钒钛磁铁矿焙烧竖炉操作参数对传热过程的影响

以年产量2×10⁴ t钒钛磁铁矿焙烧竖炉为研究对象,建立竖炉内三维稳态传热数理模型.通过UDF(user defined functions)将反应热以内热源形式编译到固相能量方程中,定义球团矿下移速度,以竖炉内的焙烧时间和温度为判断指标,研究操作参数对竖炉内传热过程的影响.结果表明:焙烧风流量、冷却风流量以及球团下移速度为3个主要影响因素,其中球团下移速度对传热过程的影响更明显.在球团直径为38mm,焙烧时间为4～6h,焙烧温度为1100～1200K的条件下,竖炉适宜的操作参数为:冷却风流量1210～1430m³/h;焙烧风流量3070～3670m³/h;球团下移速度0.258～0.290m/h.     

操作参数对直接提钒焙烧竖炉热工特性的影响

以局部热力学非平衡模型为基础,建立钒钛磁铁矿直接提钒焙烧竖炉三维稳态气固传热模型,借助Fluent软件的UDF功能,将竖炉内的化学反应热以内热源的形式编译到能量方程中,并利用实验获得的料层压降公式修正动量方程源项中的黏性和惯性力项系数,开展竖炉操作参数对炉内热工行为的影响研究。研究结果表明:在生产可调范围内,随着球团当量直径的减小,在焙烧段内球团温度会随之升高,在冷却段内球团温度会随之降低,且竖炉保温段延长;对于产能为330 t/a的中试竖炉,其适宜的操作参数为:冷却空气流量544 m3/t,竖炉下部气固水当量比约0.95;焙烧风流量1 082 m3/t,焙烧风与冷却风配比2:1;球团当量直径46 mm。     

球团竖炉气固流动与焙烧过程耦合的三维数值模拟

基于欧拉多相流模型,建立了球团竖炉气固流动与焙烧过程耦合的三维数理模型,其中气相采用标准k-e湍流模型,固相采用颗粒动理学模型,化学反应采用氧化动力学模型.对不同工况下的焙烧过程进行三维数值模拟计算,探讨了不同操作参数对竖炉炉温和焙烧产物Fe2O3产率的影响规律.结果表明,竖炉炉温和焙烧产物Fe2O3的产率对入炉烟温、入炉烟气量和冷却风量均存在最大需求值,分别为1 400 K,65.6 t/h,7.8×104 m3/h.达到最大需求值前,炉温和Fe2O3的产率均随入炉烟温、入炉烟气量和冷却风量的增加而增加.超过最大需求值后,竖炉炉温随入炉烟温、冷却风量的增加而降低,随入炉烟气量的增加变化不大;Fe2O3的产率随入炉烟温、入炉烟气量的增加而降低,随冷却风量的增加而增加.     

钠碱法烟气脱硫工艺技术

采用乙烯废碱液作为吸收剂, 对模拟烟气进行钠碱法烟气脱硫实验. 主要考察了进口烟气温度、烟气含氧量、液气比、进口烟气SO₂ 浓度、烟气流速对脱硫效率的影响, 并对采用该工艺技术的某厂进行经济效益分析, 得出脱硫效率达到95% 以上的工艺参数: 进口烟气温度80~90 ℃、烟气含氧量5%~6%、液气比3.5 L/m³、烟气流速3.5~4.5 m/s 等. 以2.0% NaOH 和7.2% Na₂CO₃ 平均浓度及以上浓度乙烯废碱液的脱硫效率较高. 此外, 乙烯废碱液在烟气速度较低时具有一定的发泡趋势.     

烧结矿竖罐内气固传热过程数值模拟与优化

以某钢铁企业360 m~2烧结机年产390万t烧结矿为研究对象,建立了竖罐内气固传热过程的数学模型,模拟研究了影响竖罐内气固传热过程的主要因素及其影响规律,得到了竖罐适宜的操作参数.研究结果表明:随着气体表观流速的减小和空气进口温度的增加,烧结矿出口温度和空气出口温度均逐渐增加;烧结矿颗粒直径的减小导致烧结矿出口温度的降低和空气出口温度的增加.竖罐适宜的操作参数为:空气进口标况流量45.5万m~3/h,颗粒当量直径0.025 m,空气进口温度130℃.     

燃煤电厂电除尘PM10和PM2.5的排放控制III:电除尘电源及小分区改造与PM10和PM2.5的排放(以4×330 MW机组为例)

 讨论了4 台典型电除尘改造和细颗粒物(PM_2.5)排放控制,对四电场电除尘器通过本体小分区和电源改造实现了颗粒物(PM₁₀)和细颗粒物(PM_2.5)的超低排放控制.仅对五电场电除尘器进行电源改造,即可实现PM₁₀和PM_2.5的超低排放,电除尘出口PM₁₀和PM_2.5可分别控制在15 和2 mg/m³以下.脱硫塔对PM₁₀有较好的捕集效果,但对PM_2.5的去除几乎没有效果.电除尘振打引起的二次飞扬过程及烟气温度也影响PM₁₀和PM_2.5的排放,当烟气温度从150~160℃降低到约110℃时,电除尘出口及脱硫塔出口的PM_2.5均在2 mg/m³以下.     

