煤气化细灰理化性质及其电磁波吸收性能

煤气化技术作为煤炭清洁利用的主要途径之一在中国得到快速发展,细灰是煤气化过程中不可避免产生的新型固体废物。国家对绿色、清洁生产和发展循环经济逐步推行,细灰的资源化利用和无害化处理技术成为实现煤气化技术环保效益和经济效益兼得的关键所在。以煤气化细灰为研究对象,对细灰进行干燥、球磨预处理得到中位径为2μm的样品,利用XRD、Raman、SEM、TEM和XPS等分析测试技术对其晶体结构、微观形貌、组成、分子构造和元素化学态进行表征,并测试了细灰电磁波吸收性能。结果表明:细灰中含有部分石墨化的碳和单质铁,具有较完整的孔隙结构,这为其作为电磁波吸收材料提供了可能性;细灰/石蜡吸波剂在较薄厚度下同时表现出较宽的有效吸收带宽和一定强度的反射损耗,当匹配厚度为1.7 mm时,该吸波剂在15.6 GHz时达到最小反射损耗值,为-17.6 dB,此时有效吸收带宽(反射损耗值≤-10 dB)达到4.2 GHz。此外,雷达散射截面模拟结果表明:该吸波涂层能有效降低完美导体基板的电磁波散射。

预燃室燃烧器煤气化细灰混烧特性和数值模拟研究

煤气化细灰(CGFA)通常作为固体废物填埋处理,不仅对环境有害,而且会损失大量的能量。采用SEM、拉曼、热重分析仪(TGA)研究了CGFA理化结构和着火、燃尽行为。利用激光多普勒相位测速仪器(PDA)测量工具研究了预燃室燃烧器气固流动特性,CFD数值模拟数据与PDA测量气固流动数据吻合。在0.3 MW预燃室燃烧器煤粉锅炉上,对不同掺混比的CGFA混烧进行了数值研究。CGFA为多孔结构,表面粗糙且孔隙发达。CGFA的石墨化程度低于褐煤煤焦和生物质焦。TGA结果表明CGFA与无烟煤具有相似的燃烧反应性、动力学和着火行为,因此CGFA燃烧模型采用无烟煤燃烧模型。CFD模拟结果表明,CGFA在0.3MW预燃室燃烧器煤粉炉内共燃是可行的。结合NO_(x)排放、炉温和燃尽率,CGFA掺混比例在30%最为合适。

多喷嘴对置式水煤浆气化细灰的润湿特性

采用Washburn毛细管上升法测定了5种不同粒径分布的多喷嘴对置式水煤浆气化细灰的接触角,分析了水煤浆气化细灰的表面基团、无机矿物质晶体质量分数和结晶度等物理化学性质对细灰润湿特性的影响规律。结果表明:多喷嘴对置式水煤浆气化细灰的接触角整体上随着细灰颗粒粒径的增大而减小,但不严格随粒径单调变化,除粒径之外接触角还受其他物理化学性质的影响;以Si-O-Si和-OH为主的表面基团、以石英为主的无机矿物质和粒径是影响颗粒润湿特性的主要因素,三者含量的增加均有利于颗粒润湿性的增强;红外光谱图中Si-O-Si和-OH表面基团峰面积与煤气化细灰接触角之间存在较好的线性关系。