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高温熔渣层与沉积煤焦颗粒反应及相互作用机理研究

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高温熔渣层与沉积煤焦颗粒反应及相互作用机理研究

作者：鲍笑丹华东理工大学

学位级别：硕士

气流床气化炉采用液态排渣技术,熔渣流动及顺利排渣是确保气化炉稳定运行的重要因素。本文以熔渣和煤焦颗粒为研究对象,研究了熔渣中碱金属（K）对其表面煤焦颗粒气化反应的影响和规律,研究了渣层内部残碳迁移、结构演化及其对矿物转化... 详细信息

气流床气化炉采用液态排渣技术,熔渣流动及顺利排渣是确保气化炉稳定运行的重要因素。本文以熔渣和煤焦颗粒为研究对象,研究了熔渣中碱金属（K）对其表面煤焦颗粒气化反应的影响和规律,研究了渣层内部残碳迁移、结构演化及其对矿物转化影响机理,探究了铁价态对熔渣流动性影响规律。主要内容包括:1.利用可视化技术研究并发现了熔渣中碱金属（K）对其表面煤焦颗粒气化的促进作用。熔渣中的K可以加快煤焦颗粒在熔渣表面的气化反应速率。在煤焦气化过程中,碱金属K向颗粒与熔渣界面迁移和积累,积累量随碳转化率和K含量的增加而增加。发现气化过程煤焦颗粒下方的低温区是导致K与Si、Al等元素迁移的关键,通过理论分析揭示了煤焦气化过程中K在熔渣中的迁移机理。2.研究并揭示了熔渣中残碳的迁移行为、结构演化及其对矿物转变的影响规律。结果表明,碳与含铁矿物质发生碳热反应,在碳/渣界面形成金属铁。随熔渣温度和停留时间的增加,金属铁形貌由层状转变为球形,熔渣消耗的碳与初始碳的质量比、熔渣的碳容量、残碳结构的无序程度均增加,石墨化程度降低。残碳无序结构程度的增加会促进碳热反应。碳的迁移和碳热反应促进了渣层矿物转化和结晶行为。3.研究并揭示了高温熔渣内铁的价态（Fe0/Fe3+）对熔渣相变及黏温特性的影响及规律。Fe0可与高温熔渣中的矿物质反应,生成铁尖晶石等矿物质。Fe3+的添加促进熔渣中矿物由钙长石向铁尖晶石和透辉石转变。熔渣的tcv随Fe0的增加先降低再升高,随后继续降低;而熔渣中Fe3+添加量对熔渣tcv的作用相反。添加少量的Fe0和Fe3+可以降低熔融温度,也有利于排渣,可使气化炉在更经济的操作温度下运行。

关键词：高温熔渣煤焦沉积碱金属迁移碳渣反应相变与流变

20多吨高温熔渣吊运，如何更安全？ 004

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20多吨高温熔渣吊运，如何更安全？

高温熔渣中TiO_2与碳还原引起发泡过程的定量表征

中国应急管理报

作者：聂欣李园峰

一只盛装高温熔渣的巨大渣盆被行车吊运着徐徐向后滑行，在黄色的“工字钢”限位挡稳稳停住。日前，江苏省兴化市应急管理综合执法大队现场检验了江苏申源集团有限公司的隐患整改成效。 “限位挡只是第一道安全闸，在它后面还有一道坚... 详细信息

一只盛装高温熔渣的巨大渣盆被行车吊运着徐徐向后滑行，在黄色的“工字钢”限位挡稳稳停住。日前，江苏省兴化市应急管理综合执法大队现场检验了江苏申源集团有限公司的隐患整改成效。 “限位挡只是第一道安全闸，在它后面还有一道坚固的防爆墙。”江苏申源集团有限公司制造?

