循环流化床油页岩半焦燃烧优化运行技术分析

针对目前油页岩生产页岩油时生成的副产物半焦难以处理的问题,在3.3 MWth循环流化床中试实验装置上分别进行油页岩、油页岩和半焦混合、半焦的燃烧实验研究.考察给料粒度、二次风份额和一二次风温对炉膛温度分布、污染物排放浓度、底渣与飞灰含碳量的影响.研究结果表明:油页岩和半焦混烧时,随着半焦的混烧比例增加,炉膛内温度整体下...     

龙口油页岩半焦燃烧破碎特性研究

为了对流化燃烧中颗粒粒径分布进行研究,把固定床加热或燃烧处理后的半焦在小型流化床实验台上进行常温流化实验,对破碎特性进行研究,并且与常温流化处理和850℃流化燃烧实验进行对比,研究引发一次破碎和二次破碎的热应力、挥发分析出的膨胀压力和碰撞之间的关系,以及粒径和外形对这些力的影响。结果显示热应力和挥发分析出产生的膨胀压力导致一次破碎并改变颗粒内部结构,随着粒径增大一次破碎加剧,这种趋势受外形变化影响。燃烧增加热应力和膨胀压力加剧一次破碎。碰撞本身能造成的破碎很少,二次破碎主要由于热应力和膨胀压力降低了颗粒强度,流化时更易破碎。     

石长沟油页岩及其热解半焦特性研究

为分析石长沟油页岩和其半焦热解特性以及为半焦的有效利用提供理论基础,利用元素分析、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)分析、N₂等温吸附/脱附法和扫描电镜(scanning electron microscopy, SEM)对石长沟矿区油页岩及不同热解条件下生成的半焦进行特性研究。元素分析表明,油页岩中C、H元素含量分别为11.48%、1.68%,N、S元素的含量相对较少,随热解的进行,C、H元素含量下降明显,S元素含量有所升高,N元素含量略有降低;XPS分析表明,油页岩中的氮以氧化型氮和吡咯型氮、硫以无机硫酸盐硫为主要存在形式,半焦中氮以吡咯型氮为主,有机硫化物硫随热解的进行析出;氮气等温吸附脱附实验分析表明,半焦孔隙分形维数和表面分形维数在2.5～2.8;扫描电镜结果表明,油页岩表面有机质部分多为光滑条状或块状结构,无机盐形成明显的层状结构,有机质结构热解后会形成较深圆孔隙。     

油页岩半焦与玉米秸秆混合燃烧特性研究

在空气气氛下利用TGA/DSC1型同步热分析仪进行了桦甸油页岩半焦与玉米秸秆的混烧实验。研究了升温速率和质量比对燃烧特性参数的影响;并与单一油页岩半焦的燃烧特性进行比较。结果表明:混合样品的挥发分初析温度和着火温度远低于油页岩半焦,但略高于玉米秸秆;随着升温速率的提高,混合样品挥发分初析温度和着火温度逐渐提高。升温速率一定时,随着玉米秸秆质量比增大,燃烧过程呈现向低温区迁移的趋势;并且低温段曲线峰值高,挥发分释放剧烈,改善了混合物燃烧特性。玉米秸秆质量比大于10%时,混合样品的各项燃烧特性指标也增大。采用相互影响指数RMS和MR值评价混烧过程的相互影响,研究表明相互影响作用主要发生在第二、第三和第四阶段,第二、第三阶段为有利影响,第四阶段为不利影响。当半焦与玉米秸秆质量比为7:3时,其相互影响最大且均为有利影响。应用KAS模型,分析了混合物燃烧动力学,结果表明,随着反应进行,活化能总体呈上升趋势,与TG-DTG曲线变化规律一致。研究结果可以为油页岩半焦与玉米秸秆的高效燃烧提供参考。     

油页岩半焦基矿物/生物炭复合材料制备及其吸附性能研究

基于油页岩半焦中富含的矿物质和有机质,以KOH为活化剂,联用机械力化学和热解炭化窑街油页岩半焦制备油页岩半焦基矿物/生物炭复合材料,考察了矿物/生物炭复合材料对水溶液中Pb²⁺和Cd²⁺的吸附效果.结果表明,制得的复合材料对Pb²⁺和Cd²⁺具有优异的吸附性能,最大吸附量分别为177.83和67.48mg^·g^-1,分别是原油页岩半焦的6.1倍和4.3倍.吸附动力学和热力学拟合数据显示,复合材料对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附属于化学吸附主导的单层吸附,主要吸附机理涉及官能团吸附、²⁺_Pb-π和Cd²⁺-π相互作用、静电吸附和矿物沉淀.该研究为从环境矿物材料角度探究油页岩半焦全组分综合利用提供了可行途径.     

