乌晓江
,
张忠孝
,
周托
,
陈玉爽
,
樊俊杰
,
徐雪元
,
刘建斌
,
郑海英
工程热物理学报
本文利用XRD,SEM等测试手段,采用配气技术实验研究了高温气化条件下(29.9%H2,66.2%CO,3.9%CO2)高、低灰熔点煤灰及其混煤灰的熔融行为及矿物质演变规律.研究表明:气化条件下高灰熔点煤A含有较多的高岭石和石英,随着温度的升高,莫来石开始逐渐形成(＞960℃),当温度达到1300℃时煤灰A中的结晶矿物全部为莫来石;低灰熔点煤B含有较多的硬石膏和方解石,随着温度的升高,900～1200℃开始生成大量的钙长石、铁橄榄石、铁铝榴石等低熔矿物,在130℃时煤灰B中的结晶矿物全部熔融;高温气化条件下,混煤灰A/B的熔融温度变化与其三元相图上相应的液相线温度具有良好的相似性,当混煤灰A/B的主要化学成分位于三元相图的二元共晶线或低熔融共晶点附近时熔融温度最低.
关键词:
灰熔融特性
,
矿物质
,
煤气化
乌晓江
,
张忠孝
,
徐雪元
,
张建文
,
刘建斌
,
柳公权
,
周托
,
陈玉爽
工程热物理学报
为深入研究煤燃烧与煤气化过程中煤中矿物的熔融变化行为对煤灰物理相变变化过程的内在影响规律，本文采用高温热显微镜、SEM—EDX等分析测试手段，实验研究了不同条件（煤燃烧与煤气化）下煤中矿物演变规律与煤灰物理相变变化行为间的内在联系和影响规律。研究结果表明：高铁含量的煤灰A在气化条件下发生初始熔融温度（Tin）及快速熔融温度（Tmax）要比其在燃烧条件下对应的温度分别低144℃和113℃，而低铁含量的煤灰B则对应气化条件下的丑。和Tmax分别比燃烧条件下的对应温度低25℃和62℃；不同气氛下灰中Fe的不同价态是导致这种差别的主要原因，高温下煤灰相变发生、发展过程中，灰中方铁石、铁铝榴石以及铁橄榄石等铁系矿物是引发煤灰发生初始熔融的主要矿物。
关键词:
煤燃烧
,
煤气化
,
烧结
,
矿物质
乌晓江
,
张忠孝
,
朴桂林
,
小林信介
,
森滋胜
,
板谷义纪
,
陈国艳
工程热物理学报
煤气化技术由于具有高煤炭利用率和低污染排放,近年米得到快速发展.我国煤种灰熔点普遍偏高,约占保有储量的57%,无法满足现有液态排渣气流床气化技术的需要.为扩大该技术对我国高灰熔点煤种的适应性,本文在25kg/h规模的加压气流床气化装置上,对我国高灰熔点煤种进行了气化特性实验研究.研究结果表明:高温有利干气化反应向吸热方向进行,碳转化率升高,但过多氧气存在,使得气化炉内燃烧份额增加,导致合成气中 CO2和H2O的含量升高,CO、H2含量降低,冷煤气效率下降,因此,存在最佳气化温度.本实验条件下,最伟气化温度为1300～1350℃;1350℃连续运行1小时30分,此时气化炉底部和旋风分离器内的灰渣,整体上仍以固态形式存在,只有灰中部分低熔融成分发生熔融,其熔融部分在数μm左右.
关键词:
气流床
,
气化特性
,
固态排渣
鲁贵林
,
杜梅芳
,
张忠孝
,
侯宁普
,
李明强
,
张影
材料导报
采用第一性原理(First principles)的赝势平面波法,结合广义梯度近似(GGA)及PW91算法,对煤中含镁物质菱镁矿MgCO3的电子结构和热力学性质进行了计算.首先,对菱镁矿MgCO3的结构进行优化,使其达到最稳定的状态,计算结果表明菱镁矿MgCO3晶胞体积V0=289.5320a.u.3,晶胞参数为a=b=4.7888A,c=14.5785A.其次,由声子谱态密度方法计算了菱镁矿MgCO3的熵、热容、焓及吉布斯自由能.最后,由相应的数据作出图 像,再由图像拟合成函数表达式.由微观计算得出的结果为煤灰结渣问题的研究提供了理论上的指导.
关键词:
第一性原理
,
菱镁矿
,
电子结构
,
热力学性质
江健
,
杜梅芳
,
李明强
,
周磊
,
乌晓江
,
张忠孝
材料导报
通过第一性原理(First principles)的密度泛函理论,利用Material studio的CASTEP模块,计算了不同覆盖度下Na盐在NiO涂层表面不同吸附位的吸附结构、吸附能、差分电荷密度及局域态密度,从原子层面研究通过铁基材料表面Ni涂层减轻结渣的机理.由表面吸附的分析可知,Na在涂层NiO(111)面的吸附稳定位为洞位;由差分电荷密度分析可知,涂层水冷壁表面发生的煤灰粘结过程主要是物理吸附过程;由洞位局域态密度分析可知,计算模型越接近实际模型,Na3s轨道和Ni3d轨道反键态电子越多,成键态电子越少,平均成键电子数越少,Na与Ni之间的相互作用越弱,导致吸附能数值减小,从而说明通过Ni涂层技术可以大大减轻Na盐结渣.
