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基于反应动力学的烟气脱硫反应器数值模拟

煤炭学报 2020年第S1期45卷 481-489页

作者：于清航徐振刚王永刚姜思源中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 中煤能源集团煤化工研究院北京100120

为优化高倍率灰钙循环烟气脱硫反应器流场分布,及探寻重要参数对脱硫效率的影响规律,选用合理的CFD数值模拟计算方案,并结合动力学台架实验数据及计算拟合所得到的脱硫反应动力学模型,对额定处理量40000 m^(3)/h脱硫反应器内的流场和脱... 详细信息

为优化高倍率灰钙循环烟气脱硫反应器流场分布,及探寻重要参数对脱硫效率的影响规律,选用合理的CFD数值模拟计算方案,并结合动力学台架实验数据及计算拟合所得到的脱硫反应动力学模型,对额定处理量40000 m^(3)/h脱硫反应器内的流场和脱硫反应过程进行模拟。首先,针对原设计反应器模拟结果出现流场分布不均现象,提出优化方案,并对比了优化前后反应器内速度场、湍流强度场、静压场等的分布情况;然后,通过热态数值模拟,综合考察了近绝热饱和温差(AAST)、增湿水量以及固气比3个主要工艺参数对脱硫效率的影响,并将模拟结果与试验结果进行对比验证。结果表明:进料不均匀造成颗粒分布不均是流场的主要问题,针对该问题提出在反应器中增加导流叶片的优化方案,通过延长转向流场、强化湍流使流场更加均匀,增强了流动稳定性;AAST对脱硫效率影响明显,脱硫效率随AAST的减小而增大,AAST增加15℃,脱硫效率随之可降低33.5%,最佳AAST为15℃左右;增湿水量也是影响脱硫效率的主要参数之一,脱硫效率随增湿水量增加而升高,增湿水量达到1000 kg/h前,脱硫效率增速较快,增湿水量在1000~1300 kg/h时,脱硫效率增速有所减缓,在增湿水量升至1300 kg/h时,实测脱硫效率达到最大值93%左右;脱硫效率随固气比的增加而增加,最多可使脱硫效率提高25%左右;另外,模拟与实测值拟合度较高。

关键词：高倍率灰钙循环烟气脱硫反应动力学结构优化流场分布

空气分级燃烧对滴管炉粉煤灰理化特性及脱硫性能的影响

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煤炭学报 2018年第B6期43卷 296-304页

作者：于清航尚庆雨徐振刚李婷李慧中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 中煤能源集团有限公司煤化工研究院北京100120

为了研究空气分级燃烧对煤粉工业锅炉粉煤灰特性的影响规律,得到制备高脱硫活性粉煤灰的风量配比。采用滴管炉试验装置模拟煤粉工业锅炉,结合扫描电子显微镜、粒度分析仪、X射线衍射仪XRD、X射线光电子能谱仪及化学滴定等测试仪器和方法... 详细信息

为了研究空气分级燃烧对煤粉工业锅炉粉煤灰特性的影响规律,得到制备高脱硫活性粉煤灰的风量配比。采用滴管炉试验装置模拟煤粉工业锅炉,结合扫描电子显微镜、粒度分析仪、X射线衍射仪XRD、X射线光电子能谱仪及化学滴定等测试仪器和方法,对不同二次风量下所获得粉煤灰的物理形貌、化学组成、活性氧化钙含量及脱硫性能等进行了研究。结果表明:空气分级燃烧对粉煤灰物相组成影响较小;对粉煤灰的化学形态、固硫率及活性氧化钙含量影响偏大,随二次风量增加,粉煤灰中Ca(OH)_2含量先增加后减少,CaO反之,烟气中SO_2排放浓度先增大后减小,活性氧化钙含量先降低后升高,二次风量为95%左右时粉煤灰燃烧固硫率和活性氧化钙含量均最高,分别为45%和17%;粉煤灰的脱硫穿透时间和累积脱硫率均随二次风量的提高而呈现先下降后上升的趋势,二次风量为95%条件下获得的粉煤灰脱硫性能最好。

关键词：滴管炉粉煤灰空气分级燃烧脱硫性能

钙硫比和烟气量对灰钙循环烟气脱硫反应器脱硫效率影响的数值模拟

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煤化工 2020年第4期48卷 33-37页

作者：于清航煤炭科学技术研究院有限公司北京100013

利用ICEM CFD 18.0软件,基于反应动力学实验结果,对额定蒸汽量40 t/h的煤粉锅炉配套的灰钙循环烟气脱硫反应器进行数值模拟,研究钙硫比和烟气量对脱硫效率的影响,同时把模拟结果和工业试验结果进行比较验证。结果表明:不同钙硫比下,反... 详细信息

