主要影响到煤灰表面Ba、Na和Ca元素的分布,而O_2浓度是影响准东煤灰表面微观形貌的主要因素。     

O_2/N_2、O_2/CO_2和O_2/CO_2/NO气氛下煤粉燃烧NO_x排放特性

利用滴管炉研究了O2/N2、O2/CO2和O2/CO2/NO气氛下煤燃烧过程中NOx的排放特性。实验结果表明,在O2/N2和O2/CO2气氛下,高温或高O2浓度均使NO排放量增加。O2/CO2气氛下NO排放量比O2/N2气氛下NO排放量低大约30%~40%。在O2/CO2/NO气氛下,温度不同时,O2浓度变化对NO排放量的影响规律不同,对循环NO降解的影响规律也不同。高温不利于循环NO降解。随停留时间的延长NO排放量出现两个峰值。     

O_2/CO_2气氛下生物质三组分的燃烧特性

采用热重分析法对生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)进行O_2/CO_2燃烧特性实验,分析了不同气氛(O_2/N_2和O_2/CO_2)、氧体积分数(10%,21%和40%)和升温速率(10℃/min,20℃/min和30℃/min)对三组分O_2/CO_2燃烧特性的影响.结果表明:与O_2/N_2气氛相比,在O_2/CO_2气氛下三组分燃烧过程存在不同程度的延迟,主要体现在焦炭燃烧阶段;由于木质素焦炭质量分数较高,因此其燃烧延迟相较于纤维素和半纤维素更加明显.O_2/CO_2气氛下,由于三组分氧含量较高,氧体积分数增大对三组分挥发分燃烧阶段影响较小;而氧体积分数增大对焦炭燃烧阶段产生了明显的影响,使其向低温区移动,综合燃烧特性明显改善.O_2/CO_2气氛下,升温速率增大,三组分燃烧过程整体向高温区移动;在挥发分析出燃烧阶段,纤维素与半纤维素的失重速率显著增加,在焦炭燃烧阶段,木质素失重速率显著增加;三组分综合燃烧特性得到改善.相比于纤维素与半纤维素,木质素综合燃烧特性指数较低,综合燃烧特性相对较差.     

O_2/CO_2气氛下煤中汞的释放特性

在立式管式炉实验装置上研究了O_2/CO_2气氛下煤中汞释放特性,考察了21%O_2/79%N_2和21%O_2/79%CO_2两种气氛下Hg~0(g)的释放特性、富氧气氛下O_2和CO_2浓度对Hg~0(g)释放特性的影响。结果表明:汞质量平衡率为83.75%~114.1%,验证了实验结果的准确性。在250~400℃之间,O_2/N_2气氛中Hg~0(g)的释放浓度高于O_2/CO_2气氛;在400~600℃范围内,O_2/CO_2气氛中Hg~0(g)的释放浓度略高于O_2/N_2气氛;富氧气氛下O_2浓度越高,Hg~0(g)的释放浓度越低,O_2对Hg~0(g)的氧化具有促进作用;富氧气氛下CO_2浓度由0升至30%时,其浓度变化对Hg~0(g)氧化的影响不大,而由30%升至50%时,Hg~0(g)的释放浓度增加,高浓度的CO_2可能会抑制Hg~0(g)的氧化。     

O_2/CO_2燃烧技术的研究现状及进展

分析总结了不同规模燃烧实验装置所获得O_2/CO_2气氛下煤粉颗粒燃烧的研究现状和研究成果,并对未来O_2/CO_2燃烧技术的发展进行了展望。研究结果表明,在相同O_2浓度下,O_2/CO_2气氛中煤粉燃烧气体和颗粒的温度要比O_2/N2气氛低,并且燃尽时间延长,NOx生成量降低。提出无焰富氧燃烧技术和增压富氧燃烧技术是两种具有较大发展前途的新型燃烧技术。     

以钾长石为原料钾肥-水泥联产工艺可行性研究

研究陕西某地钾长石矿作为水泥生产原料,利用水泥煅烧时的高温使K2O挥发,进而收集作为钾肥,同时制得合格水泥熟料.本文主要研究了高温煅烧钾长石矿配制的水泥生料K2O的挥发率.研究结果表明:钾长石原矿中K2O的挥发率随着煅烧温度升高而升高,但相对挥发率较低,1450℃×2h煅烧,挥发率小于10％.水泥配料中K2O的挥发率明显高于原矿的K2O的挥发率,经1350℃煅烧,水泥熟料中K2O挥发率高达89％以上.以钾长石为原料钾肥-水泥联产工艺K2O挥发再收集是可行的.     

