还原烧成气氛控制方法的探讨

根据不完全燃烧方程式和Fe_3O_4还原为FeO所需(CO H_2)总量的经验式,导出了1000—1400℃温度范围内还原气氛应控制的CO浓度计算公式。通过热力学分析,对比了还原气氛中CO和H_2的还原能力,提出了以CO间接控制还原气氛中∑(CO H_2)的方法。     

小型流化床铁基载氧体的积炭特性

利用自行搭建的小型流化床实验台,研究了不同温度(650℃,750℃,850℃,950℃)和不同气氛(CH_4,CO+H_2)下铁基载氧体在化学链燃烧中的积炭特性,并研究了添加水蒸气和CO_2对积炭特性的影响.结果表明:铁基载氧体在CH_4与CO+H_2气氛下均产生积炭,CO+H_2气氛下积炭量较少,积炭程度较轻;在CO+H_2气氛下,温度升高,积炭减轻,积炭量在850℃时最少;还原气氛中添加水蒸气和CO_2能够抑制积炭,水蒸气的效果明显好于CO_2的效果.     

吹风气中少量H_2与CH_4的测定

以煤(或煤球)为原料,用间歇法制造半水煤气的生产过程中,总有相当数量的吹风气需予排放或回收利用。为了确定吹风气的利用价值,特别是吹风气的燃烧热,往往要求测定吹风气中的可燃组份—CO,CH_4和H_2的含量。鉴于目前生产厂大都用奥氏气体分析仪分析气体成份,当气体中的CH_4和H_2含量较低时,无法使去除CO_2,O_2和CO后的余气与所加的燃烧用空气在爆炸瓶中起爆,因此分析不出气体中的CH_4和H_2的含量。例如,目前已发表的大部分小氮肥厂的生产测定报告中,吹风气的成份只列CO_2,O_2和CO三项,或将剩余的H_2、     

磷石膏煅烧窑窑气中的H2S的测定

为测定磷石膏在回转窑内烧制水泥和硫酸过程中所产生的窑内气体(窑气)中H_2S含量,本文在碘量法测定烟气中H_2S的基础上,进行了改进:采用棉塞法捕集窑气中H_2S,并在PH=3～4时加入过量8倍以上的甲醛掩蔽同时捕集下来的少量SO_2(H_2SO_3)然后量加过量的碘标准溶液用Na_2S_2O_3标准溶液回滴,得到满意的结果,从而为生产严格控制煅烧气氛、解决干燥塔等设备堵塞提供必要的准确数据。     

循环流化床预热燃烧试验研究及数值模拟

循环流化床预热燃烧过程中,预热燃料在下行燃烧室的燃烧过程至关重要。为了研究预热燃料在下行燃烧室中的流动和燃烧特性,采用计算流体力学软件Fluent,结合试验手段,对不同二次风喷口配风方式下,预热燃料在下行燃烧室的燃烧过程进行试验及数值模拟,对比了不同配风方式下,流动特性、温度特性、组分浓度分布特性以及氮氧化物排放特性的差异。结果表明,预热燃料在下行燃烧室的燃烧过程中,二次风会卷吸烟气在下行燃烧室上部产生回流,稀释反应物,在中心喷口配风时回流区域更大。不同配风方式下,下行燃烧室中的温度分布不同。环形喷口配风时下行燃烧室中的温度峰值为1 459 K,而中心喷口配风时下行燃烧室的温度峰值为1 555 K,同时环形喷口配风时下行燃烧室的高温区域较小,温度分布更加均匀。环形喷口配风时,预热燃料和二次风的混合更加充分,高温煤气和空气的反应更加强烈,有助于燃料的着火及升温。而中心喷口配风时下行燃烧室顶部的CO和H_2等还原性气体浓度较高,有助于还原NO_x。同时较高的温度促进了气化反应,生成更多的CO和H_2,在燃尽风喷入前的区域形成还原性气氛,有助于进一步还原NO_x。二次风中心喷口配风时,更多的氮氧化物被还原,尾部烟气中的NO_x排放浓度为107×10~(-6),二次风环形喷口配风时,尾部烟气中的NO_x排放浓度为121×10~(-6)。     

焦炉煤气气氛下甲烷CO_2重整改质的热力学研究

利用HSC6.0热力学软件,对焦炉煤气CO_2重整改质进行热力学分析。对改质过程中温度、压力、CH_4/CO_2及H_2/CO进行研究并探索其变化规律,确定最佳直接还原参数。结果表明:提高反应温度,有利于提高CH_4和CO_2的转化率、H_2和CO的选择性。在100 k Pa下,当CH_4_/CO_2=1,温度在600℃~1 000℃时,CH_4和CO_2的转化率分别为55.33%~97.78%、53.0%~99.43%,H_2和CO的选择性分别是21.69%~98.36%、18.15%~100%。当CH_4/CO_2变小时,CH_4的转化率变大,CO选择性变大,而H2的选择性变小。CH_4/CO_2和温度是调节H_2/CO的重要指标,压力是调节H_2/CO的一个过程量,但不影响最终的H_2/CO。综合考虑,在1 000℃、CH_4/CO_2=1、100 k Pa时,是较好的重整改质环境。     