关键词：应急管理化验室高温熔渣炼钢车间兴化市

来源： cnki报纸评论

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有色金属 2004年第1期56卷 40-43页

作者：吴铿郜学孙国军张飞夏柱海李晓北京科技大学冶金与生态学院北京100083

对TiO2在高温熔渣中被碳还原的发泡过程进行实验室研究。结果表明,温度是影响发泡过程的主要参数,1580℃时的熔渣发泡过程较1480℃时更为激烈。随熔渣中TiC含量增加,熔渣黏度上升,易促进熔渣发泡。但当渣中TiC含量较高,而温度较低时,熔... 详细信息

对TiO2在高温熔渣中被碳还原的发泡过程进行实验室研究。结果表明,温度是影响发泡过程的主要参数,1580℃时的熔渣发泡过程较1480℃时更为激烈。随熔渣中TiC含量增加,熔渣黏度上升,易促进熔渣发泡。但当渣中TiC含量较高,而温度较低时,熔渣黏度过高,熔渣发泡能力明显下降。增加渣中TiO2含量,会使熔渣的发泡能力增加,但如果渣中TiC的含量过高,温度又低,即使增加TiO2加入量,熔渣发泡性能也会下降。TiO2与碳还原引起的发泡过程会发生二次发泡或多次发泡现象,原因是熔渣动力学变差,界面反应强度降低,TiO2被完全还原所需的时间增长。

关键词：发泡过程定量表征钒钛磁铁矿高温熔渣 Ti02还原

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基于图像识别的高温熔渣流量测量方法研究

热科学与技术 2020年第5期19卷 416-423页

作者：王充王宏朱恂何先琰谭煜丁斌丁玉栋重庆大学工程热物理研究所重庆400030 重庆大学低品位能源利用及系统教育部重点实验室重庆400030

熔渣流量是影响高温熔渣离心粒化效果的关键因素。为了测量熔渣流量,提出了一种流量测量方法,利用高速摄影机拍摄液柱流动图像,采用边缘检测、阈值分割等方法,获得液柱直径及流速,计算流量,采用常温甘油溶液作为测试对象进行实验,研究... 详细信息

熔渣流量是影响高温熔渣离心粒化效果的关键因素。为了测量熔渣流量,提出了一种流量测量方法,利用高速摄影机拍摄液柱流动图像,采用边缘检测、阈值分割等方法,获得液柱直径及流速,计算流量,采用常温甘油溶液作为测试对象进行实验,研究该方法测量精度的影响因素。结果显示:长曝光时间、合理的拍摄帧率、短物距有利于提高测量精度;同时,感兴趣区域(region of interest,ROI)的位置为距管口2~5倍管径处、ROI长度为1/3~2/3倍管径时,测量精度较高。通过对实际高温熔渣流动过程的检测,其测量误差约为9.0%,证明了该方法的实用性。

关键词：高温熔渣图像识别流量检测算法

基于图像识别的高温熔渣流量测量及调节规律研究

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基于图像识别的高温熔渣流量测量及调节规律研究

作者：王充重庆大学

学位级别：硕士

高炉渣作为钢铁生产中的重要副产物,排放温度极高,蕴含大量的余热资源,尚未得到妥善利用。目前水淬急冷是高炉渣处理的主要方式,但该技术浪费了大量的余热和水资源,对环境造成了污染。因此,高炉渣干式余热回收成为了当前的研究重点,离... 详细信息

