气流床粉煤气化技术在直接还原铁生产过程中的应用

提出了以具有自主知识产权的气流床粉煤气化技术与直接还原炼铁工艺相结合的方式进行直接还原铁（DRI）生产的工艺流程。应用Aspen Plus对粉煤气化及合成气处理的工艺进行模拟,从而获得了适合于希尔萨工艺（HYL-Ⅲ）的还原气,然后利用该部分还原气进行DRI的生产。通过对系统物料与能量的衡算,获得了本流程的主要原料消耗为：煤耗约为384 kg/tDRI,氧耗约为251 m3/tDRI;综合能耗约为10.18 GJ/tDRI。与文献报道的煤制气直接还原炼铁工艺进行对比,本流程的综合能耗与文献中的指标相当。     

高温煤气脱硫及其对逆水煤气变换反应的影响

采用天然石灰石作脱硫剂,在固定床上进行高温煤气脱硫,研究脱硫剂粒径、用量、温度和入口H2S浓度对脱硫性能的影响及脱硫反应对逆水煤气变换反应的影响,并得到CaO的转化率曲线。结果表明:粒径对脱硫效果的影响很大,其中以0.38～0.9mm的石灰石脱硫效果最佳;脱硫剂用量增加,气固之间的接触机会增加,脱硫反应进行得更完全;温度对脱硫过程的影响比较复杂,最佳的脱硫温度为脱硫剂完全煅烧的温度;在一定的空速下,随着入口H2S浓度的减小,反应速率减慢;脱硫剂明显加快逆水煤气变换的反应速率,起到催化剂的作用,但是产生的CaS堵塞了脱硫剂的微孔,催化活性减弱,使逆水煤气变换反应速率减慢。     

壁面结构参数对液膜厚度分布及其波动特性的影响EI北大核心CSCD

受热应力分布不均的影响,降液管壁面会产生变形,其对湍流降膜的影响十分显著。利用超声波多普勒测速仪和高速摄像机研究了高雷诺数下(Rel≈1.72×104)波纹板结构参数(振幅和波长)对液膜厚度分布及其波动特性的影响。研究结果表明:波纹板上的平均液膜厚度随轴向距离的增加呈“波动减小”的趋势。波谷至波峰处的“加速”作用促进了液膜波动的增强,而波峰至波谷处的“减速”作用则使液膜波动减弱。波纹板波长的减小会导致共振效应的产生。液膜波动的加剧促进了液膜瞬时厚度概率密度函数趋于正态分布,并导致液膜因Plateau–Rayleigh不稳定性而产生拉丝破裂。修正后的平均液膜厚度预测模型可以很好地估算不同波纹壁面下的平均液膜厚度,相对误差在±15%以内。     

多媒体技术在“锅炉原理”课程教学中的应用

"锅炉原理"是热能与动力工程专业的核心课程之一。根据热能与动力工程专业特点,结合学校自身优势,在"锅炉原理"课程多媒体课件的制作和教学方法上不断创新,课件内容突出实时性和实效性,表现形式丰富,形成了一套运用多媒体课件教学的经验,激发了学生学习的兴趣,活跃了教学氛围,提高了教学质量和效率。     

火管式废热锅炉管板冷却室内流动、传热与热应力研究

通过对火管式废热锅炉管板冷却室建立三维流动、传热模型,考察了冷却室侧面和顶端进水的优劣,探究了工艺参数对冷却室传热的影响。结果表明:侧面进水较顶端进水室内近壁区存在更多湍流漩涡、强化传热效果显著;合成气进口温度对热应力影响显著,温度从1373增加到1623 K,热应力增幅45.4%;进气负荷对传热影响有限,负荷从70%增至120%,热应力增幅18.2%;提高冷却水进口温度可降低管壁热应力,水温从430增至520 K,热应力降幅11.4%;降低合成气进口温度、升高冷却水进口温度对维持装置长周期运行很有意义。     

神府煤焦与CO2的气化反应动力学分析

利用加压热天平在1 173~1 323 K、0.1~3 MPa范围内,对神府煤焦与CO2的气化反应进行动力学分析。考察温度、压力对神府煤焦与CO2气化反应动力学特性的影响及气化反应速率和反应时间之间的关系,发现气化反应速率随反应时间的变化近似呈正态分布,建立了气化反应速率与反应时间的正态分布动力学模型。与随机孔模型对比,发现正态分布时间模型能较好地描述煤焦的气化动力学规律。由正态分布模型求得的反应速率常数r0、rm遵循Arrenius定律,lnr0、lnrm对1/T呈良好的线性关系;在0.1~3 MPa范围,求得的反应活化能为150~185 kJ/mol,与相关文献报道的结果基本一致。     