油页岩半焦燃烧过程中官能团演化特性研究

对汪清油页岩半焦、龙口油页岩半焦、窑街油页岩半焦在空气气氛下,进行管式炉燃烧试验;分别制备不同燃烧终温(400~900℃)的灰样;然后,用傅里叶变换红外(Fourier transform infrared,FTIR)光谱仪进行样品测量官能团的测定,通过FTIR的分峰拟合处理,对试样进行定性及半定量的分析。结果表明:WQSC、LKSC、YJSC三种半焦的红外谱图结构相似,部分吸收峰的峰强度存在差异,且羟基区的振动吸收很弱,半焦中不存在明显的羧基振动吸收。随着燃烧的进行,羟基吸收逐渐消失,酚、醇、醚、酯的C-O键相对含量增加,羰基含量呈波动变化;同时在燃烧过程中芳香骨架振动逐渐减弱,脂肪烃也随不断氧化而减少。     

煤气化半焦的孔隙结构

用氮气等温吸附(77K)方法测量了原煤及其加压、常压部分气化后半焦的BET比表面积,并通过BJH法计算了孔比表面积、孔容积、孔径和孔分布．结果表明,原煤在转化为半焦的过程中,孔隙结构变得发达,比表面积、孔比表面积和孔容积明显增大．实验发现半焦的孔比表面积和孔容积分布曲线存在2个明显的峰值,第1个尖峰对应的孔径稍小于2nm,说明微孔的比表面积大大增加;第2个尖峰对应的孔径在3.8nm左右,说明中孔的比表面积增加很快以至于出现了中孔的扩展．加压气化后的半焦孔隙结构更加发达,加压气化比常压气化更能促进半焦孔隙的生成和发展．     

稻草快速热解半焦的CO2气化动力学

利用热重分析仪研究了快速热解温度为400,500,600℃时得到的稻草半焦的CO2气化动力学。研究了温度为850,900,950,1 000℃时半焦的CO2气化过程。结果表明,随着稻草热解温度的提高,半焦的气化反应速率呈下降趋势。利用随机孔模型进行了模拟,并计算出了其动力学参数。结果表明,随机孔模型能较好地反映快速热解稻草半焦气化反应速率达到最大值后再下降的现象,与实验结果相吻合,半焦的活化能随着快速热解温度的升高而升高。     

两种石油焦气化制氢工艺的系统模拟研究

为评价湿法进料气化技术合成气冷却方式对制氢工艺性能的影响,建立了两种石油焦气化制氢方案的工艺流程,即:水焦浆+全激冷+高水气质量比变换(方案Ⅰ)和水焦浆+辐射废锅+激冷+低水气质量比变换(方案Ⅱ),并对这两种石油焦气化制氢工艺进行了系统模拟。结果表明:两种方案副产蒸汽总量相当,但方案Ⅱ所产高品位蒸汽比例较大;方案Ⅱ的系统能量转换效率(74%)与方案Ⅰ的系统能量转换效率(74%)相等,但效率(62%)高于方案Ⅰ的效率(61%);从能量分析角度综合考虑,方案Ⅱ优于方案Ⅰ,适合石油焦气化制氢。     

分段尝试法研究半焦/CO2气化反应过程动力学

为了深入了解半焦与CO2的气化反应过程动力学,本文通过不同升温速率下的非等温实验,确定在不同阶段下富鼎半焦与CO2的气化机理.采用分段尝试法研究富鼎半焦与CO2气化反应过程动力学,确定反应过程前期与后期的机理函数分别为f(α)=(1-α)[1-ψln(1-α)]1/2和f(α)=(3/2)[(1-α)-1/3-1]-1,从而建立相应动力学模型,计算反应过程不同阶段的动力学参数.通过对不同阶段的动力学模型进行数据拟合,实验数据与模型吻合较好,相关系数都大于0.98.最后,根据求得的动力学参数,确定不同升温速率下活化能的补偿效应,即活化能与指前因子的关系式.     

油页岩固定床干馏过程三维数值模拟

主要研究了固定床内油页岩干馏过程的三维数值模拟。通过对固定床内气固相间传热传质过程的分析,建立了完整的气固两相传热传质模型,并采用多孔介质模型与流动模型相结合,将干馏过程中水分析出和干馏油气的析出过程通过用户自定义接口添加到模拟过程中。针对实际工况进行了模拟研究并与实验结果进行比对,吻合程度较好。此外,分别从进气速度和进气温度等方面进行对比分析,研究结果表明当进气速度提高0.5倍时,干馏进程加快1 600 s。当进气速度降低0.5倍时,干馏进程延缓4 200 s,换热效率明显降低。进气温度提高100℃,干馏进程加快600 s,油页岩中干酪根热解过程前期水分最大蒸发速率提高约11.4%。当进气温度降低100℃时,干馏进程延缓1 300 s,干酪根热解过程前期水分最大蒸发速率降低约24.7%。在气体热载体和传质过程的共同作用下,靠近进气位置的底部颗粒与周围环境气体中水蒸气及干馏油气之间的浓度梯度小于上部颗粒,这也是固定床内上部颗粒干馏进程较慢的一个重要原因。     

