成型气化飞灰水蒸气活化制备活性炭研究

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作者 杨琦瑶 齐晓宾 吕清刚 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第12期4740-4748,I0017,共10页

气化飞灰是循环流化床煤气化过程产生的固体废弃物。鉴于气化飞灰发达的孔隙结构和高含碳量,该文开展气化飞灰活化制备活性炭的研究,以实现该类残炭的高值化利用。采用物理成型的方式,将粉状的气化飞灰成型为圆柱状颗粒,基于立式炉,开... 气化飞灰是循环流化床煤气化过程产生的固体废弃物。鉴于气化飞灰发达的孔隙结构和高含碳量,该文开展气化飞灰活化制备活性炭的研究,以实现该类残炭的高值化利用。采用物理成型的方式,将粉状的气化飞灰成型为圆柱状颗粒,基于立式炉,开展一系列水蒸气物理活化实验。在此基础上,基于移动床小试平台,开展气化飞灰成型颗粒公斤级规模的活化试验。结果表明,在1000℃且碳转化率达到45%时,成型气化飞灰的活化效果最佳,比表面积(SBET)高达813.5 m^(2)/g。经过移动床活化后,气化飞灰成型颗粒得到有效活化,所制备出的活性炭的亚甲蓝值、比表面积(SBET)和碘值(I)高达151 mg/g,632 m^(2)/g和883 mg/g。并且,移动床活化过程产生的尾气中可燃组分浓度均高于85%,热值高达2776 kcal/m^(3)。该研究初步验证循环流化床煤气化飞灰制备活性炭的可行性,为实现该类飞灰的高值化利用以及气化飞灰制备活性炭进一步规模化应用提供理论指导。 展开更多

关键词 废物处理 活化 移动床 气化飞灰 循环流化床

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煤矸石与气化飞灰的热重−质谱混燃机理 被引量：1

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作者 林建功 张孝禹 +2 位作者 惠吉成 朱书骏 朱建国 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4634-4645,共12页

为了明确煤矸石与气化飞灰的混燃机理,在获得乌海煤矸石和宿迁气化飞灰理化特性的基础上,采用热重-质谱分析方法对乌海煤矸石、宿迁气化飞灰及其混合物的燃烧特性以及气体释放特性进行研究。热重分析结果表明:与宿迁气化飞灰相比,乌海... 为了明确煤矸石与气化飞灰的混燃机理,在获得乌海煤矸石和宿迁气化飞灰理化特性的基础上,采用热重-质谱分析方法对乌海煤矸石、宿迁气化飞灰及其混合物的燃烧特性以及气体释放特性进行研究。热重分析结果表明:与宿迁气化飞灰相比,乌海煤矸石具有更好的着火特性,乌海煤矸石可提高混合燃料的着火性能,宿迁气化飞灰则可提高混合燃料的高温燃烧特性。基于Coats-Redfern(C-R)法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法进行燃烧动力学特性分析,结果表明:乌海煤矸石表观活化能为48.25~152.22 kJ/mol,燃烧反应符合Jander模型;宿迁气化飞灰表观活化能为106.34~312.79 kJ/mol,反应符合n=1/4的反应级数模型;乌海煤矸石与宿迁气化飞灰掺混的质量比为1∶3时的表观活化能为102.24~301.58 kJ/mol,反应符合成核生长模型。通过混合燃料质量变化速率理论值与测试值之间的偏差来探究各组分间的相互作用,结果表明:乌海煤矸石与宿迁气化飞灰混燃过程存在明显耦合作用,整体相互促进,改善了燃烧反应特性,相互促进作用随宿迁气化飞灰质量占比增加逐渐增强。综合燃烧特性与气体释放特性,乌海煤矸石与宿迁气化飞灰较佳的掺混质量比为1∶3。含氮气体释放特性研究表明:在挥发分和固定碳燃烧阶段NH3均有释放,NO和NO_(2)气体释放最高强度的峰值对应的温度与热重曲线最大反应速率对应的温度基本一致。 展开更多

关键词 煤矸石 气化飞灰 混燃机理 动力学

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气化飞灰精准分离及资源化利用 被引量：11

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作者 赵旭 张一昕 +4 位作者 苗泽凯 郭振坤 周璐 刘坤基 武建军 《洁净煤技术》 CAS 2019年第1期41-46,共6页

