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Experimental studies of biomass gasification with air

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Journal of Natural Gas Chemistry 2012年第4期21卷 374-380页

作者： huili Liu jianhang hu hua Wang Chao Wang Juanqin Li Engineering Research Center of Metallurgical Energy Conservation&Emission Reduction Ministry of EducationFaculty of Metallurgical and Energy EngineeringKunming University of Science and TechnologyKunming 650093YunnanChina

In this work, experimental studies of biomass gasification under different operating conditions were carried out in an updraft gasifier combined with a copper slag reformer. The influence of gasification temperature, equivalence ratio （ER） and copper slag catalyst addition on gas production and tar yield were investigated. The experimental results showed that the content of H2 and CO, gas yield and LHV increased, while the tar yield and the content of CO2, CH4 and C2Hx in the gas product decreased with the temperature. At 800℃, with the increase of ER, the LHV, the tar yield and the content of H2, CO, CH4 and C2H2 in gas products decreased, while the gas yield and the content of CO2 increased. Copper slag was introduced into the secondary reformer for tar decomposition. The Fe3O4 phase in the fresh copper slag was reduced to FeO （Fe^2＋） and metallic Fe by the gas product. Fe species （FeO and metallic Fe） acted as the active sites for tar catalytic decomposition. The catalytic temperature had a significant influence on tar conversion and the composition of the gas product. Typically, the tar conversion of about 17%-54% could be achieved when the catalytic temperature was varied from 750 to 950 ℃. Also, the content of H2 and CO increased with the catalytic temperature, while that of CO2, CH4 and C2Hx in the gas product decreased. It was demonstrated that copper slag was a good catalyst for upgrading the gas product from biomass gasification.

关键词： biomass tar catalyst copper slag syngas production

Numerical investigation of sinusoidal pulsating gas intake to intensify the gas-slag momentum transfer in the top-blown smelting furnace

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International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials 2024年第2期31卷 301-314页

作者： Zhanghao Wan Shiliang Yang Desong Kong Dongbo Li jianhang hu hua Wang State Key Laboratory of Complex Nonferrous Metal Resources Clean Utilization Kunming University of Science and TechnologyKunming 650093China Southwest Copper Branch Yunnan Copper Co.Ltd.Kunming 650102China

The variation characteristics of bubble morphology and the thermal-physical properties of bubble boundary in the top-blown smelting furnace were explored by means of the computational fluid dynamics *** essential aspects of the fluid phase(e.g.,splashing volume,dead zone of copper slag,and gas penetration depth)were explored together with the effect of sinusoidal pulsating gas intake on the momentum-transfer performance between *** results illustrated that two relatively larger vortices and two smaller vortices appear in the bubble waist and below the lance,*** expansion of larger ones as well as the shrinking of smaller ones combine to cause the contraction of the bubble *** to the results of the case with a fixed gas injection velocity(V_(g)=58 m/s),the splashing volume and dead zone volume of the slag under the V_(g)=58+10sin(2πt)condition are reduced by 24.9%and 23.5%,respectively,where t represents the instant *** penetration depth and slag motion velocity of the latter are 1.03 and 1.31 times high-er than those of the former,respectively.

关键词： top-blown smelting furnace pulsed flow volume of fluid penetration depth splashing volume

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废旧塑料对生物质炭成型特性的影响

太阳能学报 2020年第12期41卷 338-344页

作者：刘煜康胡建杭张明宇昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093 云南能源研究院有限公司昆明650228

研究在生物质热压成型过程中因添加废塑料对生物质热解成炭特性的影响。采用扫描电镜、比表面积仪和热值分析仪等仪器分析废塑料和松木屑的混合比例、热解温度对热压成型、热解成炭的孔结构和热值等特性的影响。研究得出:添加废塑料对... 详细信息

研究在生物质热压成型过程中因添加废塑料对生物质热解成炭特性的影响。采用扫描电镜、比表面积仪和热值分析仪等仪器分析废塑料和松木屑的混合比例、热解温度对热压成型、热解成炭的孔结构和热值等特性的影响。研究得出:添加废塑料对生物质颗粒在热压成型过程的松弛密度明显提高,热解温度决定生物质炭的孔隙结构,低于500℃时,生物质炭的成孔率差、微孔小;高于500℃时,生物质炭的比表面积随热解温度的升高分别由50.559、50.833、70.001 m^2/g增大到103.216、116.290、227.896 m^2/g,炭表面的孔结构越丰富。在热解温度为600℃时,适当添加废塑料有助于提升生物质炭的热值,热值由纯木屑的25.1217 MJ/kg提升到30.2419 MJ/kg,且不影响生物质炭的多孔孔隙结构。