中国油页岩原位开采可行性初探

中国油页岩资源量为11 602×108 t,其中埋藏深度在500～1 500 m 的油页岩资源量为6 813×108 t,原位开采技
术是开发该部分资源的有效手段。中国油页岩原位开采技术处于实验阶段,通过对油页岩热分解、热破裂规律、渗透
变化规律等方面的研究,初步探索了油页岩原位开采的可行性。油页岩热分解过程可以分为3 个阶段：干燥脱水、热
解生油、无机矿物质的分解。在这3 个阶段中,由于油页岩内部物理化学反应的程度不同,导致孔隙和裂缝发生了不
同程度的变化,变化最大的是热解生油阶段。利用非稳态数学模型研究了油页岩电加热原位开采的温度场分布,表明
加热5 a 后可以对页岩油进行开采,产油时间至少可以维持2 a。     

环己烷氧化过程的模拟与分析

建立了适用于工业反应器的环己烷无催化氧化动力学模型和反应器数学模型,根据无催化氧化工艺的指导思想,把环己基过氧化氢的选择率和总的选择率作为氧化反应主要的工艺指标,对温度、压力、气相进口氧气含量、气液流量、反应器个数等因素进行模拟分析,从而为工业反应器的优化设计和操作提供依据。     

烧结工序的物质流和能量流(火用)分析

本文讨论了烧结工序开展物质流和能量流的(火用)分析意义,应用物质流分析方法,建立了烧结工序的物质流和能量流(火用)分析模型.应用该模型,分析了烧结工序的(火用)效率、(火用)损失,指出了烧结工序的节能方向和途径.     

收缩薄膜动态加热过程的数值模拟分析

收缩薄膜在烘道式收缩包装机中的加热过程具有动态性质。研究该过程对合理确定加热室各主要技术参数及其自动调节方式,以保证收缩包装质量都是必要的。本文着重分析了收缩薄膜加热过程的基本机理,建立了相关的数学模型,还进行了数值模拟试验研究,得到有价值的计算结果,从而为我国大型收缩包装线的设计、研制提供了若干有价值的依据。     

Exergy Analysis of Methanol-IGCC Polygeneration Technology Based on Coal Gasification

IntroductionSustainable development in this century needsoptimized integration of resources,energy andenvironment.Because coal will be a major fuelsource in our country,polygeneration systemsbased on coal gasification will be a majortechnology for cleanin…     

前保险杠托架成形工艺分析及有限元模拟

分析了汽车前保险杠托架的工艺特点,制定了合理工艺方案,采用板料三维成形分析软件PAM-STAMP对其拉深成形工序进行了数值模拟仿真,通过对FLD图和成形结果的分析得到了合理的拉深凹模型面.设计了经济合理的模具结构,制造了汽车前保险杠托架的全套模具,并在校形模中加了限位块,有效控制了成品件与立柱装配的尺寸精度,最终生产出合格产品.该工艺方案极大地提高了材料的利用率和劳动生产率,节约了生产成本和有效提高了模具设计质量及效率.     

天然气制烯烃发电多联产系统的模拟与火用分析

以天然气为原料,构建全新天然气制烯烃发电多联产系统,实现制烃系统和联合循环发电系统的有机耦合.采用Aspen Plus模拟软件对该系统进行流程模拟,计算出各物流的(火用)值,并对各单元进行热力学分析.输入输出(火用)分析结果表明,当甲醇合成单元的未反应气全部循环时系统的(火用)效率最高,为53.5%.从系统的(火用)损失量来看,(火用)损主要发生在天然气制合成气和尾气发电单元,两者分别占系统总(火用)损的36.4%和42.1%.     

航空发动机润滑系统滑油压力仿真计算

利用英国商用流体系统仿真软件FLOWMASTER,对某型航空发动机润滑系统滑油压力进行了数值仿真,数值仿真以节点压力网络算法为基础。经过结构分析,建立了由润滑流路仿真元件与节点组成的网络模型,给定地面试车实验条件,对润滑系统压力特性进行仿真,得到了稳态情况下润滑系统内部滑油压力分布情况。结合试车数据,对影响发动机润滑系统压力特性的结构影响因素进行了分析,给出了该型发动机润滑系统结构的改进建议。     

混合神经网络模型用于煤焦气化过程的模拟

以煤焦气化反应模型为基础,结合BP神经网络参数估计器,建立了用于模拟煤焦气化过程的混合神经网络模型。结果表明该混合神经网络模型能很好地描述煤焦的气化过程,可以得到在实验过程中无法测得的2个参数,即:在煤焦中具有活性的碳与总碳的比值A和具有活性碳的单位质量反应速率Rr。