气体取样装置的改进

在玻璃生产过程中,为了及时控制煤气的气化过程和质量;确切计算助燃空气的供应量;合理调整熔窑的气氛分布和正确估算废气中可燃气体(CO、H_2、CH_4)未完全燃烧所造成的热损失,都需要经常对煤气和大窑废气进行取样分析。虽然正确地取样通常要比分析本身更为困难和重要,但人们往往对此不能引起足够的注意,致使分析结果失去参考价值,甚致得     

基于TG-FTIR研究尾矿对褐煤的原位催化脱硝

针对褐煤燃烧过程中产生的NO及还原气体,采用热重红外联用技术研究尾矿加入后褐煤燃烧特性、NO生成量及还原气体的变化.结果表明,尾矿的加入对水分析出温度和挥发分燃烧温度的影响较小,但焦炭的起始燃烧温度相对降低,促进了焦炭燃烧阶段的进行.褐煤燃烧过程产生的还原气体主要为CH_4,NH_3,CO及脂肪烃类(—CH_2),尾矿的加入催化了NO与还原气体的反应,低温条件下以NH_3还原NO为主,且尾矿催化存在选择性,其对CO还原NO的催化强度较其他几种气体弱.     

耐硫变换催化剂甲硫醇生成条件的研究

考察了原料气中甲醇、CO和H_2S含量,温度和水气比等因素的变化对耐硫变换催化剂甲硫醇(CH_3SH)生成量的影响。结果表明:当原料气中有甲醇带入时,反应后的气体中会有CH_3SH等新的硫化物生成;原料气中CO和H_2S含量与CH_3SH生成密切相关,当原料气中CO和H_2S含量较高时,变换反应后的气体中有CH_3SH生成,并且生成量随着CO和H_2S含量的增加而增加;增加反应温度和水气比均可以减少CH_3SH的生成。水气比对CH_3SH的抑制作用十分明显,在考察的试验条件下,当水气比为0.3时,反应后的尾气中只有微量CH_3SH生成,当水气比大于0.4以上时,反应后几乎无CH_3SH生成。     

粗煤气环境下褐煤热解过程中CH_4逸出规律研究

现对鄂尔多斯褐煤在粗煤气环境下快速热解气化过程中CH_4生成逸出规律进行研究。研究了温度、压力、气氛对CH_4生成特性的影响。在H_2/CO/N_2气氛下,CO歧化反应较CO甲烷化反应易进行;煤加压热解过程中CH_4总产量随温度升高而增大,700 ℃时达到最大,该变化规律主要受H_2/CO/N_2气氛中CO甲烷化反应控制。在H_2/CO_2/N_2混合气氛中,水煤气变换逆反应远比CO_2甲烷化反应容易进行,特别是在温度升至700 ℃后,前者反应CO_2转化率远远超过后者,煤热解CH_4总产量随着温度升高而增大,在800 ℃时达到最大,之后略有减少,该变化规律主要受水煤气变换的逆反应控制。实验表明,在粗煤气环境中,700 ℃是煤热解最佳反应温度。     

气氛及甲烷催化活化对流化床煤热解的影响

为了提高煤热解焦油的产率和品质,在小型流化床实验台上分别考察了N_2,N_2+H_2,CH_4+N_2,CH_4+H_2等气氛及前置Ni/Al_2O_3催化剂对流化床煤热解的影响,结果表明:H_2气氛会减少半焦产率,增加焦油产率;CH_4气氛在800℃时反而会增加半焦产率,同时高温下CH_4的分解对焦油产率的增加有促进作用,相比于N_2气氛,焦油产率提高了35.8%;CH_4+H_2气氛下半焦焦油产率的总体趋势同H_2气氛下相同.还原性气氛有利于焦油的轻质化:H_2,CH_4+N_2,CH_4+H_2气氛下800℃时,轻质焦油的占比分别较N_2气氛提高了29.1%,15.2%,24%.在CH_4+N_2和CH_4+H_2气氛下,采用前置Ni/Al_2O_3催化剂后,焦油产率都得到不同程度的提升.CH_4+N_2气氛下600℃时,催化剂可以使焦油产率较无催化剂时提高40%;CH_4+H_2气氛下800℃时,催化剂对CH_4的催化效果更好,热解气中CH_4含量明显减少,而焦油产率较无催化剂时提高了37%.Ni/Al_2O_3催化剂可以进一步提高焦油的品质,并且有利于焦油中芳香烃的生成.     