煤炭气化技术在中国经济发展中发挥着极其重要的作用,但气化过程中,部分未反应的炭及细渣会由合成气带出,产生大量的气化飞灰,引发固体废弃物的处理及资源化利用问题。由喷淋收集得到的飞灰,经初步絮凝脱水后,水分含量在55%～60%,其余... 煤炭气化技术在中国经济发展中发挥着极其重要的作用,但气化过程中,部分未反应的炭及细渣会由合成气带出,产生大量的气化飞灰,引发固体废弃物的处理及资源化利用问题。由喷淋收集得到的飞灰,经初步絮凝脱水后,水分含量在55%～60%,其余为残炭和玻璃体的混合固体颗粒。为实现气化飞灰的资源化利用,必须对气化飞灰的结构特征、持水特性以及水与固体颗粒之间的相互作用进行深入研究,寻求气化飞灰科学高效的分离及资源化利用技术。笔者论述了气化飞灰脱水脱炭的意义,分析了飞灰持水特性及水分脱除技术,重点阐述了飞灰综合利用方案,并对气化飞灰精准分离及资源化利用方向进行展望。课题组前期试验表明,飞灰基沸石具有较高的表面积、独特的孔隙特征和优异的离子交换能力,可用于土壤、废水等中重金属的去除,以及作为吸附剂用于土壤中污染物的固定。飞灰的化学组成成分与黏土相似。传统陶瓷原料资源储量日益减少,国内外研究表明,飞灰制备陶瓷地砖可行。利用飞灰代替传统陶瓷中石英,在一定烧结温度下,通过抗折强度、吸水率、收缩率、失重率等变化研究对试样陶瓷性能的影响,说明添加飞灰的陶瓷性能优于传统陶瓷。通过泡沫浮选法分离气化飞灰固体颗粒,分别得到纯度较高的气化飞灰残炭和玻璃体,以分离后的残炭作为催化石墨化的碳源,在高温热处理过程中加入催化剂,对其进行催化石墨化处理,以探索气化飞灰制备石墨化材料的可行性,残余炭在较高温度和适量的催化剂条件下,得到了与商用石墨的性能相似的有序石墨化材料。气化飞灰和电厂粉煤灰都具有较高的硅铝含量,这使得气化飞灰成为沸石分子筛等多孔材料的潜在重要来源,而制备沸石也是飞灰回收利用中效益最高的途径,这项工艺不仅减轻了灰渣废料带来的环境负担,更应用于催化、分离、吸附等方面。未来应深入研究飞灰中水的赋存形态及其与飞灰颗粒的相互作用机制,同时构建灰-水作用界面模型,在此基础上寻求飞灰脱水新技术,进一步降低飞灰含水量。研究能耗低、效率高、污染少的残炭-玻璃体分选技术,降低分选产品的杂质含量。研究分选后残炭和玻璃体资源化利用新领域,最大限度发挥气化飞灰的价值。 展开更多

关键词 气化飞灰 精准分离 资源化利用

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固阀塔板对煤气化飞灰洗涤净化性能的实验研究 被引量：3

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作者 王清立 陈雪莉 +1 位作者 郭志国 龚欣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期31-38,8,共8页

以煤气化飞灰、空气、水为实验介质,研究了固阀塔板的洗涤特性。通过改变洗涤塔入口和塔内操作条件观察其对洗涤效率的影响规律。实验结果表明气量、液量、颗粒浓度以及塔板数对不同粒径飞灰颗粒的洗涤效率均有较大的影响;固阀塔板对大... 以煤气化飞灰、空气、水为实验介质,研究了固阀塔板的洗涤特性。通过改变洗涤塔入口和塔内操作条件观察其对洗涤效率的影响规律。实验结果表明气量、液量、颗粒浓度以及塔板数对不同粒径飞灰颗粒的洗涤效率均有较大的影响;固阀塔板对大于10μm的飞灰颗粒洗涤效率可以达到90%以上,随着粒径的降低洗涤效率逐渐降低,颗粒粒径在1～3μm之间洗涤效率最低为52%左右;低于1μm的颗粒,随着粒径的降低洗涤效率逐渐升高。不同粒径飞灰颗粒的洗涤效率随气量增加呈现不同的变化趋势,其中3μm以上颗粒的洗涤效率随气量的增加而增大;而1μm以下颗粒的洗涤效率随着气量的增加,洗涤效率逐渐降低;介于1～3μm间的颗粒洗涤效率受气量变化影响较小。不同粒径颗粒的洗涤效率随液量的增加均增大;随入口颗粒浓度增加,5μm以上颗粒洗涤效率略有增加,但3μm以下颗粒随入口颗粒浓度的增加洗涤效率却显著降低,介于3～5μm之间的颗粒洗涤效率变化不大。各层塔板对飞灰颗粒洗涤效率的贡献不同,且在不同层塔板上洗涤效率随粒径变化的趋势也有较大的差异。利用实验结果拟合出预测板式塔洗涤效率的公式,该公式预测值与实验值相符程度较好。 展开更多

