U-GAS粉煤流化床煤气化废水设计及运行实例

针对某化工厂排放的U-GAS粉煤流化床煤气化废水成分复杂、有机物浓度高的特点,采用了预处理-IMC生化处理-臭氧氧化-曝气生物滤池组合工艺。给出了主要构筑物及设计参数,阐述了工程设计技术特点。该工程运行结果表明,在进水CODCr、BOD5、NH3-N的质量浓度分别为500、280、180 mg/L的条件下,出水水质可稳定达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准的要求。

粉煤循环流化床锅炉0~1 mm制粉系统开发与热力计算方法

为实现粉煤循环流化床(powdered coal-circulating fluidized bed,PC-CFB)的0~1 mm给煤,借鉴传统煤粉锅炉制粉系统的设计及计算经验,开发PC-CFB锅炉0~1 mm制粉系统,其特征为采用中速磨煤机制备粉煤,利用气固分配器分离制粉乏气与粉煤的混合物,并设置备用系统以保证系统发生故障时的正常燃料供应。提出0~1 mm制粉系统的热力计算模型,确定磨煤机通风量、干燥剂配比以及干燥剂温度等关键技术指标,预测制粉系统干燥出力,并分析PC-CFB锅炉0~1 mm制粉系统的性能变化规律。研究结果表明:保持磨煤机出力、热风温度不变,在系统允许的范围内降低磨煤机出口温度,有利于降低干燥剂量,提升干燥出力;磨煤机出口温度每降低1℃,制粉系统所需的干燥剂量减少约523 m3/h,干燥出力增加约0.4 t/h。

循环流化床粉煤灰组成与含量对其水化胶凝性能的影响

循环流化床粉煤灰(CFBFA)的组成显著影响其水化胶凝性能,明晰组成和含量对其水化胶凝性能的影响规律有助于进一步阐明CFBFA水化胶凝机制。本文通过力学性能测试、X射线衍射分析、扫描电子显微镜-能谱分析方法,研究了CFBFA的组成与含量对其水化胶凝力学性能、物相组成、微观形貌和元素分布的影响。结果表明:不同组成CFBFA胶砂试块的水化胶凝性能具有差异性,主要与CFBFA中所含铝、硅、钙、硫等含量有关,当铝、硅质量分数超过75%时,CFBFA胶砂试块28 d抗压强度约为38 MPa,铝、硅含量高,有利于胶凝体系形成含水化硅酸钙的致密块体;当钙、硫质量分数超过28%时,CFBFA胶砂试块28 d抗压强度降至14.5 MPa左右,钙、硫含量较高会导致胶凝体系出现不利于强度发展的棒状钙矾石;随着水泥添加质量分数从50%增加到90%,CFBFA胶砂试块28 d抗压强度增加了27.2 MPa, CFBFA胶砂试块的力学性能与水泥添加量呈正相关,这是因为水泥不仅自身可发生水化反应并生成自硬性水化产物,而且能促进CFBFA中铝、硅组分的水化反应。该研究可为CFBFA在建筑材料领域的应用提供参考。

粉煤循环流化床燃烧技术

双碳背景下,作为燃煤发电的重要组成部分,循环流化床(CFB)燃烧技术实现了劣质燃料的高效清洁利用,也是未来参与电网深度调峰的主力。然而,CFB锅炉在负荷调节速率、深度低负荷及低负荷下的NOx排放控制、受热面磨损等方面还有较大改善空间。为此,提出了粉煤循环流化床(Powdered Coal-Circulating Fluidized Bed,PC-CFB)燃烧技术,将燃料粒度由传统的0~10 mm宽筛分分布缩减为0~1 mm的窄筛分分布,在低床存量下实现足够高的循环流率,通过流态调控化学反应,强化低氮燃烧需要的还原性气氛,并为延长细颗粒石灰石在炉内的停留时间提供了保证,同时改善锅炉燃烧性能。更为重要的是,由于燃料粒度降低,化学反应速度即热量释放变化速率得以提高;辅助以循环干预措施,可提高传热率的变化速度,二者综合可以改善负荷变化率。燃料粒度的变化必然导致床料粒度降低,显著改善了深度低负荷能力以及低负荷下的NOx排放炉内控制能力。该思想得到模型验证:当燃料粒度由常规缩减到0~1 mm时,床料粒度大幅降低,稀相区物料悬浮浓度提高,循环流率提高了约27%;炉内还原性气氛得到增强,NOx原始排放浓度降低约35%;循环系统性能的改善可延长细颗粒石灰石在炉内的停留时间,提高脱硫反应效率,在钙硫比、NOx排放相同条件下,降低了SO2原始排放浓度;同时,燃烧效率显著改善,底渣含碳量降低89%、固体不完全燃烧热损失降低52%,表明PC-CFB燃烧技术在增强CFB锅炉运行灵活性、强化低氮燃烧、提升燃烧性能等方面更具优势。