关键词：能源热解孔结构废塑料热值生物质炭

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用氯化焙烧法脱除炼铜炉渣中的铜

材料研究学报 2016年第2期30卷 99-106页

作者：李磊张仁杰胡建杭昆明理工大学复杂有色金属资源清洁利用省部共建国家重点实验室冶金与能源工程学院昆明650093

对炼铜炉渣进行氯化焙烧可脱除渣中的铜,有利于在后续工艺回收渣中的铁。以热力学计算分析为基础,研究了在炼铜炉渣氯化焙烧过程中铜和铁的行为特征。结果表明:在一定范围内提高焙烧温度、延长焙烧时间及增加CaCl_2、FeSO_4的加入量,都... 详细信息

对炼铜炉渣进行氯化焙烧可脱除渣中的铜,有利于在后续工艺回收渣中的铁。以热力学计算分析为基础,研究了在炼铜炉渣氯化焙烧过程中铜和铁的行为特征。结果表明:在一定范围内提高焙烧温度、延长焙烧时间及增加CaCl_2、FeSO_4的加入量,都有利于提高渣脱铜效率;FeSO_4的加入量大于0.15时分解产物中生成过量的SO_2,导致系统中FeO的含量激增。FeO较易被氯气氯化造成渣中铁损失严重,且使铜脱除效果降低。在焙烧温度为1373K、焙烧时间为30min、氧气流量为0.40L·min-1、CaCl_2添加量为0.20(CaCl_2与炼铜炉渣质量比)和FeSO_4加入量0.15(FeSO_4与炼铜炉渣质量比)的工艺条件下,处理后炼铜炉渣的含铜率由1.06%降至0.11%,表明用氯化焙烧法可有效脱除渣中的铜。

关键词：金属材料炼铜炉渣氯化焙烧除铜

基于热重-红外联用技术分析油酸的热解特性及动力学分析

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化工进展 2020年第S02期39卷 152-161页

作者：田霖胡建杭刘慧利昆明理工大学冶金节能减排教育部工程研究中心云南昆明650093

利用热重红外联动技术(TG-DTG-FTIR)研究了橡胶籽油中的单不饱和游离脂肪酸油酸组分在不同升温速率(5℃/min、10℃/min、20℃/min、30℃/min)下的热解特性。然后,用多元线性回归法对油酸非等温热解所得到的特性参数进行研究并计算,求得... 详细信息

利用热重红外联动技术(TG-DTG-FTIR)研究了橡胶籽油中的单不饱和游离脂肪酸油酸组分在不同升温速率(5℃/min、10℃/min、20℃/min、30℃/min)下的热解特性。然后,用多元线性回归法对油酸非等温热解所得到的特性参数进行研究并计算,求得不同升温速率下对应的反应级数、活化能和指前因子,并对不同升温速率下油酸热解反应活化能和指数前因子作线性拟合。结果表明:油酸热解过程主要可分为0~268℃和268~300℃两个阶段,由红外谱图特征峰的分析可知,不同升温速率下,在油酸热解的阶段内均出现了水蒸气、CH4、CO2和CO这4种主要气体挥发分。随着升温速率的增大,油酸热解的最大失重速率随之增大,热解区间也向着高温段移动,同时计算在升温速率从5~30℃/min的过程中,反应级数n=1时,热解反应活化能由105.57kJ/mol降低至93.99kJ/mol,指数前因子由6.99×106降低至6.7×105;n≠1时,热解反应活化能由102.45kJ/mol降低至93.38kJ/mol,指数前因子由3.13×106降低至2.97×104,反应活化能和指数前因子随升温速率的增大出现明显减小。通过对不同升温速率下油酸热解反应的活化能和指数前因子进行线性拟合后发现,两者间具有较好的补偿效应。

关键词：橡胶籽油油酸热重红外分析热解特性动力学

鼓泡流化床内高灰煤气化过程的颗粒尺度特性研究

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煤炭转化 2022年第2期45卷 48-55页

作者：梁锦杨世亮胡建杭昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093

基于多相流体质点网格方法(MP-PIC)对高灰煤在三维鼓泡流化床气化过程进行了数值模拟研究。在欧拉-拉格朗日框架下将气相和固相分别视作连续介质和离散相处理。首先,将模拟得到的出口处气体组分结果与实验数据进行对比,实验数据与模拟... 详细信息

基于多相流体质点网格方法(MP-PIC)对高灰煤在三维鼓泡流化床气化过程进行了数值模拟研究。在欧拉-拉格朗日框架下将气相和固相分别视作连续介质和离散相处理。首先,将模拟得到的出口处气体组分结果与实验数据进行对比,实验数据与模拟结果具有良好的一致性。其次,研究了煤颗粒在气化炉内的温度、传热系数、速度和停留时间,从颗粒尺度揭示了鼓泡流化床气化炉内的颗粒分布特性和气固流动特征。结果表明:在气化炉入口附近煤颗粒与床层温差最大,传热系数最大;由于流化床内强非线性的气固流动,床中煤温度和传热系数的空间分布不均匀;煤颗粒和床料的瞬时速度具有稳定的波动幅度,其中垂直方向速度波动最明显,且煤颗粒的瞬时速度比床料的瞬时速度略大;由于颗粒间的剧烈碰撞,延长了煤颗粒停留时间。此外,对鼓泡流化床中煤气化过程颗粒尺度的研究,有助于深入了解固体颗粒的流动行为以及气固相相互作用特性,对鼓泡流化床反应器的设计优化具有重要意义。