高炉渣作为钢铁生产中的重要副产物,排放温度极高,蕴含大量的余热资源,尚未得到妥善利用。目前水淬急冷是高炉渣处理的主要方式,但该技术浪费了大量的余热和水资源,对环境造成了污染。因此,高炉渣干式余热回收成为了当前的研究重点,离心粒化法因其余热回收品质高、粒化效果佳、装置可靠性强等优势,成为了目前最可行的高炉渣干式余热回收技术。然而,目前该技术尚不成熟,高炉熔渣流量测量及调节是尚未解决的问题之一,而粒化效果和余热回收率均与流量直接相关。因此,本文针对高温熔融高炉渣的流量测量及调节问题展开了研究,以期为离心粒化余热回收系统的应用提供理论指导。本文基于图像识别技术,利用Python语言,在Anaconda环境下进行了高炉渣流量测量程序的开发,并分别利用低温模拟工质和高温熔渣进行了相关研究。首先探讨了利用图像识别进行高温熔融高炉渣流量测量的可行性,对熔渣液柱图像的特征进行了分析,以此为基础设计了针对熔渣液柱流量的算法,研究了冷却条件、拍摄光圈、熔渣初温等参数对熔渣流量测量精度的影响。随后,利用与熔融高炉渣物性相似的甘油溶液为工质,系统地研究了拍摄参数及数据处理手法对测量精度的影响。最后,基于塞棒控制法,利用甘油溶液进行了流量调控研究,明晰了液位高度、通流面积、塞棒型线、黏度等参数对流量的影响规律,采用神经网络方法对流量进行了模拟,对熔渣流量调节系统进行了设计研究。获得的主要结论如下:(1)高温熔融高炉渣液柱边缘清晰,颜色特征明显且稳定,适合使用图像识别的方法进行流量测量;对于高温熔渣液柱图像,需先进行图像预处理,Canny算子是较适合应用于高温熔渣液柱边缘识别的算子;高熔渣初温、强冷却、合适的拍摄参数,有利于高炉渣流量测量精度的提高;流量测量程序对高炉渣流量测量的误差在15%以内。(2)对于甘油溶液,拍摄曝光时间应合理选取,时间过短会造成画面较暗,细节丢失,过长会出现过曝现象;拍摄帧率以400fps为佳,此时测量误差仅有0.74%,低于400fps易丢失信息,高于400fps会产生取整误差;拍摄物距在不影响摄影机正常使用及工作寿命的情况下应可能小,以获取更多的图像细节,在物距为0.4m时,测量误差仅为1.2%;感兴趣区域(ROI)同样对测量精度有重要影响,为避开直径和流速急剧变化的区域,获得足够的信息,应使ROI长度为1/3/3倍管径、ROI中心位置为距离管口4倍管径处。(3)甘油溶液随液位高度的增加而增加,在液位高度小于10倍管径时,流量系数将发生变化;塞棒是强有力的流量调节手段,在控制通流面积的同时影响流量系数;头部角度较小的塞棒适合于流量的精确调节,低于40%通流率时对通流面积的控制难度较大;流量受黏度影响较大,因此高炉渣离心粒化过程应做好保温,防止熔渣因黏度变化引起的流量大幅度波动;单隐层11个节点的BP神经网络对流量的模拟能力强,适合应用于熔渣流量调节研究当中。(4)对日处理量100吨的熔渣流量调节系统进行了研究,得到了中间包的结构参数及系统调节参数,并设计了针对熔渣流量调节系统的用户图像界面(GUI),为后续系统的开发奠定了基础。

关键词：高温熔渣图像识别测量精度流量规律神经网络

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310S不锈钢在高温熔渣中的腐蚀机理研究

310S不锈钢在高温熔渣中的腐蚀机理研究

作者：赵金成昆明理工大学

学位级别：硕士

对于工业生产研究结构工程材料在高温熔渣中的腐蚀行为是非常重要。310S不锈钢是在高温氧化环境中应用较为广泛的耐热钢。本文采用X射线衍射仪（XRD）,金相显微镜（OM）及带有能谱的扫描电子显微镜（SEM/EDX）,研究了1150℃时310S不锈... 详细信息