利用ICEM CFD 18.0软件,基于反应动力学实验结果,对额定蒸汽量40 t/h的煤粉锅炉配套的灰钙循环烟气脱硫反应器进行数值模拟,研究钙硫比和烟气量对脱硫效率的影响,同时把模拟结果和工业试验结果进行比较验证。结果表明:不同钙硫比下,反应器内SO2浓度均随反应器高度的增加先升高再降低;烟气脱硫效率随钙硫比的增加而升高,但当钙硫摩尔比从1.0增加到1.4时,脱硫效率无明显变化;不同烟气量条件下,从反应器底部到顶部SO2浓度均逐渐降低,烟气脱硫效率受烟气量影响较小,烟气量增大,脱硫效率略微减小。建议钙硫比和烟气量最佳取值分别为1.0和30000 m^3/h^40000 m^3/h。

关键词：灰钙循环烟气脱硫钙硫比烟气量数值模拟

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罐底含油污泥的热解动力学研究

罐底含油污泥的热解动力学研究

2015年中国环境科学学会学术年会

作者：于清航宋闯煤炭科学技术研究院有限公司节能工程技术研究分院煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室辽宁省固体废物管理中心

为了解罐底含油污泥的热解特性,利用高温TGA-DTA热分析对辽河油田干燥罐底油泥的热解行为及其动力学规律进行了实验研究。实验结果表明,干燥罐底油泥的热解过程中有两个失重速率比较高的区域(即分为两个反应阶段),这两个反应阶段以挥发... 详细信息

为了解罐底含油污泥的热解特性,利用高温TGA-DTA热分析对辽河油田干燥罐底油泥的热解行为及其动力学规律进行了实验研究。实验结果表明,干燥罐底油泥的热解过程中有两个失重速率比较高的区域(即分为两个反应阶段),这两个反应阶段以挥发分的析出为主;同时通过对不同升温速率下失重曲线的对比表明,升温速率对热解失重有显著影响。最后根据实验数据建立了热解动力学模型,分别求解了这两个反应阶段的化学反应动力学参数-频率因子A和活化能E,对其反应机理进行了分析。

关键词：罐底含油污泥热解热分析动力学

来源： cnki会议评论

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工业煤粉锅炉煤粉制备中磨煤机的选型及发展

洁净煤技术 2015年第1期21卷 99-102页

作者：于清航煤炭科学技术研究院有限公司节能工程技术研究分院北京100013 煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室北京100013 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室北京100013

磨煤机是工业煤粉锅炉煤粉制备系统中的核心设备。我国煤炭种类的多样性决定了磨煤机类型的多样化,磨煤机的正确选型在煤粉制备系统中至关重要。详细介绍了低速、中速和高速三大类别中各类型磨煤机各自的发展历程、工作原理、结构特点... 详细信息

磨煤机是工业煤粉锅炉煤粉制备系统中的核心设备。我国煤炭种类的多样性决定了磨煤机类型的多样化,磨煤机的正确选型在煤粉制备系统中至关重要。详细介绍了低速、中速和高速三大类别中各类型磨煤机各自的发展历程、工作原理、结构特点以及优缺点,分析了各类型磨煤机对煤种的适用性,说明中速磨煤机最适宜应用于目前工业煤粉锅炉煤粉制备系统,指出随着工业煤粉锅炉的快速发展,磨煤机不仅要适应性强,粉磨效果好、产量高、质量硬,还要在降耗及环境方面有所突破。

关键词：工业煤粉锅炉煤粉制备磨煤机选型

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煤粉加工配送中心关键技术及经济性分析

洁净煤技术 2015年第4期21卷 80-84页

煤粉加工配送中心是高效煤粉锅炉的配套系统,其不同于火电厂炉前制粉系统,它需适应单个锅炉房燃料消耗少,区域内需求燃料的锅炉房网点多的特性,因此在安全环保前提下必须具备集中制备和存储的特点,本文针对煤粉加工中心这一特殊性,对比... 详细信息

煤粉加工配送中心是高效煤粉锅炉的配套系统,其不同于火电厂炉前制粉系统,它需适应单个锅炉房燃料消耗少,区域内需求燃料的锅炉房网点多的特性,因此在安全环保前提下必须具备集中制备和存储的特点,本文针对煤粉加工中心这一特殊性,对比分析了煤粉加工配送中心系统的"一步法"和"两步法"2种生产工艺,论述了备煤、干燥、磨制和仓储配送单元的关键设备,对项目建设提供选型依据,并对煤粉加工及配送成本进行经济分析。结果表明,"一步法"工艺占地面积小、投资成本低、潜藏危险较高,"两步法"生产运行相对安全,但占地偏大、投资稍高;总结出全自动煤粉热风炉、雷蒙磨煤机和煤粉储罐是区别于火电厂制粉系统的关键设备;计算出每吨成品煤粉加工费用约为145.51元,配送费用是火车运输价格最低约为621.31元,汽运价格适中,罐车配送价格最高为1733元;最后以神东公司煤粉加工配送中心作为实例,从生产运行、环境、自动化等方面展示其应用效果。

关键词：煤粉工业锅炉煤粉加工配送磨机经济分析

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燃烧温度对粉煤灰理化特性及脱硫潜力的影响

煤炭科学技术 2018年第3期46卷 200-205页

作者：于清航徐振刚李婷李慧梁兴中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 中煤能源集团有限公司煤化工研究院北京100120