关键词 整体煤气化联合循环发电(IGCC) 水洗塔 固阀塔板 洗涤效率 煤气化飞灰

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100t/d气化飞灰预热燃烧锅炉设计与运行 被引量：7

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作者 满承波 朱建国 +2 位作者 吕清刚 欧阳子区 刘敬樟 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2021年第3期88-93,共6页

煤气化技术是煤炭梯级利用的主要方式之一,近年来发展迅速、使用广泛。但煤气化过程无法将煤中的碳全部转化利用,煤经过气化后仍有部分可燃物残留在气化飞灰中。其中循环流化床煤气化产生的气化飞灰碳含量相对较高,低位发热量达12~25 MJ... 煤气化技术是煤炭梯级利用的主要方式之一,近年来发展迅速、使用广泛。但煤气化过程无法将煤中的碳全部转化利用,煤经过气化后仍有部分可燃物残留在气化飞灰中。其中循环流化床煤气化产生的气化飞灰碳含量相对较高,低位发热量达12~25 MJ/kg,若能加以利用会显著提高碳的利用率。气化飞灰的挥发分极低,传统燃烧技术很难处理。为了实现气化飞灰的高效燃烧,并同时控制燃烧的NOx排放水平,提出并发展了预热燃烧技术。该技术将气化飞灰在流化床预热燃烧器中进行预热,在缺氧条件下通过化学反应产生热量将燃料自身预热至850~950℃并脱除部分燃料氮,再将预热后的燃料通入煤粉炉炉膛,在炉内通过分级配风实现高效低NOx燃烧。针对一台采用预热燃烧技术的气化飞灰预热燃烧锅炉,开展调试和工程试验,通过考察预热燃烧器和炉膛内的温度分布和变化规律、气化飞灰的燃烧效率以及NOx原始排放,研究气化飞灰的预热特性、预热后的高温气固混合燃料的燃烧特性和NOx排放特性。结果表明,预热燃烧锅炉可以燃用挥发分<3%的气化飞灰,锅炉运行稳定,气化飞灰燃烧效率可达98%以上,NOx原始排放浓度最低可达261.94 mg/m^(3),经脱硝处理能达到超低排放。预热燃烧锅炉实现了气化飞灰的高效低氮燃烧,证明了预热燃烧技术在超低挥发分燃料处理方面的可行性和技术先进性。 展开更多

关键词 预热燃烧 超低挥发分燃料 气化飞灰 煤粉锅炉 高效低氮

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煤气化飞灰流态化改性与再气化特性试验研究 被引量：5

6

作者 梁晨 褚福浩 +1 位作者 任强强 王小芳 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2021年第3期116-122,共7页

随着煤化工技术的兴起,煤气化飞灰的资源化处理成为急需解决的“卡脖子”问题。利用商业流化床气化飞灰在15 kg/h改性气化试验台上进行试验,研究了流态化改性对气化飞灰形貌特性和灰熔融特性的影响以及改性飞灰的再气化特性。结果表明:... 随着煤化工技术的兴起,煤气化飞灰的资源化处理成为急需解决的“卡脖子”问题。利用商业流化床气化飞灰在15 kg/h改性气化试验台上进行试验,研究了流态化改性对气化飞灰形貌特性和灰熔融特性的影响以及改性飞灰的再气化特性。结果表明:利用流化态改性可实现气化飞灰在1200℃下的再气化。气化飞灰经流态化改性后,由于热破碎和残炭的气化反应具有清理孔隙和促进孔隙生成作用,使颗粒总孔体积和比表面积升高,同时改性气化剂水蒸气和氧气浓度的增加会进一步促进改性飞灰孔隙特性的改善。另一方面气化飞灰经流态化改性后,灰分矿物质中高熔点组分陨硫钙石转化为熔点较低的硬石膏,使灰熔融温度降低,灰分黏温曲线更平缓,临界黏度温度降低。在改性飞灰的再气化过程中,与900℃流态化改性过程相比,在下行气化炉1200℃,通过水煤气反应改性飞灰明显气化,有效气CO+H2产率达0.29 m^(3)/kg,系统碳转化率达71.2%。 展开更多

