检索结果-内蒙古大学图书馆

化工进展 2025年第2期44卷 706-716页

作者：王思懿许建良代正华武国义王辅臣华东理工大学上海煤气化工程技术研究中心上海200237 新疆大学化工学院新疆乌鲁木齐830046 兰州兰石重型装备股份有限公司甘肃兰州730300

多晶硅是光伏领域太阳能电池板的关键材料,改良西门子法是制备多晶硅的常用方法,其核心设备为还原炉。还原炉结构复杂,炉内包含复杂的物理化学现象。为了研究多晶硅气相沉积特性,本文建立了一个12对棒的反应器模型,耦合气相反应及表面... 详细信息

多晶硅是光伏领域太阳能电池板的关键材料,改良西门子法是制备多晶硅的常用方法,其核心设备为还原炉。还原炉结构复杂,炉内包含复杂的物理化学现象。为了研究多晶硅气相沉积特性,本文建立了一个12对棒的反应器模型,耦合气相反应及表面反应机理,详细讨论了不同条件下的速度、温度、硅沉积速率分布。采用响应面法耦合入口速度和温度两个变量探究其对硅平均沉积速率以及原料转化率的综合影响。结果表明,较高的入口速度和温度有利于提高传热传质速率,提高硅平均沉积速率。温度为该过程的主要影响因素且在低温区域影响显著。由于入口速度提高,原料转化率降低,兼顾平均沉积速率(≥10μm/min)和原料转化率(≥10%)的影响,预测最佳工艺条件温度为1460~1500K、入口速度为25~36m/s。

关键词：多晶硅化学气相沉积传热计算流体力学优化

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基于ReaxFF的神府煤的分子模型构建及热解特性模拟研究

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化学工程 2025年第1期53卷 54-59页

作者：司徒友珉朱云锋韩晨许建良沈中杰代正华刘海峰华东理工大学上海煤气化工程技术研究中心上海200237 云南大为制氨有限公司云南曲靖655331

基于热解的煤炭分级分质利用是煤炭清洁高效利用的重要途径之一。通过多种仪器分析和表征,构建由5 450个原子组成,相对分子质量达到40 500的神府煤分子体系,并使用反应分子动力学进行热解过程模拟。研究表明:神府煤的有机结构骨架中芳... 详细信息

基于热解的煤炭分级分质利用是煤炭清洁高效利用的重要途径之一。通过多种仪器分析和表征,构建由5 450个原子组成,相对分子质量达到40 500的神府煤分子体系,并使用反应分子动力学进行热解过程模拟。研究表明:神府煤的有机结构骨架中芳香碳在总碳中质量占比最大,其脂肪碳结构中含有大量分支结构。热解模拟结果显示,随着模拟温度的升高,半焦收率先减少再增加,焦油收率变化趋势与之相反,热解气收率则随着温度的升高而升高,在2 600 K时趋于稳定。在较低温度区间内,升高温度有助于碳元素从半焦向焦油和热解气中迁移;在全温度段内,氢、氧元素主要迁移至热解气中。

关键词：分子动力学模拟正则系综煤热解

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秸秆类生物质的粉碎特性研究

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化工学报 2025年

作者：陆昕晟郭晓镭王世丞陆海峰刘海峰华东理工大学上海煤气化工程技术研究中心煤液化气化及高效低碳利用全国重点实验室

在生物质气流床气化工艺中，在非烘焙状态下实现原始生物质的高效、低能耗细粉制备是提高生物质气化效率的有效途径之一。研究了五种常见秸秆（玉米、芝麻、小麦、棉花和芦苇）在不同水分含量（0.3% ～ 15.3%）和筛网尺寸（1.0 mm、1.5... 详细信息

在生物质气流床气化工艺中，在非烘焙状态下实现原始生物质的高效、低能耗细粉制备是提高生物质气化效率的有效途径之一。研究了五种常见秸秆（玉米、芝麻、小麦、棉花和芦苇）在不同水分含量（0.3% ～ 15.3%）和筛网尺寸（1.0 mm、1.5 mm和2.0 mm）下的锤磨粉碎特性。实验结果表明，水分含量、筛网尺寸和秸秆种类对秸秆粉碎的比能耗和产物粒度影响显著。随着水分含量减小，比能耗降低43.4% ～ 61.6%，最高可以减小至36.9 kW·h/t；同时产物粒径参数d90降低了3.9% ～ 22.4%。相同水分下，1mm筛网比能耗比2mm筛网增加39.0% ～ 170.0%。机械力学测试表明，水分降低使得秸秆的抗剪强度减小12.4% ～ 17.1%，杨氏模量增大1.7% ～ 9.0%，从而导致粉碎机制由塑性变形向脆性断裂转变是能耗降低的关键原因。另一方面，填充于纤维素构架中的木质素强化了秸秆的机械力学强度：棉花秸秆和芦苇的木质素含量约为其余三种秸秆的2倍，所以相同水分下棉花秸秆和芦苇粉碎的比能耗总是高于其他三种秸秆。以小于1 mm粒度的单位质量粉体比能耗为基准，发现2.0 mm筛网的有效比能耗相比于1.0 mm筛网Et减小21.1% ～ 55.5%。建立了基于水分含量和粒度的比能耗预测模型，误差为±15%。