循环流化床粉煤灰特性对重金属赋存迁移的影响研究进展

综述了近年来循环流化床粉煤灰(CFB灰)资源化利用的现状,简要介绍了CFB灰物理化学性质对重金属赋存的影响,重点介绍了CFB灰特殊性质对重金属迁移的影响和限制CFB灰综合利用的因素。分析了CFB灰堆场中潜在的问题,以期为后续污染防治研究提供参考。

烧失量对循环流化床粉煤灰高强陶粒烧结的影响

首先,对烧失量为3%和28%的2种循环流化床粉煤灰(CFB灰)进行混配,得到7种不同烧失量的粉煤灰,与水造粒成生料球,并于1 250℃下烧结制备陶粒;其次,采用压力测试机等设备测试陶粒的抗压强度等物理性能;最后,通过自行搭建的高温原位观察装置,采用SEM、XRD和TG-DSC等方法分析CFB灰烧结过程的固液转变温度、矿相变化及挥发分释放特性等,并总结烧失量对CFB灰陶粒烧结的影响。研究结果表明:当烧失量为5%~8%时,其在CFB灰烧结过程中所提供的热量和气体恰好能使高温陶粒气、液相达到平衡,陶粒表现为先收缩后膨胀;当烧失量为5%时,陶粒内部液相包裹气体,出现均匀微小的闭孔,表面形成光滑釉质层,结构致密,陶粒的抗压强度达到最大值11.6 MPa,属于高强陶粒。当烧失量低于5%时,液相生成较少,陶粒内部松散,外部粗糙,抗压强度低;当烧失量高于8%时,烧结过程中产生过量气体,液相包裹作用弱,导致陶粒内部孔隙过大,且莫来石含量减少,骨架支撑作用弱,陶粒强度降低。

循环流化床粉煤灰/脱硫石膏协同利用制备人造石及其性能研究

固废利用是近年来的研究热点,以循环流化床粉煤灰和脱硫石膏为原料,采用压制成型法制备人造石材成为固废利用的热门。研究了CFB粉煤灰与脱硫石膏的原料配比、成型压力和搅拌方式这三个工艺参数对人造石试块抗压强度的影响。实验结果表明,试块强度受成型压力影响极大,当加水量为32%时,循环流化床粉煤灰与脱硫石膏的最佳原料配比为6∶4,适宜的成型压力为50 MPa,采用振动搅拌方式的效果更佳。

循环流化床锅炉粉煤灰在路基填筑施工中的应用

为探究循环流化床锅炉粉煤灰的工程性能及在公路路基填筑中应用的技术要点,以某国道公路改扩建工程为例,首先,对公路就近火电厂产生的循环流化床锅炉粉煤灰弃渣化学组分、颗粒级配、承载比、干密度及含水率等展开分析;然后,在对路基填筑方案优化后,进行了碾压方案的选用和压实度控制、检测。结果表明,循环流化床锅炉粉煤灰应在最优含水率时击实;因粉煤灰具有较大膨胀性,承载比会随压实度的增加而增大,且远远超出公路路基填筑质量要求,属于较为优质的路基填料,在公路路基填筑施工中具有广阔的应用前景。

