冷凝换热与协同脱硫性能实验分析

锅炉排烟中含有大量水蒸气,直接排放不仅会造成资源和能源的浪费,还会形成白烟,造成视觉污染和局部雾霾,采用凝结换热技术可有效回收排烟余热,并协同脱除部分污染物。本文设计并搭建了天然气燃烧热态实验台,对烟气横向冲刷水平光管的凝结传热特性展开实验研究,分析对比了过量空气系数、给水温度对凝结换热强弱的影响,拟合出2205不锈钢/PTFE两种换热器的水蒸气冷凝率量纲为1准则关联式。此外,基于搭建的SO_(3)/H_(2)SO_(4)雾化蒸发冷凝实验系统,进一步研究分析了不同工况下烟气中SO_(3)/H_(2)SO_(4)的冷凝脱除规律。实验结果表明,2205冷凝换热器冷凝率为19.53%~85.57%,最大凝结换热系数为250.68W/(m^(2)·K);氟塑料冷凝换热器冷凝率为4.92%~42.04%,最大凝结换热系数为131.09W/(m^(2)·K)。同时,SO_(3)/H_(2)SO_(4)气体冷凝脱除率随着给水温度的升高而增大,随着SO_(3)/H_(2)SO_(4)气体浓度的增大而减小,但一定时间内的H_(2)SO_(4)绝对冷凝量在增加,SO_(3)/H_(2)SO_(4)最大冷凝脱除率达到18%以上。

超临界CO_(2)腐蚀对耐热材料力学性能影响研究进展

超临界二氧化碳循环系统为清洁能源发展提供了新途径,但高温与含碳环境对耐热材料力学性能和抗腐蚀性能等提出了新的挑战。温度过高时,结构材料在抗氧化性和结构完整性等方面性能要更优异,超临界CO_(2)环境下腐蚀与渗碳综合作用会使耐热钢形成碳化物,造成其抗氧化性和力学性能降低。因此,建立安全稳定超临界CO_(2)循环发电系统的前提是明确在超临界CO_(2)环境中候选材料的最高长时使用温度,以及确定腐蚀与渗碳的综合作用对候选材料的蠕变性能与抗渗碳能力的影响。该文总结国内外关于超临界二氧化碳腐蚀对耐热钢、镍基合金等耐热材料力学性能影响的研究现状,分析合金成分、温度、压力、杂质等因素对耐热材料力学性能的影响规律,讨论渗碳对于裂纹生长以及裂纹扩展等的影响机理,并提出目前实验以及分析的不足之处及未来的发展方向。

挥发性有机物治理现状及处理技术分析

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs)是形成O_(3)和PM_(2.5)的重要前体物,对人体健康和环境都有严重危害。治理VOCs是目前大气污染控制的关键。基于VOCs的治理现状,总结了VOCs的来源和种类,梳理了我国VOCs相关的政策法规和标准,详细阐述了VOCs的治理技术,重点分析了吸附法、催化燃烧法以及吸附-催化燃烧组合处理技术的研究现状,并对未来VOCs治理的发展方向进行了展望。

超临界CO_(2)环境下典型汽轮机关键部件用材腐蚀行为研究

为了解超临界CO_(2)环境下3种典型汽轮机高温部件材料(耐热钢1Cr10Mo1NiWVNbN、Co3W3与高温镍基合金IN718)的腐蚀行为,本文采用材料腐蚀增重、腐蚀产物微观表征与腐蚀热力学计算相结合的方法获得了这3种材料表面腐蚀产物的形成与变化规律。结果表明,超临界CO_(2)环境下IN718的腐蚀增重远低于两种耐热钢的腐蚀增重,两种耐热钢腐蚀增重曲线符合抛物线型腐蚀规律,说明腐蚀过程受离子扩散控制。结合腐蚀反应自由能变化与产物反应平衡氧分压可知,3种材料在该环境下同时发生氧化和碳化反应,高温镍基合金IN718表面腐蚀产物主要由Cr_(2)O_(3)构成,而耐热钢1Cr10Mo1NiWVNbN和Co3W3表面腐蚀产物为Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)和(Fe,Cr)_(3)O_(4),且碳化反应严重,形成Fe与Cr碳化物。由腐蚀增重、腐蚀产物和碳化产物厚度可知,该超临界CO_(2)环境下3种材料的抗腐蚀性能依次为:IN718>Co3W3>1Cr10Mo1NiWVNbN。

