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深部煤层地下煤气化原位点火的CFD模拟
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作者 张友军 肖逸 +8 位作者 张正 张浩宇 郝军 吕敏 方灿 邹仁杰 罗光前 李显 姚洪 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2490-2497,共8页
地下煤气化(Underground Coal Gasification,UCG)作为一种新型采煤技术受到了广泛的关注,但UCG的实验成本较高,在开展UCG实验之前应当对煤层的演变机理进行深入的探究。计算流体力学(Calculated Fluid Dynamics,CFD)可以凭借计算机强大... 地下煤气化(Underground Coal Gasification,UCG)作为一种新型采煤技术受到了广泛的关注,但UCG的实验成本较高,在开展UCG实验之前应当对煤层的演变机理进行深入的探究。计算流体力学(Calculated Fluid Dynamics,CFD)可以凭借计算机强大的计算能力,以较为低廉的成本模拟UCG的生产过程。采用Ansys公司开发的CFD软件Fluent模拟了1000 K烟气加热下深部煤层的原位加热着火过程,重点分析了温度、氧气摩尔分数和孔隙度的变化。结果表明,泵入500 s的1000 K烟气不足以点燃煤层,1000 s的烟气加热时间足以点燃煤层,该结果在时间上与劳伦斯实验室的点火时间相当。在煤层内表面,高温主要集中在靠近入口0~0.6 m内的煤层。着火前的最高温度低于加热烟气入口温度1000 K,而着火后的最高温度超过1000 K,最高温度约1250 K。O_(2)在高温区几乎全部消耗,而在其他温度较低的区域,到达煤层内表面的氧气摩尔分数不到2%。高温区孔隙度迅速增长,在1000 s时部分煤层孔隙度可达0.9左右。在煤层内部,煤层越厚,温度上升越低。在1000 s和2000 s时,7 cm线上煤层的最高温度仅为500 K左右,远低于相同加热时间下煤层内表面的最高温度。在2000 s的点火过程中,渗入7 cm和14 cm煤层中的氧气较少,内部煤层孔隙度均在0.4以下。较低的孔隙度是由较低的温度和较低的氧气摩尔分数共同造成的。对温度、氧气摩尔分数和孔隙度的模拟可为如何促进煤层内部的反应提供参考。 展开更多
关键词 地下煤气化 CFD模拟 点火 温度 氧气 孔隙度
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燃煤电厂砷、硒、铅等重金属全流程控制技术研究进展 被引量:7
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作者 邹仁杰 罗光前 +6 位作者 吕敏 方灿 王莉 付彪 李泽华 李显 姚洪 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2022年第10期68-85,共18页
煤炭清洁高效利用是推动我国能源结构低碳绿色转型的重要途径。重金属作为燃煤主要污染物之一,对人类及生态环境危害巨大,目前美国已开始执行燃煤电厂重金属排放标准,主要通过选煤技术降低重金属源头生成以实现达标排放。我国煤炭用量... 煤炭清洁高效利用是推动我国能源结构低碳绿色转型的重要途径。重金属作为燃煤主要污染物之一,对人类及生态环境危害巨大,目前美国已开始执行燃煤电厂重金属排放标准,主要通过选煤技术降低重金属源头生成以实现达标排放。我国煤炭用量大、部分煤种重金属含量高、地区差异大,亟需开发符合我国国情的重金属控制技术。以挥发性强、毒性高的3种典型重金属砷、硒、铅为对象,总结了国内外燃煤电厂重金属排放现状及控制技术进展。我国煤电污染物超低排放技术路线对重金属具有一定的协同控制效果,其中硒较多以气态形式存在,集中在湿法烟气脱硫系统内洗涤脱除,砷、铅主要附着于颗粒物上,除尘器对其具有协同捕集效果,但仍存在痕量气态硒传质驱动力差、细颗粒态砷、铅易穿透等瓶颈问题,严重制约了重金属的稳定高效捕集。“转化与固定”是重金属控制的总体思路,即通过化学组分调控与物理流场优化等方式,促进烟气重金属由细颗粒态、气态向粗颗粒态,由高毒性向低毒性转变,以实现重金属的无害化处理。基于该思路,目前已形成了一系列燃煤电厂重金属全流程控制技术,根据作用阶段可分为炉前、炉中、炉后3类,主要包括选煤、煤种调配、炉内吸附剂、凝并、脱硫塔内构件优化等技术。此外,燃煤副产物(脱硫石膏与废水)中重金属的稳定化问题需额外关注,可通过浆液原位固化或先进废水处理技术,降低副产物中重金属的环境释放风险,以上部分技术已通过中试或实际机组试验验证,具备较好的推广应用前景。为进一步发展燃煤重金属控制技术,提高我国重金属污染治理水平,对重金属控制技术发展进行展望:应开发实际燃煤中痕量重金属在线连续检测技术,实现重金属浓度实时获取;剖析多机制耦合作用下重金属转化行为与动力学特性,明晰复杂烟气条件下重金属详细迁移机制;建立燃煤重金属控制技术的评估体系,根据电厂特征、目标重金属、技术成熟度、经济性、环境风险等,提供具有针对性的重金属控制方案。 展开更多
关键词 重金属 燃煤电厂 吸附剂 湿法烟气脱硫 燃煤副产物 全流程控制
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添加剂对脱硫石膏汞热稳定性的影响 被引量:3
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作者 邱勇 张璧 +5 位作者 邹仁杰 余桥 徐萍 吴辉 罗光前 姚洪 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期155-160,共6页
添加剂能抑制湿法烟气脱硫(WFGD)系统汞释放,被添加剂富集到石膏的汞在石膏热处理过程会再释放.实验研究了3种WFGD抑制汞释放添加剂对汞在石膏中富集的促进作用、石膏中汞化合物变化和石膏热处理过程汞稳定性的影响.结果表明,Na HS、TMT... 添加剂能抑制湿法烟气脱硫(WFGD)系统汞释放,被添加剂富集到石膏的汞在石膏热处理过程会再释放.实验研究了3种WFGD抑制汞释放添加剂对汞在石膏中富集的促进作用、石膏中汞化合物变化和石膏热处理过程汞稳定性的影响.结果表明,Na HS、TMT和DTCR的添加使石膏汞含量显著升高,使石膏中汞分别以Hg S、Hg3(TMT)2和Hg(DTCR)2形式存在,其分解峰值温度与分解温度范围依次减小;在200,℃热处理2,h后石膏的剩余汞含量也依次降低,最低汞质量分数为182.0,ng/g,而且DTCR使汞释放率增加到90%,. 展开更多