低温真空环境下不同密度二氧化硅气凝胶复合材料隔热性能研究

以正硅酸乙酯、乙醇等为原料,采用溶胶-凝胶反应和超临界干燥工艺制备了密度分别为30、80、120、260、320 kg/m³的纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料,分别在常压、25 ℃下以及真空、-130~25 ℃的条件下测定了所制备的气凝胶复合材料的导热系数,研究了复合材料的密度及组成对于气凝胶材料隔热性能的影响规律。结果表明：在常压、25 ℃条件下,在不同密度的气凝胶复合材料中,密度为120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数最小（0.013 W/（m·K））;密度为30、80、120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而减小;密度为120、260、320 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而增大。在真空、-130~25 ℃的条件下,密度为120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数最小;密度为30、80、120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而减小。在130 ℃时,由于密度为320 kg/m³的气凝胶复合材料采用了抗辐射性能优异的预氧丝增强纤维,因此其导热系数最小（0.006 2 W/（m·K））。     

氨法烟气脱硫中的氨逃逸

以脱硫喷淋塔出口的游离氨气为监测对象, 通过模拟烟气实验, 研究了吸收液的pH值、浓度、液气比(liquid to gas, L/G)和进口烟气温度等对氨逃逸量的影响. 实验结果显示, 随着吸收液pH 值、浓度和液气比的增加, 氨逃逸量逐渐增多. 为减少氨逃逸, 保证高脱硫率, 得到较为合适的工艺参数如下: pH=6.0, 吸收液浓度为1%, 液气比 为4 L/m³. 从氨逃逸和硫酸铵结晶两方面综合考虑, 进口烟气温度控制在90~110 ℃ 较为合适.     

球团竖炉内适宜焙烧风量的研究

研究了球团竖炉大型化和高效化的关键问题之一炉内适宜焙烧风量问题,即竖炉在某个产量下所需的焙烧风量.结合气固传热方程和热平衡方程,求得了竖炉在某个产量下所需的焙烧风量,并运用填料床阻力特性规律研究了如何能够将充足的焙烧风量鼓入球团料层这一问题.研究表明:当以磁铁矿为主要原料时,竖炉适宜的气固水当量比为0.71~0.72,当考虑焙烧风分布均匀性时,适宜的气固水当量比为0.75~0.80;扩大喷火口、优化燃烧室结构、侧引风重力除尘和改进传统的调节方式是保证炉内适宜气固水当量比的主要手段.     

烧结余热回收竖罐内料层传热过程数值计算

罐体料层内气固传热过程是决定罐式回收是否可行的主要因素之一.采用Comsol Multiphysics软件,基于稳定传热前提下,计算了罐体料层内气固传热过程,研究竖罐内的传热规律.研究结果表明:气固比和料层高度是影响料层气固传热的最主要因素,随着气料比增加,烧结矿和气体出口温度逐渐降低,气体所携带的值呈现出先增加后减小的趋势;随着料层高度增加,气料比逐渐下降,气体出口温度逐渐增加,气体携带的值呈现先增大后减小的趋势.针对国内某典型360m2烧结机,配套单罐体,料层高度6～7m,气料比为1 500～1 650m3/t;配套双罐体,料层高度5～6m,气料比为1 360～1 550m3/t.     

残极集气系统对无组织烟气减排的作用

残极冷却过程中的无组织排放是铝电解HF进入大气的主要方式.针对该问题，开发了残极集气系统，研究了不同烟气流速下，残极集气系统内残极的温度变化、HF散发规律，以及该系统对HF无组织排放的减排效果.结果表明，残极集气系统可有效降低残极冷却过程中的无组织排放.残极进入集气系统的初始温度为920℃，降温速度先快后慢.HF质量浓度随烟气流量加大而增加，随烟气温度降低而减少，通过拟合函数进行了相关性分析.运行4h时，HF的累计散发量达到总散发量的95%以上.在最优烟气流速4000m³/h时，氟化物的无组织排放较无减排措施时降低0.201kg/t(吨铝减排量).     