聚砜型气体分离膜

<正> 最近,日本东洋纺(株)开发成功了用于C_1化学的聚砜型气体分离膜。这是一种用聚砜酰胺制成的外径350微米的中空膜。这种膜在100℃下的渗透速度比:H_1/CO为80,H_2/CH_4为140;这种膜在130℃下的渗透速度比:H_2/CO为120,H_2/CH_4为220。其耐热性,对NH_4、H_2S和CO_2等不纯气体的耐腐蚀性都很好。在C_1化学工业中有极其广泛     

温度及气氛对半焦直接还原铁矿石的影响

利用热重分析(TGA)和实验装置进行了半焦直接还原铁矿石试验,对比了不同还原温度和气氛下还原产品的性质。由TGA,焦矿质量比为1∶1的半焦铁矿石混合物由室温加热至1 100℃,N_2,H_2和CO气氛下还原过程可分为3个阶段,其中N_2下3个阶段活化能随温度逐渐增加,而H_2和CO下则先增加后降低。由固定床还原产物分析结果,温度和气氛对半焦直接还原铁反应过程及反应程度均有一定影响。3种气氛下,900℃后产物中主要为金属Fe,但引入还原性气体H_2,CO可有利于低温下铁矿石的还原。N_2气氛下反应至900℃后半焦可对铁矿石进行还原,但得到的海绵铁金属化率低于90%,无法满足直接炼钢要求,可通入H_2、CO等活性气氛,提高还原产品的品质。     

抗生素菌渣的流化床快速热解特性

选取青霉素菌渣在微型流化床反应分析仪中进行了快速热解实验,研究了热解产物随温度的变化规律,并采用等转化率法和模型配合法对实验数据进行回归拟合,求算反应动力学参数,分析反应机理。结果表明:随热解温度升高,气体产量增加,焦炭产量减少,生物油的产量先增加后减少,在600℃左右时达到最大值,约为33.5%。而且温度的升高加快气体产物的转化速率,其中对CO和CH_4转化速率的影响要比H_2和CO_2明显。利用等温法求算出的气体产物(H_2、CH_4、CO_2和CO)的活化能平均值分别为20.88kJ/mol、39.81 kJ/mol、23.39kJ/mol和10.27kJ/mol,生成CH_4、H_2、CO_2、CO的难度依次下降;同一产物不同转化率下的活化能存在差异,表明不同反应阶段有不同的反应机理。热解过程中生成CH_4的反应符合1.5级化学反应,而H_2、CO和CO_2的生成符合2级化学反应。     

水煤浆热解特性及影响因素

水煤浆热解产物的分布、组成和产率对水煤浆的高效燃烧具有重要影响,同时水煤浆热解产生的H_2、CH_4、CO等气体有助于改善脱硝温度窗口,提高脱硝效率。采用高频加热炉对神木煤制成的水煤浆进行热解,测定并分析了热解气的产率和组成成分,探究了热解温度和加热速率对水煤浆热解特性的影响。结果表明,随着温度的升高,水煤浆的除水失重率持续增加,从700～1 200℃增加了约10%,挥发分和热解气体的产率继续增加,从0.50 L/g增加到0.73 L/g,说明水煤浆的热解程度逐渐增加。热解气体的组成主要是H_2、CO、CH_4和CO_2。随着温度的升高,总热解气体中H_2、CH_4、CO_2和CO总体积分数在700～900℃降低,在900～1 100℃保持稳定,1 100℃以上继续下降,从最初700℃时的90%下降到1 200℃时的78%,其中H_2、CO_2和CH_4体积分数呈阶梯式下降,而CO体积分数几乎不变,H_2体积分数下降最明显,约6.1%,而CH_4则下降了约4%,CO_2下降了2.6%左右。随着温度的升高,H_2、CO_2和CH_4产率先增加后减小,峰值出现在1 100℃左右,而CO产率则持续增加。升温速率也影响挥发物的产率,升温速率667℃/min的除水失重率比400℃/min高6%,但总体影响不大。研究结果为掌握水煤浆初级热解产物的形成特征提供了参考。     