关键词：生物质秸秆粉碎能耗水分含量机械性能

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脱油沥青进料的气化炉火管废锅中动态灰分沉积与传热特性的数值模拟

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华东理工大学学报(自然科学版) 2025年第2期51卷 175-186页

作者：姚惟譞韩洋代正华许建良梁钦锋王辅臣华东理工大学资源与环境工程学院上海煤气化工程技术研究中心上海200237 新疆大学化工学院乌鲁木齐830046

为探究脱油沥青气化工艺中火管式废热锅炉的结垢问题,针对脱油沥青特殊的灰分组成和进出口温差较大的场景,采用计算流体力学(CFD)方法,结合熔融液相比例模型、临界速度模型与脱落模型,将整根火管划分为A~G共7个管段,模拟了工业火管锅炉... 详细信息

为探究脱油沥青气化工艺中火管式废热锅炉的结垢问题,针对脱油沥青特殊的灰分组成和进出口温差较大的场景,采用计算流体力学(CFD)方法,结合熔融液相比例模型、临界速度模型与脱落模型,将整根火管划分为A~G共7个管段,模拟了工业火管锅炉中单根火管的灰分沉积分布、沉积表面温度和出口温度的变化,并讨论了合成气入口流量的相关影响。结果表明,火管废锅中的灰分沉积主要集中在A、B管段,在A、B段连接处出现的最大灰分沉积厚度为6.37 mm。灰分沉积后总传热效率仅降低0.88%,但各管段传热效率变化显著。考察合成气流量的影响时,发现合成气出口温度与合成气流量呈正相关。将合成气流量(以操作工况28.9 m/s为基准,设置入口气速为操作工况的80%、90%、100%、110%和120%,全文以此表示合成气流量)由80%增加到120%,火管末端G段的出口温度仅由590.51 K增加到605.56 K,可采取增加合成气流量方式提高蒸气产量。但随着合成气流量增加,除A段管壁温度降低外,B~G段管壁温度均随之升高。在合成气流量为120%的条件下,温度最高的B、C段的管壁温度分别为756 K和768 K,接近材质最高工作温度773 K,不利于锅炉运行的稳定性。

关键词：废热锅炉螺旋异径火管传热数值模拟动态仿真

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颗粒尺度对CaO颗粒团簇水合反应的传质影响

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华东理工大学学报(自然科学版) 2025年第1期51卷 1-9页

作者：顾屹仕沈中杰袁鼎轩程玉祥王景效吕凤万大阳高永川段乐章刘海峰华东理工大学国家能源煤气化技术研发中心上海200237 上海市煤气化工程技术研究中心上海200237 瑞切尔石化工程(上海)有限公司上海200233 洛阳瑞昌环境工程有限公司河南洛阳471003

传质是影响Ca(OH)_(2)/CaO热化学储热体系能量存储与释放的关键因素。本文考察了3种不同粒径(100、50、25μm)的CaO颗粒团簇在水合过程中的粒径、比表面积和孔隙率等尺度效应对传质效率的影响。在水合阶段,相比于水合反应前,不同粒径Ca... 详细信息

传质是影响Ca(OH)_(2)/CaO热化学储热体系能量存储与释放的关键因素。本文考察了3种不同粒径(100、50、25μm)的CaO颗粒团簇在水合过程中的粒径、比表面积和孔隙率等尺度效应对传质效率的影响。在水合阶段,相比于水合反应前,不同粒径CaO颗粒团簇的粒径减小、比表面积增大、孔隙率降低,原先离散的CaO颗粒由于尺度效应更易聚集成团簇,阻碍了传质效率。与初始状态(t=10 min)相比,在反应后期(t=50 min),随着水合转化率的提高,3种不同粒径(100、50、25μm)的CaO颗粒其团聚作用力分别降低了27.01%、32.62%和42.61%,气体有效扩散率分别下降了14.24%、12.40%和11.09%,表观反应速率分别降低了78.99%、76.80%和76.20%。小粒径颗粒虽然更易聚集成团簇,但是由于小粒径颗粒具有较高的气体有效扩散率,加强了反应过程中的传质效率,因此表现出更高的水合能力。本文基于随机孔隙模型修正和量化了颗粒间团聚行为与气体有效扩散率对表观反应速率的协同影响。

