铁、钙氧化物对含油污泥热解特性的影响

油泥中铁、钙无机物含量较高,对热解产物分布和石油烃脱除的影响不容忽视。采用固定床热解装置,研究了铁、钙氧化物对油泥热解特性的影响。结果表明:当油泥高于500℃热解时,Fe_(2)O_(3)不仅使热解气体中CO和CO_(2)增多,还增加了热解油中芳香烃的含量;CaO促进了热解油中长链烃的形成,使热解气体中H2、CH4和C2H4占比增加;在500℃分别添加质量分数为10%的Fe_(2)O_(3)和CaO时,残渣中石油烃质量分数分别下降到1.87%和1.94%。

基于煤颗粒−结合水复合相的水煤浆导热系数预测模型

水煤浆气流床气化是目前大型先进煤气化技术之一,提升水煤浆气化效率有助于推动煤炭清洁高效利用。水煤浆预热技术被认为是提高煤气化能源利用效率的关键技术之一。目前,复杂液固悬浮液导热系数的变化规律和内在机理仍未被完全认识。导热系数是介质流动换热的重要基础参数,表征着其在稳态导热过程的导热能力。利用瞬态热线法测定不同温度下相同质量分数水煤浆的导热系数,实验结果表明:温度越高,导热系数越高。在室温下测定不同质量分数下水煤浆的导热系数,实验结果表明可以分为2个阶段:质量分数从51%增大到58%时为下降区,导热系数快速下降,由0.401 W/(m·K)降至0.358 W/(m·K);而质量分数继续增加,从58%到67%时为恒定区,导热系数基本保持在0.358 W/(m·K)。基于实验结果,综合考虑平行模型、麦克斯韦模型、广义自洽模型等复合材料模型,提出煤颗粒−结合水复合的水煤浆导热系数平行预测模型。水煤浆中的水分包含自由水和结合水,结合水会和煤颗粒形成煤颗粒−结合水复合相,将水煤浆视为复合相和自由水相组成的两相复合材料。在下降区,随着煤颗粒质量分数的增加,自由水相减少,复合相不变,水煤浆导热系数快速降低;在恒定区,随着煤颗粒质量分数的进一步增加,复合相中的结合水量减少,但复合相的导热系数基本维持稳定。

污泥对高灰熔融温度煤灰熔融特性调控机制

我国高灰熔融温度煤储量巨大,灰中硅铝含量高,而部分污泥中碱性氧化物含量高,将其与高灰熔融温度煤共气化为高灰熔融温度煤灰熔融特性的调控提供了可能。研究了城市污泥(CS)和制药污泥(ZY)对高灰熔融温度焦作煤(JZ)灰熔融特性的影响。结果表明:向JZ灰中添加CS灰和ZY灰均可降低其灰熔融温度,添加ZY灰对JZ灰熔融温度降低效果更明显;CS灰和ZY灰的添加比例分别为15%和10%时,2种混合灰的流动温度降至1380℃以下,满足气流床气化液态排渣要求。CS灰CaO含量高,ZY灰Fe_(2)O_(3)含量高,随污泥灰添加,CS灰中CaO与Al_(2)O_(3)和SiO_(2)反应生成的钙长石增多,其与石英发生共熔导致液相含量增加降低了灰熔融温度;弱还原气氛下JZ-ZY灰中Fe 3+被还原为Fe 2+,并使生成的铁尖晶石等铁系矿物质增多,低熔点铁尖晶石在低温下熔融及铁系矿物质与其他物质发生的低温共熔降低了JZ灰熔融温度。污泥灰添加比例相同时,与JZ-CS灰相比,JZ-ZY灰中理论固相含量更低;晶相衍射峰强度和数量更低;1500℃时,ZY灰占比25%的混合灰达到全液相状态,而CS灰占比25%的混合灰中仍有部分莫来石。摩尔离子势α与2种混合灰的特征温度均呈线性正相关。JZ-ZY灰的α降幅更大,因此JZ-ZY灰熔融温度降低更明显。

预分选汽车破碎残余物热解特性及其动力学分析

我国每年产生的汽车破碎残余物(automobile shredder residue,ASR)数量巨大,亟需无害化处理和资源化利用。固废热解过程因产生的二次污染物少,且产品利用价值高,逐渐成为研究的热点。针对某报废汽车生产线产生的5种典型预分选ASR物料,在固定床反应器中考察了温度(500~900℃)和物料种类对ASR热解三相产物组成、热解焦微观结构及重金属分布规律的影响,通过热重(TG)分析ASR从常温到900℃热失重过程,并采用分布式活化能(DAEM)法计算其热解动力学。结果表明,ASR热解主要发生于200~500℃范围内,热解反应活化能为17.39~195.21 kJ·mol^(-1)。提高热解温度,ASR样品可产生更多热解气,且H_(2)、CO和CH_(4)等成分占比增加,焦油产生量减少,同时促进焦油二次裂解以及组分向苯环化转化。红外和拉曼光谱分析表明,热解温度升高,热解焦中主要发生-OH、-CH_(3)、-C=C-以及-COOH等分子基团的脱除,不同ASR热解焦ID1/IG值在3.77~6.57内,石墨化程度增大,热解焦中重金属分布受温度和物料种类影响显著。本研究结果可为开发ASR热解技术提供参考。