O2/CO2气氛下烟气物性参数对燃煤锅炉对流传热影响的模拟研究

新疆准东煤作为一种可开发利用前景广阔的高碱金属煤种,易沾污结渣特性极大限制了其高效利用。前人大量研究了准东煤在常规气氛下的燃烧特性,但鲜见其在富氧气氛下的燃烧和传热特性研究。为了研究富氧气氛下燃用准东煤对碱金属释放及换热器传热性能的影响,运用化工流程分析软件Aspen Plus建立空气和富氧气氛下准东煤燃烧工艺流程模型并进行反应模拟。通过控制氧燃比恒定并调节O_2/CO_2配比进行变工况分析,使准东煤燃烧绝热火焰温度与空气气氛下较为接近,对应工况下锅炉内具有相似的温度分布。借助吉布斯反应器模拟得出反应物系在满足相平衡和化学平衡的条件下所得产物组分及状态参数、Na元素的赋存与转化规律,为预测Na元素释放形式提供参考。由于富氧燃烧烟气富含高浓度CO_2且水蒸气含量增加,富氧燃烧方式下燃煤烟气的传热特性将发生显著差异。运用带有Boston-Mathiasα函数的Peng-Robinson立方状态方程(PR-BM物性方法)对准东煤在空气和富氧气氛下燃烧产生的烟气进行物性估算,对比分析不同气氛下烟气密度、比热容、导热系数、黏度随温度的变化规律,为分析空气及富氧气氛下准东煤燃烧烟气的对流传热特性差异提供更为准确的参数。采用外掠管束强制对流传热修正计算方法分析了不同燃烧气氛下锅炉烟道内各对流受热面的传热性能。并采用CFD软件对一束高温再热器管屏进行"烟气-管壁-蒸汽"流固耦合传热数值模拟,对比空气及富氧气氛下燃煤烟气物性参数对换热器传热系数的影响。结果表明:40%O_2/60%CO_2气氛下,Na元素释放规律与21%O_2/79%N_2基本一致。随着烟温的降低,Na存在形式逐渐由NaCl和NaOH向Na2SO_4转变。但烟气再循环的富集作用会加剧准东煤灰沾污结渣。由于富氧燃煤烟气中三原子气体浓度增加,物性参数发生变化使得对流传热性能增强,各对流受热面传热系数为常规工况的1. 24～1. 27倍。在换热器结构和烟气及蒸汽入口流速、温度相同时,富氧工况下再热器各管圈对流传热系数较常规工况增加约21. 43 W/(m~2·K),出口蒸汽平均温度提高约11. 32 K。     

高海拔地区水泥生料悬浮炉分解特性研究

高海拔地区低压低氧的大气条件影响水泥生料在分解炉内的分解过程,探究水泥生料在该条件下的分解特性具有重要意义。通过构建模拟高海拔地区的低压悬浮炉实验系统,研究了压力、温度以及O₂浓度对高海拔条件下水泥生料分解特性的影响。研究结果表明：低压条件下水泥生料的分解符合随机成核和随后生长模型;随着反应压力的逐渐降低,水泥生料的分解速率逐渐增大,反应产物的比表面积以及比孔体积逐渐增大;但低压条件会加剧燃料的不完全燃烧,降低水泥生料的分解率;燃料以及水泥生料的反应速率均会随着反应温度的上升而逐渐增大,但水泥生料的分解率会先升高再降低;燃料的燃尽率以及反应速率随着O₂浓度的增加而增大,进而提高反应物的反应速率。     

Na/K添加剂对SNCR脱硝及NO还原机制的影响

基于构建的Na-K-C-H-O-N-Cl化学反应机理模型,采用Chemkin动力学模拟软件,研究Na/K添加剂(NaOH、Na_2CO_3、NaCl、KOH、K_2CO_3和KCl)对选择性非催化还原(SNCR)脱硝性能影响,通过敏感性分析和产率分析,探讨Na/K添加剂对SNCR过程中NO还原的促进机理和路径。模拟结果表明,在温度为700~800℃且无Na/K添加剂条件下,SNCR脱硝效率几乎为零;Na/K添加剂能够显著提高低温区(小于800℃)SNCR脱硝效率,而其对高温区(大于900℃)SNCR脱硝的促进作用不明显。在温度为700℃和Na/K添加剂参与条件下SNCR脱硝效率可达43.86%~60.76%。不同Na/K添加剂对NO还原促进顺序为Na OH≈Na_2CO_3KOH≈K_2CO_3KClNa Cl,但同一种Na/K添加剂的浓度变化(6.25~25.0μmol·mol~(-1))对SNCR脱硝效率影响较小。Na/K添加剂通过不同的循环路径产生OH基,进而通过NH_2基团促进NO的还原,其中碱金属氢氧化物(MOH)对SNCR脱硝的促进路径为NaOH→NaO_2→Na→NaO→NaOH,碱金属氯化物(MCl)则主要通过MCl→M→MCl削弱Na/K添加剂的促进作用。     