对于工业生产研究结构工程材料在高温熔渣中的腐蚀行为是非常重要。310S不锈钢是在高温氧化环境中应用较为广泛的耐热钢。本文采用X射线衍射仪（XRD）,金相显微镜（OM）及带有能谱的扫描电子显微镜（SEM/EDX）,研究了1150℃时310S不锈钢分别在熔融富铅渣和铜渣中的高温腐蚀行为及其机理;1400℃时310S不锈钢分别在熔融镍渣和锡渣中的高温腐蚀行为及其机理。希望对提高310S不锈钢在高温熔渣中的使用寿命有所帮助。论文通过深入讨论腐蚀形式、类型、过程和结果,来阐述310S不锈钢在不同温度、不同熔渣中的腐蚀机理。试验结果表明：富铅渣对310S不锈钢的腐蚀形式是高温氧化;腐蚀类型有晶间腐蚀和点蚀;腐蚀过程为渣中的PbO和空气中的O沿晶界进入不锈钢内部,与钢中的Fe、Cr、Ni发生氧化反应;腐蚀程度较为严重（试样断开）。铜渣对310S不锈钢的腐蚀形式是高温硫化和高温氧化;腐蚀类型是晶间腐蚀和点蚀;腐蚀过程是熔渣中的S与空气中的O向沿晶界向不锈钢内部扩散与向外扩散的Cr、Ni发生硫化、氧化反应;腐蚀程度严重。镍渣对310S不锈钢的腐蚀形式是高温硫化和高温氧化;腐蚀类型是严重的晶间腐蚀;腐蚀过程是渣中的S与空气中的O沿晶界向不锈钢内部扩散与向外扩散的Cr、Ni发生硫化反应或是不锈钢内部的杂质元素在晶界处偏析,结果导致不锈钢出现沿晶脆性断裂。锡渣对310S不锈钢的腐蚀形式是高温氧化;腐蚀类型是晶间腐蚀;腐蚀过程为Cr以富铬碳化物（Cr23C6）的形式在晶界处析出,使晶界附近贫Cr,结果发生晶间腐蚀。在相同的温度下,富铅渣的腐蚀性比铜渣的大的多,原因为富铅渣中有高含量（Wt%15.55%）的强氧化性的PbO;镍渣的腐蚀性比锡渣的大得多,原因为镍渣中有高含量（Wt%1.11%）的S。310S不锈钢在高温熔渣中都发生高温氧化,腐蚀类型都为晶间腐蚀。

关键词： 310S不锈钢高温熔渣高温氧化晶间腐蚀点蚀

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高温熔渣风淬粒化及余热回收系统数值分析

高温熔渣风淬粒化及余热回收系统数值分析

基于物料品质调控的高温熔渣余热回收能质传输机理

钢铁流程绿色制造与创新技术交流会

作者：范一鸣王景甫北京工业大学强化传热与过程节能教育部重点实验室

本文提出了一种新型高温熔渣风淬粒化及余热回收系统的构想,并建立了熔渣风淬粒化过程中熔渣的运动与换热的模型,利用数值方法对其进行求解,分别研究了熔渣流量、熔渣尺寸对粒化换热过程的影响,同时提出在风淬空气中添加水分以增强换热... 详细信息

本文提出了一种新型高温熔渣风淬粒化及余热回收系统的构想,并建立了熔渣风淬粒化过程中熔渣的运动与换热的模型,利用数值方法对其进行求解,分别研究了熔渣流量、熔渣尺寸对粒化换热过程的影响,同时提出在风淬空气中添加水分以增强换热的方法,研究了水分流量对换热的影响。结果表明:熔渣流量越大,熔渣颗粒最终的温度越高,空气最终温度越高;水分的添加对熔渣的冷却效果有明显的增强,水分流量越大,熔渣最终温度越低,空气最终温度越低;熔渣粒径对整个过程均产生影响,直径越小,熔渣的运动越容易受风淬气体流场影响,同时冷却效果越好。

关键词：高温熔渣风淬粒化余热回收数学模型数值计算

来源： cnki会议评论

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科技资讯 2016年第16期14卷 175-176页

作者：朱恂崔素萍林林王宏重庆大学北京工业大学北京科技大学

该研究组利用高温熔渣相变冷却实验装置完成了一系列高炉渣颗粒相变冷却与物性结构演变实验,获得了风冷高炉熔渣化学组成对物相结构及活性变化的影响;分析了风冷渣形成工艺参数对其结构及性能的影响;探讨了风冷高炉渣的水化性能。结果表... 详细信息

