选择特殊符号
选择搜索类型
请输入搜索
COREX熔融气化炉内块煤的裂解及半焦的粉化影响半焦床的透气透液性及床内的复杂传输机制,最终影响原燃料利用率、生铁产量和质量以及工艺的稳定顺行。本项目针对高温快速加热条件下块煤裂解机理、半焦床内煤焦性能演变规律等科学问题开展了研究。首先,采用热重-质谱联用技术研究了兴隆庄煤与大同煤的裂解失重特性及裂解气体产物的生成规律,对煤的失重过程及气体生成过程进行了动力学求解;通过自制的块煤裂解实验装置研究了兴隆庄块煤和大同块煤在高温下的裂解特性,求解了块煤高温裂解动力学,发现了块煤高温快速裂解机理与粉煤升温裂解行为完全不同,拓展了煤裂解理论。其次,针对块煤裂解半焦强度低的特点,研究了不同条件获得半焦的冷、热态性能,揭示了半焦性能变化和半焦粉化的一般规律。最后,设计了COREX熔融气化炉的高温喷煤模型,并进一步建立了其风口区喷煤燃烧的二维数学模型,分析了纯氧鼓吹条件下煤粉的燃烧行为,优化了COREX气化炉喷煤工艺参数,在COREX工艺降低燃料比方面具有较高的指导意义。项目共计发表境内外学术论文7篇,其中SCI检索4篇,申请发明专利2项,培养硕士研究生2名,完成了项目计划研究内容,达到了预期目标。
COREX熔融气化炉内块煤裂解及半焦/焦炭的粉化直接影响半焦床的透气透液性及传输机制,最终影响原燃料的利用率、生铁的产量及质量、工艺的稳定顺行。本项目通过研究块煤在自由落体降落时发生热爆裂、小颗粒煤粉在流化床条件下裂解及大颗粒煤粉在固定床内裂解的机理及影响因素,探索COREX熔融气化炉高温快速加热条件下块煤的裂解机理,拓展煤裂解理论;研究半焦/焦炭在半焦床内的物理作用行为、化学反应特征及其性能演变规律,揭示COREX熔融气化炉纯氧鼓吹条件下煤焦混合半焦床的颗粒粉化行为;采用CFD与DEM模型相结合的方法建立COREX熔融气化炉数学模型,探索多区域共用边界条件下多数学模型的有机结合及耦合求解,模拟研究工艺参数与炉内传输现象的相互关系,深化对高温密闭反应器内多相流动及燃烧化学反应规律的认识。为我国掌握和消化COREX技术,在国内发展熔融还原炼铁工艺提供理论基础和技术支撑。
木炭粉是用农作物秸秆、林业剩余物制成的炭粉,如今木炭粉在工业、农业、医药、家庭等多个领域均有应用。木炭粉可用于冶金、制药、改良土壤,在家庭中可以用于吸附甲醛去除有害气体,除湿、除臭的作用。 工业领域 ...
按煤在气化炉内的运动方式分为固定床(移动床)、沸腾床和气流床等形式;按气化操作压力分常压气化和加压气化;按进料方式分固体进料和浆液进料;按排渣方式分固体排渣和熔融排渣等各种设计。典型的工业化煤气化炉型...