关键词 气化飞灰 流态化改性 灰熔融特性 再气化利用

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n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))对气化飞灰制备的莫来石陶瓷结构及性能的影响 被引量：3

7

作者 黄俊 李寒旭 +2 位作者 滕艳华 赵帅 夏宝亮 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期64-72,共9页

为了综合利用气化飞灰,以煅烧除杂后的气化飞灰为硅源、氧化铝粉为铝源、氮化硅粉为发泡剂,通过反应烧结掺有不同量氧化铝的气化飞灰试样制备了莫来石陶瓷,研究了n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))对陶瓷样品的相组成、显微结构、宏观形貌和... 为了综合利用气化飞灰,以煅烧除杂后的气化飞灰为硅源、氧化铝粉为铝源、氮化硅粉为发泡剂,通过反应烧结掺有不同量氧化铝的气化飞灰试样制备了莫来石陶瓷,研究了n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))对陶瓷样品的相组成、显微结构、宏观形貌和物理性能的影响。结果表明,n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))对陶瓷样品的相组成、显微结构、宏观形貌和物理性能具有很大影响。XRD分析表明,莫来石在所有样品中均为主导晶相;样品中主要出现了三种微观结构——玻璃区域、棒状莫来石结构和块状莫来石结构。随着原料中n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))的升高,玻璃区域和棒状莫来石结构逐渐减少而块状莫来石结构逐渐增加;由于非晶态玻璃相的减少、莫来石相的增加及赤铁矿的出现,样品的颜色随着n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))的增加逐渐由浅棕色变化为淡粉色。同时,样品由于反应产物的种类与含量的不同发生了不同程度的膨胀与收缩;随着n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))由0.6增加到1.8,样品的显气孔率(最大值为68.81%)和吸水率(最小值为19.08%)不断降低并在n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))为1.5时趋于平缓,样品体积密度的变化趋势(最小值为0.96 g/cm 3)则与显气孔率和吸水率的变化趋势相反,而抗折强度呈现随n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))的增加先增大后减小的趋势,并在n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))为1.5时达到最大值(89.21 MPa)。 展开更多

关键词 气化飞灰 莫来石 陶瓷 N (Al 2O 3)∶ N (SiO 2) Riley相图

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加压流化床气化飞灰造粒及其燃烧特性研究 被引量：3

8

作者 程相龙 郭晋菊 +3 位作者 曹敏 马名杰 郭卫杰 董文博 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期59-64,共6页

流化床气化飞灰造成严重粉尘污染,也大大降低气化效率。文中以U-GAS加压气化炉的飞灰为原料,探讨了圆盘造粒和对辊造粒的工艺条件及造粒产品用作锅炉原料的可行性。结果发现飞灰和造粒配煤以质量比1∶1造粒为宜,圆盘造粒要求水质量分数... 流化床气化飞灰造成严重粉尘污染,也大大降低气化效率。文中以U-GAS加压气化炉的飞灰为原料,探讨了圆盘造粒和对辊造粒的工艺条件及造粒产品用作锅炉原料的可行性。结果发现飞灰和造粒配煤以质量比1∶1造粒为宜,圆盘造粒要求水质量分数不低于30.7%,对辊造粒要求较低。造粒产品与锅炉原煤的热重曲线均呈"Z"字形,拐点温差小于15℃,着火温度相差8℃,燃尽温度相差20℃,综合燃烧特性指数分别为11.37×10^(-7)和16.43×10^(-7),燃烧性能差别小,可作为锅炉原料,避免了飞灰单独入炉燃烧造成的烟道超温现象。2种工艺经济性均较好,圆盘造粒产品含水量高,须设置干燥及冷却设备,对辊造粒如果成型前水分较小,可以省去干燥工段,大大减少投资,是首选的造粒工艺。 展开更多

关键词 气化飞灰 圆盘造粒 对辊造粒 热重曲线

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气化飞灰液压造粒及燃烧特性热重研究 被引量：1

9

作者 程相龙 郭晋菊 +4 位作者 曹敏 马名杰 郭卫杰 董文博 吕颖捷 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期41-47,共7页