关键词： CaO 颗粒尺度水合反应气体有效扩散率团聚行为

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煤质对水煤浆导热系数的影响研究

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煤质技术 2025年第2期40卷 61-66页

作者：常家瑞刘卫东刘彬超赵辉华东理工大学国家能源煤气化技术研发中心上海煤气化工程技术研究中心上海200237 哈尔滨锅炉厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150046

煤气化是煤炭清洁高效利用的重要途径,水煤浆预热是提高煤气化能源利用效率的关键之一,基于导热系数是介质流动换热的重要基础参数且表征着其在稳态导热过程的导热能力,针对我国煤炭多样品种的煤质对水煤浆导热系数的影响研究具有现实... 详细信息

煤气化是煤炭清洁高效利用的重要途径,水煤浆预热是提高煤气化能源利用效率的关键之一,基于导热系数是介质流动换热的重要基础参数且表征着其在稳态导热过程的导热能力,针对我国煤炭多样品种的煤质对水煤浆导热系数的影响研究具有现实意义。结合水煤浆样品制备,利用瞬态热线法测定不同煤质的导热系数,通过红外光谱、元素分析、XRD,研究煤质对水煤浆导热系数的影响,探究其灰分及石墨化程度对水煤浆导热系数的定量化关系。结果表明:在相同实验条件下煤浆导热系数与煤颗粒导热系数比值在1.2左右。煤质对煤的导热系数有显著影响,其中灰分和碳的石墨化程度是关键指标,灰分越高的煤种所制备的煤浆导热性能越高;原料表征石墨化程度的特征峰越强,石墨化程度越高,浆体导热性能越强。

关键词：水煤浆导热系数煤质石墨化程度灰分瞬态热线法特征峰定量化关系

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双出口分级气流床气化炉内颗粒速度和浓度分布

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化工学报 2022年第10期73卷 4355-4365页

作者：朱华兴王景效许建良代正华刘海峰华东理工大学上海煤气化工程技术研究中心上海200237

煤炭分级利用是煤炭高效低碳利用的主要途径之一,提出一种同时制备热解气和合成气的分级气流床气化炉,炉体上部为煤热解室,下部为煤焦气化室。采用PV6M颗粒测速仪对气化炉内固体颗粒的速度和浓度分布进行测量,并运用CFD软件对气化炉内... 详细信息

煤炭分级利用是煤炭高效低碳利用的主要途径之一,提出一种同时制备热解气和合成气的分级气流床气化炉,炉体上部为煤热解室,下部为煤焦气化室。采用PV6M颗粒测速仪对气化炉内固体颗粒的速度和浓度分布进行测量,并运用CFD软件对气化炉内气固两相流场进行模拟。结果表明,在射流发展区域与射流碰撞后的折射流发展区域,颗粒速度较高;边壁区域颗粒速度较低且出现回流现象。在惯性和气流曳力作用下,热解室内大部分颗粒自流进入气化室。热解室上部径向颗粒浓度中心高边壁低;气化室下部径向颗粒浓度中心低边壁高。热解室与气化室进气量比、喷嘴角度及颗粒直径等对气化炉出口颗粒流出量分配有重要的影响。热解室进气量增大,颗粒从热解室出口流出占比先减小后增大;热解喷嘴偏转角与颗粒Stokes数增大,颗粒从热解室出口流出占比减小。

关键词：分级气化热解气固两相流数值模拟

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复杂流道结构料仓的下料流率预测

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化工学报 2020年第3期71卷 974-982页

作者：孙栋陆海峰曹嘉琨吴雨婷郭晓镭龚欣华东理工大学上海煤气化工程技术研究中心上海200237

在实验室搭建的有机玻璃料仓下料平台上,分别以自由流动粉体玻璃微珠和黏附性粉体煤粉和聚氯乙烯为实验介质,针对无改流体(No-In)、封闭改流体(Con-In)和开放改流体(Ucon-In)三种情况所形成的不同流道结构,开展了粉体料仓下料及其流率... 详细信息