关键词：煤气化洁净煤技术鼓泡流化床计算流体力学数值模拟

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铜渣熔融还原炼铁过程反应热力学分析

材料导报 2011年第14期25卷 114-117页

作者：李磊胡建杭王华昆明理工大学冶金与能源工程学院冶金节能减排教育部工程研究中心昆明650093

对铜渣还原炼铁过程中各元素的反应热力学及渣处于熔融状态时(FeO)组分作用浓度分别进行了理论分析。XRD分析结果显示铜渣中含铁物相主要为铁橄榄石(***2)。热力学分析结果表明,铜渣中添加一定量CaO,(***2)还原反应理论起始温度由1042.... 详细信息

对铜渣还原炼铁过程中各元素的反应热力学及渣处于熔融状态时(FeO)组分作用浓度分别进行了理论分析。XRD分析结果显示铜渣中含铁物相主要为铁橄榄石(***2)。热力学分析结果表明,铜渣中添加一定量CaO,(***2)还原反应理论起始温度由1042.23K降至757.47K;渣中Mg、Al、Si和Ca 4种元素的还原反应不能发生;增加熔池中O2-浓度,Fe2+还原限度升高。FeO-SiO2-CaO三元渣系作用浓度模型计算结果显示,熔池碱度为2.0时,(FeO)组分作用浓度达到最大0.14。

关键词：铜渣熔融还原炼铁作用浓度

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铜渣催化气化木屑的实验研究和热力学分析

化工进展 2016年第10期35卷 3142-3148页

作者：许焕斌刘慧利李昂胡建杭昆明理工大学冶金节能减排教育部工程研究中心云南昆明650093

以木屑为原料,在铜渣催化气化木屑的实验平台上研究了气化剂和载气对气体产物成分及热值的影响。根据实验结果,当水蒸气当量比为0.058时,焦油产率降低了约50%,氢气产率提高了63.04%,气化效率达75.03%。在优化的实验条件下基于能量平衡... 详细信息

以木屑为原料,在铜渣催化气化木屑的实验平台上研究了气化剂和载气对气体产物成分及热值的影响。根据实验结果,当水蒸气当量比为0.058时,焦油产率降低了约50%,氢气产率提高了63.04%,气化效率达75.03%。在优化的实验条件下基于能量平衡建立熔融铜渣催化气化木屑的热力学分析方法,得到铜渣、木屑及水蒸气之间的耦合关系,1250℃的熔融铜渣的余热高达1.773 MJ/kg,充分利用铜渣显热和潜热气化木屑产生的合成气热值可高达13319 k J。在最优气化工况下,1 kg原料气化需要1.92 kg铜渣,热态铜渣催化气化木屑的能量利用率可达62.94%。

关键词：铜渣木屑气化热力学余热利用

利用熔融分步还原法优化铜渣贫化效果及渣型结构

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材料导报 2019年第S02期33卷 505-511页

作者：孙雪玮王杨胡建杭冶金节能减排教育部工程研究中心昆明650093 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093

根据铜渣中物相成分及熔池熔炼过程工艺特点,对高温条件下熔融铜渣还原过程热力学以及实验过程进行了研究。传统的铜渣一步还原金属回收法,产物中往往得到大量金属合金,降低了熔渣中金属回收率,为避免还原程度控制不当生成金属合金,本... 详细信息

根据铜渣中物相成分及熔池熔炼过程工艺特点,对高温条件下熔融铜渣还原过程热力学以及实验过程进行了研究。传统的铜渣一步还原金属回收法,产物中往往得到大量金属合金,降低了熔渣中金属回收率,为避免还原程度控制不当生成金属合金,本实验采用分步还原法分别对铜渣中的有价金属铜、铁进行回收,分析了熔池温度、助熔剂CaO和还原剂炭粉添加量对渣还原贫化过程中贫化效果的影响,掌握了还原过程中渣结构的类型转变。结果表明,温度1350℃,沉降时间40 min,熔渣中CaO控制量为22%(质量分数,下同),还原剂炭粉添加量为2.29%时,渣中Cu2O的还原率达到95.36%,而还原剂炭粉量控制为8%时,渣中铁相沉降率和金属化率分别达到83.13%和85.30%。此时,由于贫化条件的适当控制,避免了铜铁金属混合物的还原析出,实现了渣中铜铁相的深度贫化,促进了铜熔渣贫化效果。此外,铜渣还原贫化过程中,由于助熔剂CaO和还原剂炭粉的添加,熔渣中铁氧化物被控制进行逐步还原,促使渣型由结构复杂的SiO2-Fe3O4-FeO高粘度渣系逐步转变为结构简单、低粘度、低熔点的CaO-Al2O3-SiO2三元渣系,体系渣型得到了有效优化,为后续铜渣的资源化利用提供了性能稳定的渣型。

关键词：铜渣分步还原深度贫化渣型