超临界CO_(2)材料腐蚀过程动力学与产物热力学研究

针对超临界CO_(2)动力循环高温承压部件与工质相容性问题,研究了T92耐热钢在600和700℃超临界CO_(2)环境下的腐蚀过程动力学及其热力学产物。采用分子动力学计算了CO_(2)在FeCr合金表面的吸附过程,模拟了T92耐热钢在初始氧化阶段原子的迁移和分布规律,并基于腐蚀热力学原理,分析了氧化层和碳化物的分布规律,最后通过高温腐蚀实验进行了验证。研究结果表明:700℃时,T92耐热钢氧化层厚度约为600℃时的13.5倍,氧化层结构为外侧Fe_(3)O_(4)层、内侧FeCr_(2)O_(4)层,氧化层内部主要为C 23 C 6型碳化物;CO_(2)优先吸附于Cr原子(111)表面,当Cr与CO_(2)发生反应后,部分形成游离态的C沉积于氧化层表面,并以离子的形式向内扩散;腐蚀过程主要由离子扩散控制,扩散速率随着温度的升高而增大。该研究为超临界CO_(2)材料抗腐蚀性能评估提供了一种复合分析方法,也为关键高温承压部件材料的遴选及腐蚀寿命预测提供了数据支撑。

电站锅炉深度调峰超温工况下水冷壁腐蚀机理研究

针对电站锅炉工况下水冷壁超温现象导致的水冷壁腐蚀问题,研究了电站锅炉水冷壁T22和12Cr1MoVG在600℃与650℃超温工况下的腐蚀行为及机理。利用分析天平获取两种耐热钢的腐蚀动力学曲线;利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜与能谱分析仪获得腐蚀产物的物相、微观形貌与元素分布,结合腐蚀产物热力学计算分析其演变规律和剥离机理。研究结果表明:深度调峰超温工况下,两种耐热钢的腐蚀动力学曲线在反应初期符合抛物线型规律,之后转变为直线型规律;600℃和650℃下,腐蚀规律转折点时间分别为25 h和4 h,说明温度能够加速耐热钢腐蚀规律转变;耐热钢T22和12Cr1MoVG表面形成的腐蚀产物主要为Fe_(3)O_(4)、FeCr_(2)O_(4)、Fe_(2)O_(3)和FeS;T22和12Cr1MoVG在600℃下的腐蚀层厚度大于650℃工况。耐热钢表面腐蚀产物随着反应的进行发生剥离,甚至部分发生剥落,主要原因归结于硫化物的出现。综合耐热钢腐蚀的质量变化、腐蚀层厚度和腐蚀产物微观形貌成分分布规律,T22的抗腐蚀性能优于12Cr1MoVG。

微波辅助低共熔溶剂浸取回收钴酸锂正极材料的实验研究

传统湿法冶金回收锂电池的过程不仅消耗腐蚀性强酸、反应时间长,且产生二次污染物。使用微波辅助的低共熔溶剂(DES)浸取回收正极材料钴酸锂LiCoO_(2)(LCO)中有价金属,浸取回收过程不仅绿色低污染,且反应速率快、有价金属溶解稳定性好、回收产物纯度较高。同时采用FT-IR、XRD、ICP-MS、SEM和电化学分析方法探究微波辅助DES浸取LCO中有价金属的机理。通过正交实验法得到各个实验因素对有价金属浸取效率的影响程度为DES种类>温度>液固比>时间。根据影响程度采用单因素实验法获得最佳浸取条件为:采用氯化胆碱-草酸在液固比为60 mL/g、温度为180℃、时间为10 min条件下可浸取99.86%Li和99.05%Co,此时Co以更稳定的甲酸钴形式存在。最后,提出一条绿色高效的微波辅助DES回收LCO技术路线,为废旧锂电池中有价金属的回收提供重要的参考方法。