五彩湾煤在O2/CO2燃烧条件下的积灰特性

锅炉燃用准东煤极易发生严重的受热面积灰结渣等问题,制约了新疆准东地区煤炭资源的大规模利用。在一维沉降炉燃烧与积灰试验系统上,研究了准东五彩湾煤的积灰特性,分析了稀释气体种类、O_2/CO_2燃烧中氧浓度对飞灰沉积的影响。结果表明:在21%氧浓度下,与稀释气体为N_2相比,稀释气体为CO_2时得到的沉积灰颗粒之间黏连现象不明显,积灰倾向较弱; O_2/CO_2燃烧条件下,随着氧浓度提高,五彩湾煤的积灰倾向加重,细散灰颗粒减少,球形灰颗粒比例增加,灰颗粒的黏连现象加重。SEM-EDS分析结果表明:O_2/CO_2燃烧中随氧浓度的提高,沉积灰中的块状灰颗粒表面缩孔及凹坑增多,且灰颗粒表面黏附了白色细散絮状灰,Na和Cl的富集加重,这是造成高氧浓度燃烧受热面积灰加剧的重要原因;稀释气体种类对五彩湾煤积灰倾向的影响研究中,稀释气体为N_2(空气燃烧)时,Na和Cl含量明显高于稀释气体为CO_2(O_2/CO_2燃烧)时的含量。此外,燃烧稀释气体为N_2的沉积灰中还出现了Ca和S元素的富集,高温下CaO与硅铝酸盐发生反应生成低温共熔体,这也是空气燃烧时积灰较O_2/CO_2燃烧严重的重要原因。XRD分析结果在一定程度上佐证了EDS的分析结论,灰分中CaSO_4、NaCl等低熔点物质的富集导致了空气燃烧工况和O_2/CO_2高氧浓度燃烧工况积灰的加剧。燃烧的颗粒温度差异是导致O_2/CO_2燃烧和空气燃烧积灰特性不同的主要原因,也是造成不同氧浓度下O_2/CO_2燃烧积灰特性差异的主要原因。煤燃烧的颗粒温度较高时,煤粉着火、燃烧性能得到改善,更高的颗粒温度会导致烟气中出现更多的熔融灰,灰颗粒表面出现熔融相进而增强了灰表面的黏性,加剧积灰现象。     

不同基质材料及气氛对砷的静态高温挥发影响

采用自制的静态实验装置，将重金属试剂As2S3以不同比例分别添加到石英砂、石粉及水泥生料中，然后在100~1 400 ℃焚烧温度下持续加热60 min后，以空气、氮气和配制的标气作为不同气氛介质，分别测定固体特性以及气体中的重金属浓度。结论如下：随着温度的升高，砷的挥发率也逐渐升高。同一温度下，石英砂、石粉及水泥生料对砷的固化率比较，生料粉>石粉>石英砂；在有钙存在时，高温条件反而有利于砷的固定。600~1 400 ℃，生料粉与重金属生成了Ca54MgAl2Si16O90等化合物。     

分解炉内CO_2含量对燃煤NO释放特性的影响

在模拟分解炉悬浮及喷腾状态的试验台架上,分别考察了不同温度及掺混生料的情况下,CO2含量对典型煤种在水泥分解炉条件下燃烧释放NO的影响规律。结果表明:在研究的温度范围(850～950℃)内,温度升高会促进燃料氮向NO的转化,而气氛中CO2含量升高时,温度对NO转化的促进作用减弱;水泥生料对煤粉燃烧NO的生成具有很强的催化作用,CO2通过抑制水泥生料中CaCO3的分解抑制了其对NO的生料的催化作用。     

旁路放风系统的计算与工艺流程

众所周知，由原、燃料中所带入的碱、氯、硫化合物会在窑系统（回转窑和预热器）内部循环和富集。窑内的碱大概在800C以上开始挥发。但是，碱的最耐温的那部分，会留在熟料中并以如下矿物出现：KC23S12，NC8KCA3，KC8O4，Na2SO4。挥发的碱到达预热器中温度较低区域时会凝结在温度较低的生料中，K2O在预热器中的冷凝率高达81～97％，而Na2O的冷凝率则较低。冷凝的碱随预热生料再次来到温度较高的窑内，并再次挥发，这就是所谓的碱循环。     

Si/F/K/Na杂质对硫酸钙结晶过程的影响

考察了湿法磷酸生产过程中Si, F, K和Na等杂质对CaSO4结晶过程的影响规律. 结果表明,两种碱金属对CaSO4结晶有不同作用,K有利于CaSO4晶体生长,而Na含量增加则会抑制CaSO4团聚;不同形式的K, Si和F对CaSO4结晶的作用不同,SiO2对CaSO4粒径影响不大,但会使其形貌不规则,H2SiF6会造成CaSO4晶体分散,而K2SiF6有利于CaSO4晶体生长.     