在实验室搭建的有机玻璃料仓下料平台上,分别以自由流动粉体玻璃微珠和黏附性粉体煤粉和聚氯乙烯为实验介质,针对无改流体(No-In)、封闭改流体(Con-In)和开放改流体(Ucon-In)三种情况所形成的不同流道结构,开展了粉体料仓下料及其流率建模研究,定量分析了改流体对粉体下料流率的促进作用,对比给出了玻璃微珠、煤粉和聚氯乙烯在不同流道结构料仓内的下料特性。研究表明,改流体的引入有利于提高料仓下料流率,Con-In促进流动效果最明显,对于流动性弱的煤粉,下料流率提升幅度达到最大的58%。基于剪切摩擦区的概念,提出流率校正因子F对最小能量理论方程进行了修正,将理想的料仓下料模型拓展至实际下料过程。进一步,对于Con-In,根据流道结构特征结合对粉体的受力分析,修正了模型中的锥角项;对于Ucon-In,基于粉体下料流动竞争机制,提出分阶段下料模式并关联了内层和夹层的下料流率,最终建立了复杂流道结构料仓的下料流率预测模型。该模型综合考虑了粉体物性、下料流型和流道结构的影响,可有效预测自由流动粉体和黏附性粉体流经传统料仓(No-In)和改流体料仓(包括Con-In和Ucon-In)的粉体下料流率,且预测偏差<10%。

关键词：粉体料仓下料流率流道结构改流体

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城市生活垃圾灰渣的熔融和黏温特性研究

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燃料化学学报（中英文） 2023年第3期51卷 405-414页

作者：洪千惠刘霞吴昊李萌唐龙飞陈雪莉华东理工大学上海煤气化工程技术研究中心上海200237

城市生活垃圾灰渣的熔融及黏温特性对其固定床熔渣气化炉的优化设计和操作具有重要指导意义。本文分析了上海老港垃圾(LG)和扬州成型垃圾(YZ)的灰成分特征,利用高温热台显微镜、X射线衍射仪(XRD)及FactSage模拟探究了垃圾灰的熔融机制,... 详细信息

城市生活垃圾灰渣的熔融及黏温特性对其固定床熔渣气化炉的优化设计和操作具有重要指导意义。本文分析了上海老港垃圾(LG)和扬州成型垃圾(YZ)的灰成分特征,利用高温热台显微镜、X射线衍射仪(XRD)及FactSage模拟探究了垃圾灰的熔融机制,同时结合高温黏度计、扫描电镜-能谱分析仪(SEM-EDS)和XRD分析晶体矿物质生成对灰渣黏度变化的影响。结果表明,两种生活垃圾灰的硅铝比均较高,但铝钙含量差异较大。YZ灰流动温度比LG灰约高150℃,与LG灰中形成易低温共熔的硅灰石,而YZ灰在高温下仍存在石英及尖晶石有关。两种灰渣的熔融均符合“熔融-溶解”机制,且随温度升高均经历收缩、熔融和扩散过程。两条黏温曲线均呈现玻璃渣的特征,但YZ灰的黏度增长较快,与其降温过程产生长条状钙长石晶体有关。以YZ为气化原料需较高的排渣温度,而LG灰的熔融特性和黏温特性均较好,应用此原料气化炉可操作温度范围大。

关键词：城市生活垃圾灰渣液态排渣熔融特性黏温特性

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基于颗粒间相互作用的细颗粒粉体料仓下料过程分析

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化工学报 2021年第8期72卷 4047-4054页

作者：陆海峰曹嘉琨郭晓镭刘海峰华东理工大学上海煤气化工程技术研究中心上海200237

以玻璃微珠、流化床裂化催化剂颗粒、褐煤和聚氯乙烯颗粒为实验物料,开展粉体流动性表征与料仓下料实验。研究发现,不同粉体的流动性差异较大,相应的料仓重力下料结果也不同;实验所用粉体的下料流率远低于传统Brown and Richards模型的... 详细信息

以玻璃微珠、流化床裂化催化剂颗粒、褐煤和聚氯乙烯颗粒为实验物料,开展粉体流动性表征与料仓下料实验。研究发现,不同粉体的流动性差异较大,相应的料仓重力下料结果也不同;实验所用粉体的下料流率远低于传统Brown and Richards模型的预测值。分析表明,颗粒间相互作用导致的粉体黏附团聚是阻碍细颗粒粉体下料流动的主要原因。基于上述分析,利用剪切测试结合摩尔应力圆理论获得床层拉伸应力,并借助Rumpf方程构建的颗粒间相互作用与粉体床层应力之间的模型来获得不同粉体的颗粒间作用力;继而采用Bond数对粉体床层空隙率进行修正,揭示了颗粒间相互作用对粉体床层结构的影响,并在此基础上建立了粉体下料流率预测模型。新建立的耦合颗粒间作用力的粉体流率模型,有效改善了传统模型对细颗粒粉体流率预测值偏高的弊端,显著降低了流率预测偏差。

关键词：粉体料斗下料颗粒间作用床层空隙流率预测

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