钾盐添加量及煤焦粒度对两段组合式气化工艺的影响

高效能两段组合式煤气化工艺能有效利用高温煤气显热,以提高现有气流床气化技术的冷煤气效率。在两段组合式煤气化炉热态实验装置上,考察了二段床层不同粒径范围煤焦的气化反应性,实验得出,最优粒径范围为10~15mm。该粒径范围下,二氧化碳累积转化率达10%,其反应速率在反应30 min时达到峰值,床层平均温降最高,达到402.4℃。文中还研究了钾盐添加量对二段煤焦气化反应性能的影响,钾的添加量应大于5%才能明显体现其良好催化效果。碳酸钾用量在8%下的催化效果显著,二段出口有效气体浓度和碳转化率等参数提高明显,二氧化碳累积转化率为19%。此工艺有效实现CO2减排和资源化利用,环境效益良好。     

喷雾洗涤冷却室内雾化液滴粒径变化规律的实验研究

用马尔文激光粒度分析仪对喷雾洗涤冷却室冷模装置内雾化液滴粒径进行了实验测定,考察了不同工况下,洗涤冷却室内雾化喷头所在平面处以及气体出口处液滴粒径的变化规律。实验为装置内进一步的传热传质研究提供了一定数据支持。研究显示,在错流气体作用下,洗涤冷却室内雾化喷头所在平面的近喷头区域影响液滴粒径的主导因素为喷雾流量,而远离喷头区域液滴粒径则受气体流量和喷雾流量的共同影响,随气体流量增加,液滴聚结作用增强,粒径增大。实验发现,气体出口处液滴粒径主要受气体流量的影响,随气体流量Qg由300 m3/h上升到500 m3/h,气体出口液滴的Sauter平均直径(Sauter mean diameter,SMD)D32由60μm左右上升到了85μm,根据颗粒沉降公式进行计算得到的值与实验值比较,两者趋势一致。     

气化炉辐射废锅内多相流场和温度场的数值模拟

通过直接数值模拟的方法对实际气流床煤气化辐射废锅内三维多相流流场和温度场进行了模拟。连续相流场采用Realizablek-ε湍流模型求解,而颗粒相采用基于随机过程的随机轨道模型,并采用双向耦合算法计算两相间的相互作用。温度场计算肘基于灰气体加权和模型与离散坐标法相结合的方法求解热辐射方程,同时考虑了煤渣颗粒的热辐射和散射影响,利用Ranz-Marshall关系式计算气固相间对流换热作用。结果表明:辐射废锅顶部存在一火炬状入口射流,其长度随中心流道的缩小而缩短;辐射废锅顶部、底部以及入口射流周围各自存在不同形状回流区;整体温度随鳍片水冷壁面积的增加而降低,但鳍片宽度过大可能造成水冷壁灰渣沉积堵塞;不同水冷壁布置方式的计算结果与实际测量值基本吻合。     

完全熔融状态下SiO2-Al2O3-CaO体系的黏度分析与预测

基于网状结构模型概念,简要分析了SiO2-Al2O3-CaO体系各组分在网状结构中的作用。网状结构模型理论认为Al2O3为两性物,Al3+易形成四配位,部分电荷由具有较低场强的碱金属或碱土金属离子补偿。为考察SiO2-Al2O3-CaO体系随n(CaO)/[n(CaO)+n(Al2O3)]比值变化的黏度特性,研究了n(CaO)/[n(CaO)+n(Al2O3)]比值在0.4~0.6附近的黏温曲线变化规律。结果表明,硅熔体黏度随n(CaO)/ [n(CaO)+n(Al2O3)]比值的增大呈现先缓慢升高后降低的趋势,但当n(CaO)/[n(CaO)+n(Al2O3)]比值为0.5时,其黏度并非为最大值。基于流体流动特性,提出了SiO2-Al2O3-CaO体系在完全熔融状态下的黏度预测模型,并同传统的Urbain模型进行比较。结果表明,本模型预测效果好于Urbain模型,预测值同实验值更为接近。