煤在O2/CO2中燃烧的Nox释放规律

利用一维沉降炉,对3种煤在O₂/CO₂和空气两种气氛下燃烧NO_x析出特性进行了比较,分析了炉膛温度、过量空气系数对NO_x生成量的影响,并对O₂/CO₂气氛下NO_x的生成和破坏机理进行了分析.研究发现两种气氛下NO_x都有一个峰值出现,挥发分含量高的煤种峰值靠前, 挥发分含量低的煤种峰值靠后,O₂/CO₂条件下,峰值出现较空气条件下提前且有所下降;空气条件下NO_x的生成量随温度提高较快地增加,而O₂/CO₂气氛中NO_x的生成量随温度变化比较缓慢;在两种气氛下NO_x的峰值均随过量空气系数的增加而增加,高挥发分煤在O₂/CO₂气氛下NO_x峰值低于空气条件下峰值,而低挥发分煤则受影响较小.     

论废矿废渣用于生料配料的技术措施(四)

6利用旁路放风降低有害成分6.1对旁路放风技术的认识在废矿废渣的利用中,有可能出现K2O、Na2O、SO3、Cl-有害成分升高甚至超标的现象,对熟料煅烧甚至产品质量造成影响,而旁路放风能在一定程度上解决这个问题。K2O、Na2O、SO3、Cl-这些有害成分是熔点低、易挥发的物质,在熟料烧成系统中,它们随着生料一起入窑,在达到相应温度时,或气化或挥发,随废气返回预热器内;它们在预热器内与生料     

生物质燃烧过程中Cl及碱金属逸出的化学热力学平衡分析

采用化学热力学平衡分析方法,研究了秸秆、树皮、木屑、废木和橄榄渣5种生物质在400~1600 K温度范围和空气过剩系数分别为1.0, 1.2和1.4的燃烧条件下Cl及碱金属K和Na的化学平衡组成及浓度,讨论了其排放特性. 结果表明,空气过剩系数对生物质燃烧过程中Cl及碱金属K和Na的逸出影响较小;燃烧过程中含Cl组元主要以KCl(s), HCl(g), KCl(g), (KCl)2(g)和NaCl(g) 5种物质在800~1000 K温度范围进行固-气态转换;当燃烧温度大于850 K时,K和Na碱金属则主要生成KOH(g), KCl(g), (KCl)2(g), K2SO4(g), Na(g), NaOH(g), Na2SO4(g)和NaCl(g). 最大程度减少5种生物质在燃烧过程中含Cl及碱金属K和Na组元的产生和逸出量的最佳反应温度为850 K以下;高于900 K时,Cl及碱金属等气态物质则会大量生成.     

碳纳米复合吸附材料中添加氧化钙在CO2捕获中的应用研究进展

随着全球变暖日益严重,降低大气中的CO2浓度已成为全世界关注的问题.碱金属(钠和钾等)碳酸盐因吸附温度低被视为有前途的吸附材料并常用作再生干燥吸附剂.但是基于Na2CO3和K2CO3的吸附剂具有反应速率慢或吸附剂再生温度高等问题,因此制备了Na2CO3-碳纳米复合材料,其得出结论是分解-再生反应温度低于碳酸氢钠的温度....     

碱/碱土金属对煤热解半焦燃烧特性的影响

低温热解提油-半焦燃烧可以实现低阶煤的梯级高效利用,是目前低阶煤高效利用的研究热点。由于热解半焦挥发分低,导致其燃点高、难燃尽,而添加助燃剂是改善低挥发分煤热解半焦燃烧特性的有效途径。采用热重法研究了碱金属(K_2CO_3)和碱土金属(CaCO_3)添加剂对半焦燃烧特性的影响,并利用Kissinger-Akahira-Sunose (KAS)模型对不同条件下的燃烧活化能进行研究。结果表明,半焦着火温度高、燃烧性能差,半焦中碱性矿物质对其燃烧性能有一定催化作用;CaCO_3的添加对半焦燃烧特征参数的影响不大,说明其对半焦燃烧性能的促进作用不明显;与碱土金属CaCO_3不同,添加碱金属K_2CO_3能显著降低煤热解半焦的燃点、最大燃烧峰温及燃烧指数;同时随着K_2CO_3添加比例的增加,半焦表观燃烧活化能显著降低,说明其能明显促进半焦的燃烧反应性;在本研究试验条件下,添加2%K_2CO_3对改善半焦燃烧性能效果最好,同时采用浸渍法添加K_2CO_3的分散效果更好,因此相比机械混合方式,浸渍法添加K_2CO_3更能改善半焦的燃烧特性。