模拟气氛下硫酸露点的腐蚀试验研究

针对我国电站锅炉排烟温度普遍偏高、低温腐蚀严重的问题,选取目前应用较为广泛的抗硫酸露点腐蚀较好的Corten钢、ND钢、316L钢和GR2钢为研究对象,以20号钢和20G钢作为对比材料,分别在壁温为43℃、55℃、65℃、75℃以及85℃下对上述6种钢材进行了72h低温腐蚀试验,并通过电镜和能谱仪对试验结果进行了分析.结果表明:6种钢材的抗腐蚀能力的排序依次为GR2钢>ND钢>316L钢>Corten钢>20G钢>20号钢;ND钢是制造烟气深冷装置的理想材料;在壁温为65℃左右时,ND钢受到的低温腐蚀较轻.

国外电站锅炉耐热钢的一些进展

综合分析了国外电站锅炉耐热钢在试验研究、开发应用方面的一些新的进展情况，并对其在高蒸汽参数发电机组上的应用进行了技术经济分析，对我国大型超临界发电机组耐热钢方面的研究开发和锅炉高温部件的设计选材会有一定的参考价值。

锅炉全生命周期安全高效运行和节能减排

在回顾"十一五"及前期锅炉全生命周期安全高效运行技术成果的同时,指出了我国未来在锅炉材料、设计、制造和运行关键技术的研究展望,并研讨了锅炉安全和节能减排的关系,为锅炉安全和节能减排的可持续发展指出了明确的技术发展方向。

国产T91/P91的深化研究

T91／P91钢是我国发展超临界发电机组的主要候选钢种。对国产化T91／P91钢的深化研究表明：国产化T9llP91钢母材存在蠕变脆化倾向，焊接接头存在强度弱化和早期蠕变失效现象。研究证明：硫（S）是引起国产T91／P91钢晶界弱化和蠕变脆化的主要杂质元素；沪产T91钢中的铝（A1）和川产T91钢中的钛（Ti）等残余元素含量过高造成T91钢中弥散相NbV（C，N）分布不均匀和在钢中体积份额的减少。因此，沪产T91应严格控制A1含量；川产T91／P91应严格控制Ti含量。

新型轴对称内翅管换热过程的数值模拟

采用数值模拟的方法，对新型整体式轴对称不等高内展翅片换热管的管内流动、换热及阻力特性进行了研究，并将模拟结果分别与实验测量值和光管经验公式计算值进行了比较，结果表明：数值模拟结果与实验测量结果和经验公式计算结果符合得较好；新型内翅片管的强化换热效果最好，其换热系数约为光管的1．67～2．27倍，为中心对称翅片管的1．17～1．35倍；内翅片管的阻力系数是光管的1．44～2．20倍，中心对称和新型内翅片管具有基本相同的阻力系数；8翅和10翅新型内翅片管的综合性能参数较优．

氢气燃烧技术及其进展

随着碳减排政策的不断推进,氢气因其高能量密度和低碳排放特性被视为一种理想的能源,并广泛应用于化工原料制备、移动出行、电力生产以及工业和家庭用热等领域,而燃烧是目前氢能利用的重要方式之一。基于此,通过对比氢气与天然气的物理化学特性,详细分析和探讨了氢气燃烧过程中存在的各种类型的回火、热声振荡以及氮氧化物排放超标问题发生的原因和解决方法;而后,概述了氢气催化燃烧和微尺度燃烧在工业脱氢、家庭供热和微机电系统等领域的应用现状和发展方向;最后,结合目前世界各国天然气掺氢燃烧的发展现状和中国天然气管网的相应标准,指出中国发展天然气掺氢燃烧的优势和关键问题,总结了氢气燃烧技术的发展现状与发展趋势。