为了获得高脱硫活性的粉煤灰,采用滴管炉试验装置,结合扫描电子显微镜、粒度分析仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪及化学滴定等测试仪器和方法,对不同燃烧温度所获得粉煤灰的物相形貌、化学组成和活性氧化钙含量等特性进行了研究,探... 详细信息

为了获得高脱硫活性的粉煤灰,采用滴管炉试验装置,结合扫描电子显微镜、粒度分析仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪及化学滴定等测试仪器和方法,对不同燃烧温度所获得粉煤灰的物相形貌、化学组成和活性氧化钙含量等特性进行了研究,探究了煤粉燃烧温度对粉煤灰特性的影响规律。结果表明:燃烧温度对粉煤灰物相形貌、化学形态、固硫率及活性氧化钙含量均有显著影响,随温度升高,不规则形态颗粒的数量逐步减小,颗粒尺寸微增,CaO和Ca(OH)_2含量逐渐增加,烟气中SO_2排放浓度呈现先升高后平缓的趋势,活性氧化钙含量逐渐增高,可有效提高粉煤灰作为脱硫剂的脱硫潜力。综合分析,燃烧温度800℃左右为煤粉最佳燃烧工况。

关键词：粉煤灰脱硫潜力滴管炉固硫率活性氧化钙

移动床工艺条件下NH_3负载活性焦脱硝优化研究

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煤炭科学技术 2018年第8期46卷 209-213页

作者：解炜曲思建王鹏李兰廷于清航煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院北京100013 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 煤炭科学技术研究院有限公司节能工程技术研究分院北京100013

为了改善活性焦及配套移动床装置的脱硝性能,利用固定床反应器设计试验程序,模拟活性焦移动床烟气脱硝过程,通过优化NH_3负载工艺提高整个系统的脱硝效率。分别在150、190、230、270、310、350℃条件下负载NH_3,利用积分计算单位活性焦N... 详细信息

为了改善活性焦及配套移动床装置的脱硝性能,利用固定床反应器设计试验程序,模拟活性焦移动床烟气脱硝过程,通过优化NH_3负载工艺提高整个系统的脱硝效率。分别在150、190、230、270、310、350℃条件下负载NH_3,利用积分计算单位活性焦NH_3处理量;然后在150℃,NO体积分数500×10^(-6)模拟烟气条件下开展脱硝试验。选取典型的NH_3负载活性焦和原样品,利用X光电子能谱仪(XPS)对其表面N元素进行高分辨率扫描。结果表明:低于230℃的NH_3负载以物理吸附为主,高于230℃NH_3与活性焦以化学态结合。高温NH_3负载形成的含氮官能团中吡啶和吡咯等碱性含氮官能团含量有所提高;活性焦脱硝效率与其NH_3负载容量存在较好的线性相关性,无论是物理或是化学吸附NH_3都能提升脱硝性能。

关键词：活性焦脱硝移动床烟气净化

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钙硫比对粉煤灰脱硫及煤粉燃烧特性的影响

煤炭科学技术 2018年第12期46卷 223-229页

作者：于清航徐振刚王永刚龚艳艳中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 中煤能源集团有限公司煤化工研究院北京100120

为提高粉煤灰烟气脱硫性能,采用滴管炉试验装置,结合扫描电镜(SEM)、粒度分析仪、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析、化学分析等测试手段,对添加不同比例固硫剂(钙硫比)时所获得粉煤灰的脱硫性能和煤粉燃烧特性进行... 详细信息

为提高粉煤灰烟气脱硫性能,采用滴管炉试验装置,结合扫描电镜(SEM)、粒度分析仪、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析、化学分析等测试手段,对添加不同比例固硫剂(钙硫比)时所获得粉煤灰的脱硫性能和煤粉燃烧特性进行了研究,并通过粉煤灰的物理形貌、化学组成、活性氧化钙含量等方面的变化对其结果进行验证分析。结果表明:钙硫比对粉煤灰脱硫性能和煤粉燃烧特性均有一定的影响,随钙硫比增加,炉内固硫率增大,在钙硫比0～1.0和2.0～2.5时,固硫率增长缓慢,粉煤灰脱硫性能增强,钙硫比为3.0时外加的固硫剂过量导致与钙硫比为2.0和1.5时脱硫性能大致相同;粉煤灰大粒径颗粒比例减小,CaO和Ca(OH)_2含量逐渐增大,活性CaO含量持续增长(钙硫比在1.5～2.0,趋势渐缓),活性CaO是脱硫反应的主要成分,煤粉燃烧残余量逐渐增大,发热量依次降低,灰熔点先降低后升高,钙硫比为1.0时灰熔点最低,钙硫比大于1.5时灰熔点逐渐上升。综合脱硫性能、燃烧特性和经济性3方面因素,钙硫比选取1.5为最宜配比。

关键词：烟气脱硫煤粉燃烧粉煤灰钙硫比滴管炉固硫剂