该研究组利用高温熔渣相变冷却实验装置完成了一系列高炉渣颗粒相变冷却与物性结构演变实验,获得了风冷高炉熔渣化学组成对物相结构及活性变化的影响;分析了风冷渣形成工艺参数对其结构及性能的影响;探讨了风冷高炉渣的水化性能。结果表明:四元碱度是高炉渣玻璃体含量和7天活性指数的重要影响因素,Si O2/Al2O3比影响28天活性指数,出渣温度影响玻璃体含量,保温时间和冷却风速影响活性指数。高炉渣降低水泥的水化放热速率,适量结晶对其水硬活性有益。建立了熔渣颗粒相变冷却的传热模型,应用温度法模型、VOF方法和凝固/熔化模型及辐射模型,研究了换热条件、流体温度、颗粒变物性和颗粒尺寸等对颗粒相变冷却换热的影响规律,获得颗粒凝固的相变动态过程及不同组合工况下的颗粒凝固时间。提出了在空气冷却基础上辅以喷雾冷却的转杯粒化干式余热回收新方法,并对喷雾冷却过程中单个液滴撞击固壁机理进行了实验研究和数值模拟。结果表明:熔渣颗粒内部的冷却速率存在较大差异,粒径是影响颗粒换热的关键因素;换热系数在横向直径处、迎风滞止处及背风面回流处获得较大值。搭建了液态物料离心粒化特性可视化实验台,前期以水为工质研究了转杯粒化过程中液滴的形成机理,获得了液滴形态及分布等信息,探讨了转杯转速、工质流量、转杯结构对粒化液滴的粒径分布和平均粒径的影响规律,结果表明:高转速和小流量下液滴直径小;浅和小内倾角转杯粒化效果较好。搭建了高炉渣离心粒化余热回收系统,拟在此基础上深入研究熔渣颗粒形成机理、颗粒运动及流化特性、气固换热特性以及颗粒最终物相品质等相关问题,揭示各相关因素对熔渣颗粒的影响规律以及获得兼顾余热回收和物料品质的系统运行最佳工况。

关键词：高温熔渣干式粒化相变换热余热回收品质调控

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BGL高温熔渣气化技术将成褐煤气化新途径

化肥工业 2009年第3期36卷 66-66页

作者：钱伯章上海擎督信息科技有限公司金秋能源石化工作室 200127

英国埃德文特有限公司BGL高温熔渣气化技术在我国的第1个大型商业化推广项目在内蒙古呼伦贝尔建设。BGL高温熔渣气化技术是在原鲁奇固定床加压气化炉基础上改进而来,结合了熔渣气化技术高气化率和高气化强度的优势以及鲁奇气化技术氧耗... 详细信息

英国埃德文特有限公司BGL高温熔渣气化技术在我国的第1个大型商业化推广项目在内蒙古呼伦贝尔建设。BGL高温熔渣气化技术是在原鲁奇固定床加压气化炉基础上改进而来,结合了熔渣气化技术高气化率和高气化强度的优势以及鲁奇气化技术氧耗低和炉体结构廉价的优势,克服了流化床熔渣气化技术高能耗和鲁奇固定床加压气化技术低效率和废水处理成本高的弱点。该推广项目由云天化集团控股的金新化工投资兴建,建成后可年产500 kt合成氨、800 kt尿素,投料煤采用内蒙古当地褐煤制备的型煤。依照该气化技术的设计特点,炉内靠近炉壁处温度和粗气出口处温度较低,因此气化炉炉体和附属设备可采用常规压力容器钢材,能在国内加工制造,可大幅降低制造、运输和安装成本,大大缩短建设周期。据了解,采用BGL高温熔渣气化炉气化由劣质褐煤预制的型煤,不仅气化过程能耗低,而且备煤能耗也大大降低。数据表明:1台Φ3 600 mmBGL高温熔渣气化炉,如气化压力定为4.0 MPa,投料煤采用褐煤预制的型煤,其单炉日投煤量约为1 200 t,单炉有效气生产量(包括一氧化碳、氢气和甲烷)约为1 600 000 m3/d(标态),碳转化率为99.5%。BGL高温熔渣气化技术还...

关键词：加压气化技术高温熔渣褐煤气化加压气化炉水处理成本呼伦贝尔炉体结构气化强度