10Cr9Mo1VNbN铁素体钢的动态断裂韧度

采用标准夏比Ｖ型缺口试样的示波冲击试验获得了１０Ｃｒ９Ｍｏ１ＶＮｂＮ钢的冲击特性和动态断裂韧度，对冲击过程进行了断裂力学分析，并检验了裂纹启裂能量、裂纹扩展能量、总冲击能量、动态断裂韧度之间的相关性。

BHW35 钢中温韧性行为的研究

该文通过对低碳低合金高强度锅炉、压力容器钢板ＢＨＷ３５中温断裂韧度研究发现：该钢在其使用的中温范围内存在韧性劣化现象，进一步的中温ＣＶＮ冲击韧度试验也得到同样的结果。作者采用应变时效理论和ＳＥＭ电镜分析揭示了其韧性劣化的原因。这对指导大型电站锅炉的汽包及大型压力容器的设计、选材及缺陷评定有着重要意义。

国产T91钢管蠕变脆性倾向的微观结构

业已证实，国产T91钢管存在着蠕变脆性倾向，采用TEM和SEM观察方法，对蠕变断裂后的残样进行了微观结构分析，研究成果表明．国产T91钢管的蠕变脆性倾向和可动位错密度的降低，碳化物的祖化和Sb、Bi等有害元素在晶界上偏聚有关。低应力长期蠕变破坏是晶界上的空洞串和微裂纹为主引致的晶间断裂。

我国余热利用现状与技术进展

介绍了我国在工业生产中余热资源利用的基本现状,探讨了各种余热利用技术的进展,分析了水泥窑、工业炉余热利用等方面存在的主要问题,为科学合理地进行余热利用提出了相关建议。

燃煤工业锅炉污染物协同治理关键技术

我国燃煤工业锅炉数量众多,是大气污染物的主要来源之一。燃煤工业锅炉污染物排放标准日趋严格,现有的燃煤工业锅炉污染物治理路线已经难以达到要求,同时由于工业锅炉排烟温度过高导致了严重的能源浪费,由此提出了一种以烟气深度冷却器、低低温静电除尘器、脱硫脱硝除尘一体化塔为核心的"低NOx燃烧+烟气深度冷却器+低低温静电除尘器+脱硫脱硝除尘一体化塔"的燃煤工业锅炉污染物协同治理关键技术路线,在降低排烟损失的同时,可以实现烟尘、SO2、NOx、SO3、Hg及其化合物的高效协同脱除,最终可达到烟尘浓度为20mg/m3、SO2浓度为35 mg/m3、NOx浓度为50 mg/m3、Hg及其化合物浓度为0.05 mg/m3以下的超低排放。实践证明:该技术路线在技术经济可行性上适合我国燃煤工业锅炉领域节能和超低排放发展需求。

富氢燃气锅炉冷凝换热系统及装置的双碳重构设计和优化

富氢燃气将成为双碳时代低碳或零碳社会发展的重要着力点,其燃料掺混与冷凝增效的综合节能降碳潜力可达10%~30%。以燃气冷凝换热系统构建为突破口,通过数据分析发现传统冷凝换热拟合关联式误差来源,通过实验研究揭示富氢燃气锅炉燃烧后烟气中水蒸气冷凝换热过程中蒸发冷凝多因素耦合转移交互作用机制,首次提出多参数冷凝换热装置显热与潜热强化换热数学关联式,并在此基础上提出冷凝换热装置的微元迭代数字设计优化方法,首次实现冷凝换热器数字化精确设计,直接支撑双碳时代富氢燃气锅炉余热冷凝回收节能降碳10%左右的目标。

工业锅炉节能减排现状、存在问题及对策

"十一五"期间,降低单位GDP能耗和减少污染排放已经成为政府宏观调控的重点,全国各工业行业力促节能减排战略的实施。就工业锅炉而言,目前节能减排工作缺乏具体方案和目标,现状不容乐观;尤其在运行状况监测诊断、自动调节和控制以及工业锅炉运行科学管理等方面存在诸多问题。文章旨在探讨工业锅炉节能减排现状、存在问题,并提出应对这些问题的对策,希望对工业锅炉节能减排工作有所警示。