振动气固流化床分离低品位粉煤性能

为进一步提高1~6 mm低品位粉煤的分离性能,在致密介质气固流化床中引入振动能量,通过振动能量的传递以及振动与气相的相互作用,可以为干煤选矿提供稳定的流态和均匀的密度分布。研究结果表明,在适宜的操作条件下,1~6 mm大小的低品位粉煤灰分得到较好的分离,降低灰分可获得较高的精煤收率。

U-GAS鼓泡流化床床层高度对工艺操作的影响

根据义马综能公司U-GAS气化炉的操作经验,总结U-GAS鼓泡流化床的建立过程,论述鼓泡流化床床层高低的优缺点,讨论床层高度对工艺操作的影响。

加压粉煤流化床气化技术试验研究

一套日处理５ｔ煤的加压流化床粉煤气化技术试验装置建成并投入试验运行。进行了５种原料的气化试验。试验采用螺旋和喷嘴两种加料方式。气化炉内的灰团聚与灰选择性分离技术相结合使气化灰渣含灰达９０％，煤气冷凝液中无焦油类物质。气化炉产生的煤气供低热值煤气燃烧试验和燃气轮机叶片磨蚀试验之用。介绍了加压流化床气化的工艺试验内容，煤种试验结果及环境特性数据。连续运行试验基本验证了该加压流化床气化系统的工艺可行性、装置可操作性、运行稳定性和操作安全性。

加压灰熔聚流化床粉煤气化技术的研究与开发

建立了一套直径０．２ ｍ ，压力１．５ ＭＰａ， 日处理量３ ｔ～４ ｔ煤的加压灰熔聚流化床粉煤气化试验装置， 在该装置上进行了府谷煤的气化试验． 考察了压力、温度对煤处理量、碳转化率、排灰碳含量、煤气组成等工艺指标的影响， 确定了加压下开工、运行、停车程序． 试验运行验证了工艺的可行性、安全可靠性和设备设计的合理性．

不同激发剂对矸石电厂循环流化床粉煤灰的活化效果

研究了不同激发剂及其掺量对循环流化床(CFB)粉煤灰的活化效果,并分析了其对胶凝材料微观形貌和粉煤灰反应程度的影响。结果表明,8种激发剂对粉煤灰活性均有一定的激发效果,且作用效果随其掺量的增加而增强。综合比较,不同种类激发剂效果由强至弱依次为有机醇胺类、氯盐类、硫酸盐类、碱类,其中三乙醇胺效果最好,与其它激发剂复合时表现出优异的相容性。不同激发剂的有效复合对粉煤灰的激发效果好于单掺激发剂,尤其是三乙醇胺、硫酸钠与氯盐的有机-无机复合对CFB粉煤灰表现出最佳的激发作用。激发剂增加了粉煤灰胶凝材料中水化产物量和结构致密度,并使胶凝材料中粉煤灰3 d、28 d反应程度分别提高1.7百分点和4.1百分点。

华亭粉煤流化床气化

华亭矿粉煤经小型流化床气化炉试烧表明，该煤种较为适合于直接粉煤气化，产气可作为化肥厂的原料气。

粉煤流化床燃烧（PCF—FBC）的热态试验研究

提出了一种新型高效、清洁煤燃烧方法，即粉煤流化床燃烧（ＰＣＦ－ＦＢＣ），并在一个热输入为０．３ＭＷ的试验装置上进行了热态试验研究。该方法全部燃用粉煤，具有粉煤燃烧高效率和流化床燃烧低污染的特点。试验结果表明，炉内平均燃烧温度为１０００℃左右，燃烧效率可达９８％～９９％，ＮＯｘ和Ｎ２Ｏ的排放浓度可分别控制在８０～１５０ｍｇ／ｋｇ和６～１０ｍｇ／ｋｇ；在Ｃａ／Ｓ＝２．５的条件下，脱硫效率为８８％左右。

加压流化床粉煤气化工艺特性研究

介绍了５种不同变质程度煤样在加压流化床气化炉上进行加压气化试验研究结果。对试验物料的流态化冷态测试，选择了合理的操作参数。气化试验比较了５种煤的空气－水蒸汽、氧气－水蒸汽及富氧条件下的气化行为，并考察了压力、汽／氧比值及氧气浓度等因素对流化床气化工艺特性的影响。

