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
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
侯宁普
,
杜梅芳
,
李洁
,
吴高贺
,
乌晓江
材料导报
以量子化学从头算法和密度泛函理论(DFT)为理论基础,采用广义梯度近似和PW91算法,对煤灰沉积初始层中含铁量较多的矿物质铁橄榄石进行研究.通过对其态密度(DOS)、最高分子占有轨道(HOMO)、最低分子占有轨道(LUMO)和Mulliken原子布局数的计算得出,铁橄榄石的最高分子占有轨道与最低分子占有轨道之间的能量差ΔE越小,分子结构越不稳定,说明水冷壁结渣是由于Fe原子比较活跃易发生相变产生的物理现象.
关键词:
煤灰
,
粘性
,
占有轨道
,
态密度
胡世磊
,
张健
,
张忠孝
,
乌晓江
,
张坤
,
安海泉
工程热物理学报
本文针对多组高灰熔点煤种的高温热天平气化（C-H_2O、C-CO_2反应）实验数据,进行机理性分析,建立了考虑内孔扩散的动力-扩散模型。模型中,使用随机孔模型对低温动力学控制的气化反应速率进行数据拟合,并对孔隙结构参数的合理确定进行了探讨;采用效率因子修正方法,考虑了中温时煤灰孔隙扩散的影响;同时考虑了高温下气膜扩散机理。新模型可以实现三控制区域的统一贯穿,模型预报能够与实验数据有较好符合。高温时,煤焦发生灰熔融现象会降低气化反应速率,模型通过乘积系数的修正,可以较好描述该过程。
关键词:
煤焦颗粒
,
气化反应速率
,
气流床气化
,
内孔扩散
周磊
,
杜梅芳
,
李明强
,
乌晓江
材料导报
以量子化学从头算法(Ab initio quantum chemistry)和密度泛函理论(DFT)为理论基础,采用广义梯度近似(GGA)及PW91算法,对煤灰沉积初始层中的含钠矿物质Na2SO4的电子结构和热力学性质进行了计算.通过声子态密度法计算了Na2SO4的热力学性质(熵、热容、焓和吉布斯自由能),并对所得数据组图.通过Na2SO4与菱镁矿的热力学性质的对比分析,表明Na2SO4在高温区更易熔融并在受热面形成结渣初始层,从而导致水冷壁沾污结渣.
关键词:
煤灰
,
粘性
,
声子谱
,
热力学性质