关键词:
表面吸附
,
覆盖度
,
NiO(111)面
,
第一性原理
金晶
,
张忠孝
工程热物理学报
煤粉再燃技术脱氮效率高而运行费用低,是最行之有效的低NOx燃烧技术之一.通过模拟计算与试验方法,对一维热态煤粉炉内超细煤粉分级燃烧NOx的还原规律进行了研究.研究结果表明:再燃燃料越细,对NOx的还原作用越强,最佳再燃燃料粒度为20μm;在相同NOx还原率的情况下,随着再燃燃料粒度的减小,需要的再燃燃料比例减小,再燃区停留时间缩短.以超细煤粉作为再燃燃料不仅使燃烧效率提高,而且对NOx的还原效率也相应提高,达70%左右.
关键词:
煤粉再燃
,
NOx
,
煤粉粒度
,
还原率
张影
,
杜梅芳
,
吴高贺
,
侯宁普
,
鲁贵林
,
张忠孝
材料导报
对煤制气再燃低NOx燃烧过程进行分析,采用量子化学密度泛函理论(DFT)研究NH2自由基与NO的反应机理.全参数优化了各反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,并计算了它们的能量,通过振动频率分析证实中间体和过渡态的真实性.同时用内禀反应坐标(IRC)计算以进一步确定过渡态.为了得到更精确的能量信息,在QCISD(T)水平上计算了单点能.对NH2自由基与NO反应机理进行分析比较,并通过模拟NH2自由基与NO的反应,得出通道NH2+ NO→ IM1→TS1→IM3→N2+ H2O的活化能最低(206.1kJ/mol),为最佳反应通道.揭示其微观机理,对进一步认识再燃脱氮的本质和主要过程提供了重要的理论依据和实践指导.
关键词:
NH2
,
自由基
,
NO
,
反应机理
,
活化能
冯祥
,
张忠孝
,
杨斌
,
史强
中国冶金
doi:10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20140325
通过对工业冶金烧结过程进行简化，建立了小型固定型的热态烧结试验台，考察了风量对烧结烟气中可燃稀薄气体组分（CO、H2和 CH4）体积分数变化的影响。研究结果表明：CO 和 H2体积分数随风量与时间的变化趋势相似，呈现刚开始快速增加后平稳再急速下降的变化，CO 与 H2体积分数总体变化为随着风量的增大而减小；燃烧比φCO／（φCO ＋φCO2）在风量为100 m3／（m2·min）左右时较低，说明此时碳的化学能利用较高，但考虑风量提高伴随风机电耗的提高和漏风量的增加，烧结风量为90 m3／（m2·min）是实验中得出的较优风量；CH4体积分数在各个风量下都呈现先快速增加再平稳到接近烧结终点后体积分数剧烈减小，且在烧结风量为70 m3／（m2·min）时最大，最高接近2％（体积分数）。此实验结果为烧结实际生产的风量选择和烟气回收等节能减排项目提供了一定的参考。
关键词:
烧结
,
风量
,
烟气
,
成分
吴高贺
,
杜梅芳
,
侯宁普
,
张影
,
鲁贵林
,
张忠孝
材料导报
对气体再燃低NOx燃烧过程进行分析,采用量子化学密度泛函理论研究了NH自由基与NO反应的机理,优化了反应过程中反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,并计算了它们的能量,同时对它们进行振动分析,以确定中间体和过渡态的真实性.对NH自由基与NO反应机理进行了比较,并通过模拟NH自由基与NO的反应,得出通道NO+ NH→IM3→TS1→IM4→N2 +OH的活化能(100.03kJ/mol)最低,为主要反应通道.揭示其微观机理,对认识再燃脱硝的本质和主要过程具有重要的理论参考价值和实践指导意义.
关键词:
NH自由基
,
反应机理
,
过渡态
,
反应通道
,
活化能
樊俊杰
,
金晶
,
张建民
,
张忠孝
工程热物理学报
将不同的煤种在管式炉中,分别进行程序升温热解,利用气相色谱对热解气中轻质烃的析出规律进行了在线分析.分析结果表明:热解产物轻质烃的成分主要由以CH4为主的混和气态烃组成;在相同的热解条件下,轻质烃的热解析出速率随着煤种碳化程度的增高而明显降低,随着煤粉粒径的减小而逐渐升高;轻质烃热解析出高峰的温度随着煤种碳化程度的增高而明显增高,随着煤粉粒径的减小而逐渐降低.
关键词:
超细煤粉
,
热解
,
轻质烃
,
析出速率