夏热冬冷地区绿化屋顶节能与生态效益研究

【目的】研究夏热冬冷地区绿化屋顶的节能效益,分析包括固碳释氧、空气净化、水源涵养和节能减排4个方面的生态效益。【方法】以无锡地区有无绿化的屋顶为研究对象,对比绿化屋顶的保温隔热及节电效果,并进行屋顶绿化生态效益的量化分析。【结果】在冬季,绿化屋顶内、外表面平均温度比非绿化屋顶分别高2.5 ℃和5.5 ℃,通过屋顶的热流相对减少36.4%,绿化房间空调日平均节电量为0.90(kW·h); 在夏季,绿化屋顶内、外表面平均温度比非绿化屋顶分别低3.1 ℃、5.6 ℃,通过屋顶的热流相对减少48.6%,日平均空调节电量为4.23(kW·h)。计算可得,绿化屋顶每年可节约空调用电量15.39(kW·h)/m²; 佛甲草屋顶绿化可创造的固碳释氧效益为1.887元/(m²·a),净化空气效益为2.45×10^-2元/(m²·a),涵养水源效益为0.957元/(m²·a),节能效益可达到12.875元/(m²·a),减排效益达9.613元/(m²·a),综合生态效益是25.357元/(m²·a),动态投资回收期为7 a。【结论】屋顶绿化在冬季可提高屋顶内外表面温度,在夏季降低屋顶内外表面温度,减少通过屋面的热流,达到保温隔热和降低空调能耗的节能效果。屋顶绿化的生态效益显著,投资回收期短,应予以政策鼓励和支持。     

钢铁烧结烟气多污染物的排放特征及控制技术

 监测了钢铁烧结烟气的排放特征,发现SO₂排放浓度沿着烧结机方向呈现机头和机尾低、中部高的特点,二噁英的排放浓度与烟气温度正相关,温度高于250℃时二噁英的排放浓度出现峰值.调研了数十台烧结机的烟气排放特征,表明SO₂排放浓度≤2000 mg/m³的占63%,要求脱硫效率大于90%;>2000 mg/m³的占37%,要求脱硫效率大于96%.NO_x排放浓度≤300 mg/m³的占86%,烟气无需脱硝可直接排放;在300~600 mg/m³之间的占14%,要求脱硝效率大于50%.二噁英排放浓度为1.0~5.0ng TEQ/m³,必须采取控制措施才能达标排放.针对烧结烟气SO₂和二噁英浓度高的特点,论述了基于活性炭吸附的活性炭法,以钙基吸收剂脱硫为主、活性炭(焦)脱二噁英为辅的SDA 法、MEROS 法、IOCFB 法等4 种多污染物协同控制技术及脱除效果.     

基于Ergun方程的菱镁球团填充床层阻力特性实验

菱镁球团重烧竖炉内的气流流动分布较为复杂,获得料层阻力特性规律是开展竖炉内气体流动及气固换热过程研究的基础.从颗粒填充床的气体动力学出发,以Ergun方程为基础,首先系统测量了菱镁球团颗粒关键宏观特性——粒径分布、密度、球形度及空隙率;通过冷态实验修正了Ergun方程中黏性阻力系数和惯性阻力系数,获得了适用于描述菱镁球团床层阻力特性的关系式.结果表明:球形度及空隙率均随颗粒粒径的增加而增加;单位料层压降随气体流速的增加而增加,且增长趋势逐渐加剧,反之随着颗粒粒径的增加而减小.     

布袋除尘器改造电除尘器关键技术在600 MW燃煤机组超低排放改造工程中的应用分析

 山西鲁能河曲发电公司完成了2×600 MW燃煤机组布袋除尘器改造为低低温电除尘器,实现了超低排放,通过协同优化三相电源低低温电除尘器和湿法脱硫同步实现SO₂和颗粒物的超低排放,针对本燃煤机组工况特点以及原布袋除尘器本体大小,通过对电除尘器本体选型、流场优化、三相电源等关键技术的工程应用,完成布袋除尘器改造电除尘器。结果表明：在电除尘器比集尘面积为83.5 m²/（m³·s）、入口烟尘质量浓度为35.8 g/m³的条件下,电除尘器出口烟尘排放总质量浓度在9.93~14.69 mg/m³,其中PM_2.5排放质量浓度不高于1.58 mg/m³。三相电源低低温电除尘集成湿法脱硫可满足燃煤电厂超低排放要求。     

氢系气体喷吹对烧结污染物释放的影响规律

采用焦炉煤气和水蒸气作为氢系喷吹介质,研究了喷吹介质、喷吹方式、气体喷吹量等因素对烧结过程典型污染物释放规律的影响.结果表明,氢系气体喷吹使烧结料层温度分布明显改善,1200~1300℃的高温区间明显拓宽;喷吹0.6%(体积分数)的焦炉煤气后,烟气中的NO_○x峰值质量浓度最高降低了约100mg/m³,平均质量浓度降低21.1%,这主要是由于燃气喷吹拓宽了有利于复合铁酸钙生成的温度区间,而蒸汽喷吹对CO的减排有明显效果.蒸汽喷吹后水蒸气与烧结原料中的碳发生水煤气反应,烧结烟气中的CO从11690mg/m³最低降至9918mg/m³,降幅达29.4%;烧结料表面同时喷吹焦炉煤气和水蒸气可以实现NO_○x和CO的综合减排.