煤气化炉又称煤气发生炉(gas producer)。煤气化的主要设备。根据煤的性质和对煤气产品的要求有多种气化炉型式。
气化炉用后高铬砖的渣蚀机理
采用扫描电镜和XRD等分析方法,对石油焦气化炉和水煤浆气化炉用后高铬砖及渣蚀试验砖的显微结构进行了观察与分析。根据高铬砖显微结构变化,研究了在不同气化炉内高铬砖受熔渣侵蚀损毁的机理。结果表明:石油焦气化炉用高铬砖中的Cr2O3与熔渣中的V2O5接触反应,在低温下形成液相而被熔蚀,是其蚀损的主要原因;水煤浆气化炉用高铬砖蚀损的主要原因是Cr2O3在熔渣里的溶解和ZrO2的熔蚀;LIRR-HK95砖由于成分和结构的优化,抗石油焦渣侵蚀性能好。
基质沥青老化行为与老化机理
在环境作用下沥青易产生静态硬化和氧化硬化,使沥青的流变特性发生改变,而严重影响沥青路面的耐久性,如何合理评价和选择沥青对确保路面使用品质至关重要。通过三种不同基质沥青的组分分析和不同老化状态下沥青的常规试验(针入度、软化点和延度试验)、SHRP试验(DSR(Dynamic Shear Rheometer)和BBR(Bending Beam Rheometer)试验)结果比较,结合FTIR(Fourier transform infrared)试验结果,分析了不同老化状态下基质沥青的老化特性和机理。结果表明,常规试验可用来描述基质沥青老化前后性能变化,但它只能提供特定温度荷载频率下的试验信息,而SHRP试验可反映沥青老化对沥青流变行为的影响,建议采用SHRP流变学指标特别是BBR试验结果评价沥青的老化特性。
COREX熔融还原炼铁工艺,采用了成熟的气基竖炉法海绵铁生产技术和高炉炼铁技术。COREX工艺的预还原竖炉部分相当于高炉炉身中、上部,熔融气化炉部分相当于高炉的炉缸与炉腹部分并向上延伸。截去了高炉的炉身下部和炉腰部分,避免了高炉内影响料柱透液性、透气性和气流分布的软熔带的产生,为COREX工艺直接使用非炼焦煤炼铁创造了条件。
炉缸形成死料柱
COREX熔融气化炉中部以下有煤、半焦和海绵铁组成的料柱,下部有半焦和焦炭组成的死料柱。死料柱的存在,使熔化后的渣铁在高温区与焦炭的接触时间增加,铁水温度升高,铁、硅还原,渗碳、脱硫等反应有条件充分进行。分析料柱结构表明,炉缸的焦炭量随着固定床深度的增加而增加。和高炉死料柱的作用一样,死料柱在炉缸起到碳源作用,提供铁水碳饱和及降低渣中残余FeO所需要的碳。
炉尘回收,返入熔融气化炉
煤在熔融气化炉加热脱除挥发分的气化过程中,产生含碳粉尘,并被煤气带离气化炉。煤气经除尘,控制还原气含尘量在一定范围内。回收的炉尘在炉体适当位置返吹入熔融气化炉。这样,可以防止炉尘堆积,而且可通过调节吹氧量使炉尘燃烧产生的热量将炉顶温度控制在1100 ℃左右,使气相中的焦油、苯等高分子碳氢化合物分解为H2、CO。所以,炉尘回收系统也是COREX工艺的无污染操作。
粒度分布与煤气流控制
以炉料与煤气相向运动为基础的竖炉还原,保持料柱的一定空隙率,煤气流的低压降,可防止悬料,增加煤气流通量,矿石得到充分还原。为此,除严格控制矿石粒度和还原气的含尘量外,还要尽量减少矿石在加热还原过程中的碎裂现象。
环境污染小
由于COREX工艺用煤直接炼铁,基本不需要焦炭,避免了冶金工厂的主要污染部分(焦炉),工艺过程紧凑。尤其是没有了炼焦过程的焦煤装炉、出焦、炉门密封不严造成的煤气泄漏,使COREX熔融还原炼铁成为环境保护十分可取的炼铁工艺。
流程短、投资省、生产成本低
COREX熔融还原炼铁工艺,已有COREX C—1000、C—2000两套装置的9年和2年生产实践经验。与焦炉—烧结—高炉工艺流程相比,其工序少、流程短。COREX工艺从矿石到炼出铁水仅需10 h,而高炉工艺需要25 h。由于设备重量减少一半,投资费用少20 %,生产成本低10 %~25 % 。
诚然,秸秆气化炉是有着它自身的优越性,它可以将一切生物质燃料转化为可燃气体,为人们提供新的能源,且再生能源的利用是国家所提倡的。但是,由于目前所有的秸秆汽化炉设计理念落后,结构不合理而产生严重破坏环境的焦油及许多有害气体,而导致用户将其摒弃,厂家纷纷倒闭,经营者关门,几乎到了全军覆没的地步,究其原因,不外乎以下几个方面的原因:
使用过程繁琐
1.秸秆气化炉的原料,必须事先粉碎才能使用。这就要求用户具备粉碎设备。现实是不可能每家为了气化炉而买一台粉碎机,若此这必将增加使用成本,且增加劳动强度,这必然影响了秸秆气化炉的推广。
2.气化炉的燃料必须干透才能使用。水分大,燃气多,影响了造气。水分过大,甚至于中断产气并产生大量的有害烟雾。
3.在点炉前必须将燃料在气化桶中压紧压实,不可留有空隙,否则气化不好,产生大量的烟雾,而且在燃烧过程中往往会形成烧空状态,上边的料下不来,不能正常产气。如若打开炉盖,气化之中的烟气就会冒到整个室内,而使人无法忍受。
4.秸秆气化炉只能一次性填料,一次性使用,不能连续加料,因此产气量有限,而限制了气化炉的使用价值,如用气取暖是绝不可能的。
5.柴草气化炉在使用中必须使用鼓风机,甚至于还用抽风机,这不仅仅关系到用电成本的问题,而且在经常断电地区或无电地区就无法使用。
污染环境严重
柴草经过气化的气体,成份复杂,必须经过过滤才能使用。然而在过滤过程中会产生大量的废气,焦油,废水及诸多有害气体。这些过滤物无法分解,长期停留在环境中,造成环境严重污染,影响人体健体,影响水源,影响土地的正常使用,影响人们的居住环境。使使用者长期处于恶劣的有害环境中,严重的影响了使用者的身体健康。因此,很多家庭虽然购买了气化炉,但往往用了几天后就不再使用了,这是其中的主要原因之一。
秸秆气化炉功能单一
一般来说,柴草气化炉经过过滤以后的燃气,其燃烧效果确实让人满意,热值也较高,可以满足做饭烧水的需要。但是却不能满足采暖和其他功能的需要。因为,它是一次性投料,一次性使用,燃烧时间短。若再使用时就必须重复前面的程序,所以在整过使用过程中,程序复杂,影响使用价值。
得失对比
综上所述,作为秸秆气化炉从使用角度来说是有可取之处的,但是,从综合评价来说,却是失大于得。以复杂的使用程序和高昂的环境污染作代价,换取一点燃气显然是不合算的。因此,从长远来说,如果秸秆气化炉克服不了上述的缺点,则这种老式的汽化炉是毫无前途的,必将彻底被淘汰,若听之任之,将继续破坏我们的环境!虽然现在还有一些客户,但是大多数是被电视里片面的宣传而误导,因为在电视中只说好听的,只演好看的,也就是说只让观众看到灶头气化的那一面,而根本不谈污染的严重和程序的复杂,所以人们很容易被假象所迷惑。甚至更有甚者干脆用一根软管将液化气引入灶头,,冒充秸秆汽化产生的汽,以迷惑群众。而当用户在实际使用过程中发现汽化炉并非如此神妙,几乎很难有人坚持使用气化炉达一个星期以上。可见,若气化炉不彻底改造就绝不可能发展起来。
其实,秸秆气化炉从将生物质转化为燃气的角度来说是有可取之处的,但问题在于要以保护环境为基本原则去设计一种高性能、无污染的炉具才能闯出一条新路。为此,我国科学工作者通过五年多的努力,已经研制出一种国家提倡的,无污染的半汽化炉(免风机全功能生物质锅炉)。该生物质半汽化炉彻底改变了常规的秸秆汽化炉所存在的缺点,因此半汽化炉就成为国家重点推广项目。目前,已在我国南北地区得到重点的推广运用。这对我国节能减排和利用可再生能源的国策作出了新贡献。为了推广该项成果,济南市东方龙科技实业公司已将这种生物质半气化炉推广到印度尼西亚、澳大利亚、加拿大、美国、韩国等一些国家。由于这些国家都建立了大型农场,原料来源广、需要供暖设备多,而这种半汽化炉符合这些国家的环保要求,因此受到特别的青睐。这也是我国科学工作者对保护世界环境、可再生能源的利用做出的更大范围的贡献。
一般来说,催化裂解过程既发生催化裂化反应,也发生热裂化反应,是碳正离子和自由基两种反应机理共同作用的结果,但是具体的裂解反应机理随催化剂的不同和裂解工艺的不同而有所差别。
在Ca-Al系列催化剂上的高温裂解过程中,自由基反应机理占主导地位;在酸性沸石分子筛裂解催化剂上的低温裂解过程中,碳正离子反应机理占主导地位;而在具有双酸性中心的沸石催化剂上的中温裂解过程中,碳正离子机理和自由基机理均发挥着重要的作用。