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题名煤气化粗渣特性分析及利用技术研究进展
被引量：5
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作者
张可伟
廖昌建
王晶
金平
王坤
徐婉怡
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机构
中国石油化工集团公司化工事业部
中石化(大连)石油化工研究院有限公司
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出处
《洁净煤技术》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期13-29,共17页
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基金
中国石油化工股份有限公司资助项目(CHG23085)。
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文摘
煤气化是实现煤炭清洁高效利用的核心技术,我国煤气化渣产量大、利用率低,通常采用堆存与填埋方式处置,造成严重的土地资源浪费与环境污染。气化渣的资源化利用已成为煤化工行业的研究重点,尤其是占气化渣总排放量70%~80%的气化粗渣。介绍了3种主要煤气化工艺及气化粗渣的形成过程,总结了气化粗渣的理化特性与环境风险,归纳了气化粗渣在建材化利用、土壤改良及高值化利用方面的研究进展。受煤种、煤气化工艺等主要控制因素影响,不同来源气化粗渣的理化特性与环境风险不尽相同,但具有一定共同性。从理化特性看,粗渣粒径远高于细渣,约50%以上粗渣粒径超过0.5 mm,且小于0.5 mm各粒度级粗渣含量随粒径减小而降低,粗渣还具有较小的比表面积和较大的平均孔径。粗渣中残炭含量低于细渣,粗渣残炭质量分数在3%~20%且在各粒度级内分配不均,0.25 mm左右中等粒度级粗渣残炭含量较高。粗渣中无机组分均以SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3为主,其中酸性氧化物占45%~75%,碱性氧化物占20%~45%。从环境风险看,气化粗渣中存在一定重金属富集现象,富集较多的重金属包括Ba、Co、Cs、Th等亲石元素与Cr、Ni等难挥发或半挥发性元素。此外,粗渣中Ni、Cd、As、Cu与Zn等重金属的酸可提取态含量较高,具有较大环境风险,需特别关注。粗渣的理化特性及其环境风险对适用的资源化利用方式影响较大:粗渣由于残炭含量较低、硅铝等无机组分含量较高,可广泛应用于矿井回填、筑路、水泥与混凝土、陶粒与墙体材料等建材化利用领域;残炭含量较高的气化粗渣具有更疏松多孔的结构特征,可用于土壤改良;粗渣的特殊结构和丰富的硅铝组分使粗渣在制备多孔吸附材料及制备陶瓷方面潜力很大;粗渣还可用于制备催化剂或提取回收氧化铝等其他高值化利用。气化粗渣中含有一定种类重金属,具有一定环境风险,制约了粗渣的综合利用。因此,粗渣资源化利用前,要全面分析粗渣中各种重金属的富集情况与赋存状态,严格把控粗渣环境风险评价,避免粗渣资源化利用带来的二次污染。
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关键词
煤气化粗渣
理化特性
重金属
资源化利用
建材化
土壤改良
高值化
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Keywords
coal gasification coarse slag
physical and chemical characteristics
heavy metals
resource utilization
building materials
soil improvement
high value utilization
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分类号
TQ546
[化学工程—煤化学工程]
X705
[环境科学与工程—环境工程]
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题名主吸收塔整体热处理遗传算法优化及全流程研究
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作者
张可伟
廖昌建
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机构
中国石油化工集团公司化工事业部
中石化(大连)石油化工研究院有限公司
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出处
《化学工程》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期70-76,共7页
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文摘
为明确主吸收塔热处理作用效果,研究塔壁温度分布及传热特性,以主吸收塔为对象建立热-流耦合模型,对热处理中升温-保温-降温全流程进行数值模拟。提出升温均匀度概念,结合多目标遗传优化算法,分析热处理时入口烟气参数对升温均匀度的影响,得出最优化热处理工艺技术。结果表明:热处理时壁面高温区与低温区分别位于封头及人孔处,升温速率和壁面温差与火焰高度、外焰面角度正相关;升温速率与烟气流速正相关,温差随着烟气流速先减小后增大。热处理全过程耗时32.43 h,升温速率34.17—74.34℃/h,降温速率15.60—31.57℃/h,升温阶段末壁面平均温度606.62℃,最大壁面温差106.07℃;保温阶段末壁面温差15℃;降温阶段最大壁面温差111.01℃。壁面温度完全满足热处理规程要求,证明以升温均匀度为优化目标,可有效对主吸收塔热处理过程进行工艺设计和优化。
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关键词
热处理
遗传算法
温度分布
数值模拟
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Keywords
heat treatment
genetic algorithm
temperature distribution
numerical simulation
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分类号
TK124
[动力工程及工程热物理—工程热物理]
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