流化床气相沉积法纳米修饰粉煤灰及其早期水化特征

分别采用NaOH和Na2SO4饱和溶液为改性材料，利用流化床气相沉积（FBR—VD）方法对粉煤灰（FA）颗粒进行表面修饰．通过水泥净浆和砂浆试验，测试分析FBR—VD方法对FA火山灰活性、水泥净浆需水比和砂浆流动度的影响；通过水化热试验考察不同改性方法对水泥净浆、砂浆早期水化程度的影响；通过扫描电镜及能谱分析（SEM—EDS）研究不同改性材料对粉煤灰颗粒的修饰效果及其火山灰反应机理．结果表明：FBR—VD方法能够将改性材料的纳米微粒修饰于FA表面，相比直接掺加改性材料，经FBR—VD方法修饰的FA掺入水泥后，其净浆、砂浆早期活性指数提高59／6～10％；水化热测试结果印证了水泥净浆强度的变化规律，NaOH主要通过促进水泥的水化产物聚集在FA颗粒表面来提高其与水泥石结构的结合力，Na2SO4则通过锚固于FA表面的晶体，增加其与周围水泥石结构的摩擦力，同时促进水泥的水化并吸附较多的水化产物，即通过物理与化学的双重作用来提高其火山灰活性．

粉煤流化床燃烧中N_2O排放与控制

粉煤流化床（PC－FB）是一项燃烧效率高，同时实现炉内脱硫、低NOx和N2O排放的新型高效、清洁煤燃烧技术在一座0．3MW的试验台上，系统而详细地研究了其N2O的排放与控制特性，主要研究内容包括：各层二次风份额（R2i％）及悬浮空间燃烧区（FCZ）的温度分布与炉内N2O浓度分布的关系；床层温度Tb、烟气氧浓度、二次风率（R2％）、FCZ内烟温Tf、钙流比（Ca／S）对其N2O排放的影响．

流化床气相沉积法改性粉煤灰及其水化特征

采用流化床气相沉积法,将NaOH,Na_2SO_4等改性材料进行雾化,沉积于粉煤灰颗粒表面.采用扫描电子显微镜(SEM)及傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析了改性材料结晶特征及其对粉煤灰的溶蚀机理,测试并分析了改性粉煤灰-水泥净浆、改性粉煤灰-水泥砂浆的强度发展,同时通过SEM,X射线衍射(XRD)研究了改性粉煤灰-水泥净浆水化进程.结果表明:NaOH可以与粉煤灰发生溶蚀反应,使其中的Si—O键断裂,粉煤灰的水化活性得以提高;Na2SO_4在粉煤灰表面晶粒尺寸更小、分布更均匀,并能在水化过程中存留于粉煤灰表面,促进了粉煤灰及其附近水泥熟料的水化;采用流化床气相沉积法,上述两种改性材料均可提高粉煤灰颗粒与水泥基体的锚固力,促进水泥石强度发展;当NaOH和Na2SO_4掺量(质量分数)分别为0.23%,1.17%时,水泥净浆和砂浆强度显著提高,并高于同等掺量下用传统化学激发法制备的水泥净浆和砂浆强度.

循环流化床锅炉脱硫灰和普通粉煤灰的特性研究

分析研究了循环流化床锅炉脱硫灰和普通粉煤灰的化学组成、矿物相组成和热行为等。研究结果表明,脱硫灰烧失量大,CaO含量高,其主要晶相为石英、方解石和硬石膏,还有少量莫来石,玻璃相含量较少。普通粉煤灰的主要晶相为莫来石和石英相。扫描电镜观察,普通粉煤灰主要以球形玻璃微珠为主,球形微珠表面光滑。脱硫灰则以不规则形状的颗粒为主,几乎无球形颗粒。两种粉煤灰的红外光谱分析和差热分析也表现出明显差异,主要归因于脱硫灰中大量存在的硬石膏和方解石。