發(fā)布時間：2023-04-29 04:33

　　隨著我國經濟的長期持續(xù)快速發(fā)展,能源與環(huán)境問題日益嚴重,節(jié)能減排已成為我國目前面臨的主要問題之一,鋼鐵企業(yè)作為能源、資源密集型企業(yè),是我國的耗能大戶,煉鐵工序的能耗約占鋼鐵企業(yè)總能耗的60%,在鋼鐵企業(yè)的節(jié)能降耗中具有舉足輕重的地位,盡管近年來隨著TRT、CDQ等一系列技術的使用,煉鐵工序能耗已有了較大改善,但是到目前為止含有大量高溫顯熱的高爐熔渣的余熱卻沒有得到有效的回收利用,熱量回收幾乎為零,隨著節(jié)能減排形勢的日益嚴峻,迫切需要新技術的出現來對高爐熔渣的余熱進行有效的回收利用。本文從我國節(jié)能減排、鋼鐵企業(yè)余熱余能利用及我國的能源結構現狀出發(fā),兼顧我國煤氣化技術的發(fā)展,緊密圍繞鋼鐵企業(yè)冶金熔渣余熱余能回收、富CO2煙氣再資源化及鋼鐵企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的客觀要求,提出了高爐渣余熱回收及碳資源協同減排應用技術路線,并開展了相關基礎研究,其主要研究結果如下：(1)提出了高爐渣余熱回收及碳資源協同減排應用系統,該系統主要由熔渣熱載體氣化爐、轉杯粒化系統、顆粒熱載體氣化爐及余熱鍋爐四部分組成,該系統將高爐渣的高溫顯熱轉化為化學熱儲存起來,可實現熔態(tài)冶金渣和固體顆粒冶金渣的余熱余能回收利用,最終渣粒...

【文章頁數】：197 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 文獻綜述
    1.1 課題的背景及意義
        1.1.1 鋼鐵企業(yè)的余熱余能資源和CO₂排放情況
        1.1.2 鋼鐵企業(yè)的余熱余能利用情況
        1.1.3 鋼鐵企業(yè)的CO₂排放情況
    1.2 高爐渣余熱余能回收利用現狀
        1.2.1 物理熱回收法
        1.2.2 化學熱回收法
        1.2.3 直接熱-電回收法
    1.3 不同余熱回收方式的比較及新系統的提出
    1.4 CO₂氣氛下煤氣化反應研究現狀
        1.4.1 不同參數對煤焦氣化反應的影響
        1.4.2 CO₂氣氛下煤焦的氣化反應機理和模型
    1.5 本文的主要研究內容
第2章 系統熱力學分析及優(yōu)化設計
    2.1 系統熱力學分析方法
        2.1.1 焓分析法
        2.1.2 火用分析法
    2.2 高爐渣余熱回收系統熱力學分析
        2.2.1 高爐渣余熱回收系統分析方法
        2.2.2 高爐渣余熱回收系統分析模型
    2.3 高爐渣余熱回收系統熱力學分析結果及討論
        2.3.1 高爐渣余熱物理回收法
        2.3.2 高爐渣余熱化學回收法
    2.4 本章小結
第3章 高爐熔渣熱載體氣化反應動力學及模型研究
    3.1 實驗裝置及方法
        3.1.1 實驗裝置
        3.1.2 實驗樣品
        3.1.3 實驗流程及實驗程序設定
        3.1.4 實驗工況
    3.2 數據處理及動力學分析
        3.2.1 碳轉化率的計算
        3.2.2 反應動力學分析
    3.3 結果與討論
        3.3.1 氣化反應溫度的影響
        3.3.2 升溫速率的影響
        3.3.3 高爐渣的影響
        3.3.4 煤種的影響
        3.3.5 高爐渣中組分的影響
    3.4 動力學模型建立
        3.4.1 動力學機理函數的確定
        3.4.2 氣化反應動力學參數求解
        3.4.3 熔渣熱載體煤氣化反應動力學方程
    3.5 本章小結
第4章 熔渣熱載體氣化反應熱態(tài)實驗研究
    4.1 原料及實驗儀器
        4.1.1 實驗原料
        4.1.2 實驗儀器設備
    4.2 熔渣熱載體煤氣化實驗系統
        4.2.1 給料系統
        4.2.2 主反應器
        4.2.3 實驗調試過程關鍵參數確定
        4.2.4 實驗步驟
    4.3 實驗工況
    4.4 氣化指標
    4.5 實驗結果及討論
        4.5.1 煤種的影響
        4.5.2 粒度的影響
        4.5.3 氣化反應溫度的影響
        4.5.4 化學當量比CO₂-C的影響
        4.5.5 氣流速度的影響
    4.6 本章小結
第5章 高爐渣固體顆粒熱載體氣化反應動力學及模型研究
    5.1 實驗裝置及方法
        5.1.1 實驗裝置及樣品
        5.1.2 實驗流程及實驗程序設定
        5.1.3 實驗工況
    5.2 數據處理及動力學分析
        5.2.1 碳轉化率的計算
        5.2.2 反應初始溫度的確定
        5.2.3 反應動力學分析
    5.3 結果與討論
        5.3.1 氣化起始溫度的測定
        5.3.2 氣化反應溫度的影響
        5.3.3 高爐渣的影響
        5.3.4 煤種的影響
        5.3.5 高爐渣組分的影響
    5.4 動力學模型建立
        5.4.1 動力學機理函數的確定
        5.4.2 氣化反應動力學參數求解
        5.4.3 顆粒渣熱載體煤氣化反應動力學方程
    5.5 本章小結
第6章 顆粒渣熱載體氣化反應熱態(tài)實驗研究
    6.1 原料及實驗儀器
        6.1.1 實驗原料
        6.1.2 實驗儀器設備
    6.2 顆粒渣熱載體煤氣化實驗系統
        6.2.1 實驗步驟
        6.2.2 實驗工況
    6.3 氣化指標
    6.4 實驗結果及討論
        6.4.1 氣化反應溫度的影響
        6.4.2 氣流速度的影響
        6.4.3 粒度的影響
        6.4.4 煤種的影響
    6.5 本章小結
第7章 高爐渣余熱回收及碳資源協同減排系統工藝計算
    7.1 系統工藝計算原理
        7.1.1 質量守恒
        7.1.2 能量守恒
    7.2 系統工藝計算方法
    7.3 系統工藝計算結果
        7.3.1 氣化劑為CO₂時工藝計算結果
        7.3.2 氣化劑為石灰窯煙氣時工藝計算結果
    7.4 系統熱力學完善度評價
        7.4.1 氣化劑為CO₂時系統熱力學完善度評價
        7.4.2 氣化劑為石灰窯煙氣時系統熱力學完善度評價
    7.5 本章小結
第8章 結論
參考文獻
致謝
攻讀學位期間參與科研及發(fā)表論著



本文編號：3805174