关键词 湿法烟气脱硫 添加剂 石膏 热稳定性
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燃煤电厂稀土元素的迁移转化与提取技术 被引量:3
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作者 付彪 姚洪 +4 位作者 罗光前 李显 邹仁杰 HOWER James C ZHANG Wencai 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2022年第10期145-159,共15页
近年研究发现,煤是重要的潜在稀土资源(REEs)来源,相比原煤,煤燃烧过程使稀土元素进一步富集至煤灰,从煤灰中提取稀土元素已成为国内外重要议题。针对煤灰中稀土元素的高效分离与提取涉及到的稀土元素赋存形态、稀土元素分布与富集规律... 近年研究发现,煤是重要的潜在稀土资源(REEs)来源,相比原煤,煤燃烧过程使稀土元素进一步富集至煤灰,从煤灰中提取稀土元素已成为国内外重要议题。针对煤灰中稀土元素的高效分离与提取涉及到的稀土元素赋存形态、稀土元素分布与富集规律、煤灰中稀土高效浸提回收3个关键科学问题,系统总结了煤、煤灰中稀土元素赋存形态特征。煤中稀土元素以矿物形式赋存为主,包括稀土磷酸盐、碳酸盐等稀土主矿物,以类质同象分布在硅酸盐、磷灰石等矿物晶格或以吸附态形式赋存于黏土矿物中,其具体种类和形式受成煤盆地物源类型、沉积环境、火山活动、后期岩浆/热水循环等地质活动影响;煤灰中稀土赋存形态不同于煤,一方面其化学态和晶体/配位结构发生一定程度变化,另一方面颗粒更加细小与分散,包裹、晶格替代等现象更常见。煤中不同形态稀土元素在炉膛内可能发生矿物破碎、分解、氧化、矿物间烧结、熔融以及矿物间化学反应等转化行为,燃烧后烟气输运过程中稀土可经历硫酸化、氯化等二次转化过程。总体而言,煤燃烧过程稀土主要向飞灰中迁移富集,不同级别飞灰中稀土总量差异不大,但轻稀土/重稀土质量比呈向细颗粒后排除尘器飞灰减小的趋势。基于燃煤过程煤中矿物-稀土高温转化行为与降温过程中灰成分形成过程,提出并描述了燃煤过程中铝硅酸盐捕虏稀土元素的2种富集机制。最后,以我国燃煤电厂为例,总结了不同煤种、炉型、灰类型对煤灰中稀土浸出率的影响,并以此为基础,介绍了基于物理分选和化学湿法提取的煤灰中稀土元素提取技术。未来研究应围绕煤灰中稀土元素超微结构识别与定量分析方法、燃煤工况条件-煤灰中稀土赋存形态-稀土浸出率关系、煤灰中稀土高效浸出方法与新型绿色药剂开发、煤灰中其他关键金属协同提取利用、煤灰提取残渣大规模综合利用5个方面开展系统与深入研究,为缓解我国未来稀土等关键金属资源危机、燃煤电厂煤灰固废资源化高值化利用开辟新路径。 展开更多
关键词 富稀土飞灰 煤燃烧 富集转化机理 提取技术 高值利用
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Imaging Freeze-Out Sources and Extracting Strong Interaction Parameters in Relativistic Heavy-Ion Collisions
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作者 Junhuai Xu Zhi Qin +5 位作者 Renjie Zou Dawei Si Sheng Xiao Baiting Tian Yijie Wang Zhigang Xiao 《Chinese Physics Letters》 2025年第3期35-43,共9页
By combining femtoscopic interferometry with an optical deblurring algorithm,we present a novel method to image the source in heavy-ion collisions(HICs),while simultaneously determining the interaction strength betwee... By combining femtoscopic interferometry with an optical deblurring algorithm,we present a novel method to image the source in heavy-ion collisions(HICs),while simultaneously determining the interaction strength between particle pairs.The spatial distribution of the emission source has been reconstructed for protons(p)and antiprotons(^(-)p)from the respective pp and^(-)p^(-)p correlation functions in Au+Au collisions at√S_(NN)=200 GeV.Within experimental uncertainties,protons and antiprotons share the same freeze-out distribution showing higher density in the center compared to the widely assumed Gaussian shape.The results evidence the matter–antimatter symmetry in coordinate space at the freeze-out moment before the nucleons are fully randomized in the collisions. 展开更多
关键词 assumed coordinate symmetry
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