将加压流化床气化飞灰造粒后用作锅炉原料.探讨液压造粒的工艺条件及作为锅炉原料的可行性.结果表明:飞灰和造粒配煤质量比为1∶1,水分不大于20%(质量分数,下同),黏结剂不大于6.5%为宜(以造粒前混合物总质量为基准);在80%N_2+20%O_2气氛... 将加压流化床气化飞灰造粒后用作锅炉原料.探讨液压造粒的工艺条件及作为锅炉原料的可行性.结果表明:飞灰和造粒配煤质量比为1∶1,水分不大于20%(质量分数,下同),黏结剂不大于6.5%为宜(以造粒前混合物总质量为基准);在80%N_2+20%O_2气氛下,造粒产品与锅炉原煤的热重曲线均呈"Z"字形,着火温度仅相差10℃,燃尽温度相差45℃,可燃性指数分别为2.94×10^(-5)和7.10×10^(-5),综合燃烧特性指数分别为10.47×10^(-7)和16.43×10^(-7),燃烧性能差别小.造粒产品的使用避免了飞灰单独入炉燃烧造成的烟道超温现象,可作为锅炉原料;按照年处理飞灰20万t,飞灰、造粒配煤、造粒产品分别按20元/t,120元/t,150元/t计算,项目需投资约930万元,年净利润186万元,税后静态投资回收期约5.4年,经济效益显著. 展开更多

关键词 气化飞灰 液压造粒 热重曲线 燃烧特性 经济性

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粉煤气化飞灰改性聚丙烯材料制备与性能 被引量：4

10

作者 何军 李寒旭 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期261-265,共5页

采用熔融共混并经模具注塑成型制备了嵌段共聚聚丙烯((PP)/粉煤气化飞灰复合材料,考察了飞灰的添加量对复合材料的力学性能、熔融流动特性、阻燃性能以及热稳定性的影响。结果表明,随着飞灰添加量的增加,复合材料的拉伸强度、冲击强度... 采用熔融共混并经模具注塑成型制备了嵌段共聚聚丙烯((PP)/粉煤气化飞灰复合材料,考察了飞灰的添加量对复合材料的力学性能、熔融流动特性、阻燃性能以及热稳定性的影响。结果表明,随着飞灰添加量的增加,复合材料的拉伸强度、冲击强度均有所降低,尤其冲击强度降低幅度较大;流动特性在飞灰添加量为10%(wt,质量分数,下同)时,达到最大30.66g/10min;当飞灰添加量为70%时,复合材料的极限氧指数为23.53%,维卡软化温度为151.3℃,热稳定性达到最好,初始分解温度比纯PP延迟了31.9℃。 展开更多

关键词 粉煤气化飞灰 嵌段共聚聚丙烯 力学性能 流动性能 阻燃

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二次风倾斜角度对高温预热燃料贫氧燃烧火焰特性影响试验

11

作者 方能 卢玉 +3 位作者 张博文 梁晨 李伟 任强强 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期191-197,共7页

预热燃烧是气化飞灰资源化处置的有效途径,通常搭配主燃室空气分级以协同实现高效清洁燃烧,因此,研究高温预热燃料的贫氧燃烧火焰特性非常有必要。搭建了250 kW高温预热燃料火焰特性试验平台,通过高温火焰可视化监测及其图像编程处理,... 预热燃烧是气化飞灰资源化处置的有效途径,通常搭配主燃室空气分级以协同实现高效清洁燃烧,因此,研究高温预热燃料的贫氧燃烧火焰特性非常有必要。搭建了250 kW高温预热燃料火焰特性试验平台,通过高温火焰可视化监测及其图像编程处理,研究了主燃室二次风倾斜角度对气化飞灰预热燃烧的贫氧火焰特性的影响规律。试验表明,随着二次风倾斜角度从30°增大到60°,贫氧燃烧火焰逐渐远离热烧嘴出口,脱火距离无量纲值从1.04增大到3.73,火焰宽度无量纲值则从4.09逐渐减小至3.47。当主燃室二次风倾斜角度为30°和45°时,燃烧系统的碳转化率分别为71.6%和70.3%。综合考虑二次风倾斜角度对热烧嘴运行稳定和气化飞灰燃尽的影响,主燃室二次风倾斜角度的优选值为45°。 展开更多

关键词 气化飞灰 预热燃烧 贫氧燃烧 二次风倾斜角 火焰特性

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