低碳烃在甲醇中溶解度测定与热力学计算

将SetaramBT2.15微量热仪温度控制系统成功引入恒定容积法,系统测定了低温条件下CH_4,C_2H_4和C_2H_6在甲醇中的溶解度。通过对CO_2在甲醇中溶解度数据的测量,验证测量装置的可靠性。结果表明:在-20—-30℃,CH_4,C_2H_4和C_2H_6在甲醇中的溶解度随温度降低而升高,随分压升高而增大,且CH_4和C_2H_4的溶解度在所测条件下符合亨利定律;而C_2H_6的溶解度在压力升高后,溶解度与压力不符合线性关系。通过PC-SAFT状态方程对所测气体溶解度进行热力学计算,结果表明PC-SAFT状态方程能够很好地关联CH_4,C_2H_4和C_2H_6在甲醇中的溶解度,并可准确描述气体溶解度随温度、压力的变化趋势,所得热力学模型可用于低碳烃吸收的工艺计算中。     

不连沟煤加压催化的热解特性

在固定床反应器中考察了压力、K_2CO_3和不同气氛对不连沟煤热解特性的影响,结果表明:在N_2气氛、700℃条件下,热解压力由常压升至3.5MPa,原煤和负载催化剂煤样的热解特性呈现相似的规律,即提高压力导致半焦产率和气体产率均增加,焦油和热解水产率下降;相比于原煤,添加K2CO3后,半焦产率下降,焦油和热解水产率下降而气体产率明显增加;在压力与K_2CO_3双重作用下,热解气体组成中CH_4收率显著提高,在700℃,3.5 MPa条件下,H_2气氛促进了加氢热解反应的进行,同时水蒸气易与焦油中稠环芳烃大分子发生重整反应,导致在H_2+H_2O气氛下甲烷收率和焦油中正己烷可溶物产率均明显提高.     

不同富氧气氛下焦炭氮转化及原位还原的数值模拟

在焦炭燃烧过程中,焦炭颗粒会对产生的氮氧化物起到一定的异相催化还原作用,但其机理仍不明确。基于焦炭颗粒内部有不同碳基和发达的孔隙结构,根据焦炭颗粒在富氧气氛下燃烧的特性,建立了焦炭氮转化的分子动力学模型和多种气体传质模型。使用FORTRAN语言编程模拟了不同富氧气氛下粒径为100μm的单颗粒焦炭的燃尽过程。结果表明:燃烧初期颗粒内部NO出现短暂的积聚现象,颗粒内部的还原能力较弱,随着反应的进行及温度的升高,还原能力增强,由于缺氧而产生了CO气体,有利于NOx的还原。对比了环境温度为1 200℃时,O2和CO2的体积分数比分别为20∶80,25∶75,30∶70的不同气氛下焦炭颗粒内部NO,CO和N2等气体的体积分数,表明O2和CO2的体积分数比为25∶75的气氛是最佳气氛,既保证了焦炭颗粒的高效燃烧,又有利于增强焦炭颗粒的还原能力。     

φ2.0/1.8×38米回转窑天然气喷嘴设计

1976年5月,我国第一台用天然气作燃料的水泥回转窑在四川广汉水泥厂建成投产。三年多来,生产逐趋稳定正常,目前,窑的生产能力已基本达到设计水平。广汉天然气回转窑的诞生,为发展我国水泥工业作出了积极的贡献。一、天然气的性质和燃烧特性天然气可燃成分主要为烃类(C_mH_n),还有少量的H_2、CO、H_2S等。不可燃成分有co_2、O_2 、N_2 和微量的惰性气体。CH_4是天然气的主要成分,通常含量在90％以上。故CH_4的物理化学性质与天然气相近似。它无     

煤粉流态化预热气态组分CO/CO2生成转化特性研究

基于循环流化床预热的燃烧系统是一种新型的清洁燃烧技术,其流态化预热后煤气中CO/CO_2比值对后续燃烧和排放影响较大,研究正确反映CO/CO_2比值的焦炭燃烧模型有助于进一步了解该流态化预热过程。笔者基于燃料流态化预热转化过程,研究典型的预热空气富氧气氛(O_2/N2)、富氧气氛(O_2/CO_2)以及燃料种类变化对预热后气态组分中CO/CO_2生成转化特性的影响,分析现有焦炭燃烧模型与流态化预热过程的匹配程度。试验数据和模型预测对比分析表明,空气富氧气氛下,氧气浓度从21%增至28.2%的过程中,神木半焦流态化预热过程产生的预热气体中CO_2占比减少,CO占比增多,CO/CO_2比值从0.81增至1.45;神木烟煤在该气氛预热时,各参数与神木半焦呈现同样的变化趋势,且随氧气浓度从21.0%增至24.4%,CO/CO_2比值从0.51增至0.76。富氧气氛时神木半焦预热产生的CO与神木烟煤相比产量更高,CO/CO_2比值随氧气浓度增大而增大,但与空气富氧气氛下相比递增幅度较小。神木烟煤预热气体组分CO/CO_2的试验数据与Tognotti提出的焦炭燃烧模型预测值吻合度最高,富氧气氛下试验与预测结果误差在9%以内。