煤气化RSC中灰渣沉积层结构、组成及传热分析

TQ546; 随着热量回收技术在现代煤气化领域的应用,辐射式合成气冷却器(RSC)换热表面的灰渣沉积问题已成为该技术发展的瓶颈.以RSC底部换热面灰渣沉积层为研究对象,通过表征沉积层的形貌、结构及成分,探析灰渣沉积机制及其对水冷壁传热的影响规律.沉积层沿径向方向,分为3个主层:内层是由微米级颗粒构成的薄层;中层为烧结层,整体呈多孔状,微观呈连续块状;内层与中层之间由块状含铁大颗粒连接,连接强度低、易脱落;外层为熔融层,呈致密块状;各主层又分为形貌特点不同的2个子层.各元素含量在沉积层中的分布规律不同:Fe元素呈内高外低的分布特点;S元素从内2层开始大幅降低,与铁的硫化物在还原性气氛下分解有关;...

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Published in煤炭学报 Vol. 46; no. 12; pp. 4045 - 4053
Main Authors 张燕, 乐恺, 张欣茹, 毛炜, 王广, 张礼, 张欣欣
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京科技大学能源与环境工程学院,北京100083 01.12.2021
冶金工业节能减排北京市重点实验室,北京100083
北京航天迈未科技有限公司,北京100176%北京科技大学能源与环境工程学院,北京100083
北京高校节能与环保工程研究中心,北京100083%北京航天迈未科技有限公司,北京100176%北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室,北京100083%北京科技大学能源与环境工程学院,北京100083
Subjects
煤气化;辐射式合成气冷却器(RSC);沉积层;微观结构;传热
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.2021.0182

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Abstract TQ546; 随着热量回收技术在现代煤气化领域的应用,辐射式合成气冷却器(RSC)换热表面的灰渣沉积问题已成为该技术发展的瓶颈.以RSC底部换热面灰渣沉积层为研究对象,通过表征沉积层的形貌、结构及成分,探析灰渣沉积机制及其对水冷壁传热的影响规律.沉积层沿径向方向,分为3个主层:内层是由微米级颗粒构成的薄层;中层为烧结层,整体呈多孔状,微观呈连续块状;内层与中层之间由块状含铁大颗粒连接,连接强度低、易脱落;外层为熔融层,呈致密块状;各主层又分为形貌特点不同的2个子层.各元素含量在沉积层中的分布规律不同:Fe元素呈内高外低的分布特点;S元素从内2层开始大幅降低,与铁的硫化物在还原性气氛下分解有关;Na,K元素在内层富集,中层降低,外层再次增加.外层存在NaCl,KCl晶体颗粒,推测其沉积位置的温度高于其熔点温度、低于其冷凝温度.构建了沉积状态与传热特性关联的计算模型,计算结果表明,内层形成时热流密度下降25％,3层沉积均形成时热流密度下降40％,内层形成时主要热阻是表面辐射换热热阻.研究表明,RSC灰渣沉积防治策略应以抑制内层的形成与增长为主,阻止或延缓中外层的生成;中外层已形成时,可通过诱发层间剪切运动,促使沉积层从连接薄弱处断裂、脱落.
AbstractList TQ546; 随着热量回收技术在现代煤气化领域的应用,辐射式合成气冷却器(RSC)换热表面的灰渣沉积问题已成为该技术发展的瓶颈.以RSC底部换热面灰渣沉积层为研究对象,通过表征沉积层的形貌、结构及成分,探析灰渣沉积机制及其对水冷壁传热的影响规律.沉积层沿径向方向,分为3个主层:内层是由微米级颗粒构成的薄层;中层为烧结层,整体呈多孔状,微观呈连续块状;内层与中层之间由块状含铁大颗粒连接,连接强度低、易脱落;外层为熔融层,呈致密块状;各主层又分为形貌特点不同的2个子层.各元素含量在沉积层中的分布规律不同:Fe元素呈内高外低的分布特点;S元素从内2层开始大幅降低,与铁的硫化物在还原性气氛下分解有关;Na,K元素在内层富集,中层降低,外层再次增加.外层存在NaCl,KCl晶体颗粒,推测其沉积位置的温度高于其熔点温度、低于其冷凝温度.构建了沉积状态与传热特性关联的计算模型,计算结果表明,内层形成时热流密度下降25％,3层沉积均形成时热流密度下降40％,内层形成时主要热阻是表面辐射换热热阻.研究表明,RSC灰渣沉积防治策略应以抑制内层的形成与增长为主,阻止或延缓中外层的生成;中外层已形成时,可通过诱发层间剪切运动,促使沉积层从连接薄弱处断裂、脱落.
Author 张欣欣
乐恺
张欣茹
张礼
王广
毛炜
张燕
AuthorAffiliation 北京科技大学能源与环境工程学院,北京100083;北京航天迈未科技有限公司,北京100176%北京科技大学能源与环境工程学院,北京100083;北京高校节能与环保工程研究中心,北京100083%北京航天迈未科技有限公司,北京100176%北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室,北京100083%北京科技大学能源与环境工程学院,北京100083;冶金工业节能减排北京市重点实验室,北京100083
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Keywords 煤气化;辐射式合成气冷却器(RSC);沉积层;微观结构;传热
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冶金工业节能减排北京市重点实验室,北京100083
北京航天迈未科技有限公司,北京100176%北京科技大学能源与环境工程学院,北京100083
北京高校节能与环保工程研究中心,北京100083%北京航天迈未科技有限公司,北京100176%北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室,北京100083%北京科技大学能源与环境工程学院,北京100083
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