高溫濕法氧化煤氣脫硫新工藝及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目摘要

發(fā)展高效低污染的煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)是改善和解決我國中西部煤炭能源消費過程中效率低和污染嚴重等難題的重要途徑之一，而其中重要的前提是發(fā)展高溫煤氣脫硫技術(shù)。針對傳統(tǒng)濕法氧化脫硫無法適應(yīng)高溫過程，本項目將氧化性金屬鹽與高氣體吸附容量和熱穩(wěn)定性的離子液體相結(jié)合制備新型離子液體脫硫劑，與H2S反應(yīng)建立固(單質(zhì)硫)-液(離子液體相)- 液(水相)三相在線分離的濕法氧化脫硫新工藝，解決傳統(tǒng)均相濕法氧化脫硫熱穩(wěn)定性差、反應(yīng)難控制及二次污染等問題。研究金屬鹽與離子液體的結(jié)構(gòu)組成與性能的匹配關(guān)系，建立高溫離子液體濕法脫硫的吸附-氧化還原反應(yīng)動力學(xué)和反應(yīng)過程相轉(zhuǎn)移調(diào)控機制，優(yōu)化過程控制參數(shù)。形成離子液體濕法煤氣脫硫的高效及資源一體化新工藝、方法與相關(guān)機理，拓寬離子液體研究范圍和應(yīng)用領(lǐng)域，積累豐富的理論與應(yīng)用數(shù)據(jù)，為高溫濕法氧化煤氣脫硫技術(shù)的突破和應(yīng)用提供新理論、方法和應(yīng)用基礎(chǔ)方面的科學(xué)指導(dǎo)。 2100433B

針對高效、低成本潔凈鋼的生產(chǎn)需求和當(dāng)前爐外處理工藝存在的問題，進行鋼包底噴粉鋼水精煉新工藝研究，對涉及此新精煉工藝的若干重大理論與關(guān)鍵技術(shù)問題開展深入研究，為此新精煉工藝技術(shù)的工業(yè)化奠定重要的理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。通過實驗室的理論與冷熱態(tài)實驗研究，揭示鋼包底噴粉的鋼水滲漏和粉劑堵塞機理，提出底噴粉元件的設(shè)計理論，研制出抗磨損和耐高溫侵蝕的噴粉元件，從而解決鋼包底噴粉的鋼水滲漏（安全性）、粉劑堵塞（穩(wěn)定性）、噴吹元件使用壽命（可靠性）等難點；揭示鋼包底噴粉過程氣-固-液多相流行為與精煉反應(yīng)動力學(xué)行為并建立相應(yīng)的理論模型，通過中間規(guī)模的試驗研究，提出鋼包底噴粉工藝應(yīng)用可靠性和可行性，解決此新工藝應(yīng)用的效率與效果問題。本項目的研究及成果將為鋼的爐外處理和生產(chǎn)流程的變革提供方向和指導(dǎo)，對形成我國特色的高效、低成本的潔凈鋼生產(chǎn)工藝流程具有重要意義，同樣對鋼鐵工業(yè)的節(jié)能減排也意義深遠。

基于高效、低成本潔凈鋼的生產(chǎn)需求和當(dāng)前爐外處理工藝存在的問題，開展了鋼包底噴粉鋼水精煉新工藝及裝備技術(shù)研究，揭示了鋼包底噴粉過程的鋼水滲漏機理、粉劑堵塞機理、多相流傳輸行為及精煉反應(yīng)動力學(xué)，開發(fā)了新型噴吹裝置及自動化控制系統(tǒng)，開展了鋼包底噴粉新工藝試驗研究，探明并確立了各工藝參數(shù)與噴粉元件工作狀態(tài)和冶煉效果的內(nèi)在關(guān)系，檢驗了底噴粉工藝的應(yīng)用可行性和可靠性，為此新精煉工藝技術(shù)的工業(yè)化奠定重要的理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。主要進展及創(chuàng)新點：1）完成了鋼包底噴粉元件設(shè)計理論研究，建立了底噴粉元件參數(shù)、鋼液物理性能及熔池深度之間的關(guān)系，提出了預(yù)測縫隙安全寬度的模型，建立了縫隙內(nèi)鋼液滲透過程的數(shù)學(xué)模型，揭示了鋼液滲漏速度和滲漏深度隨時間變化規(guī)律，實驗檢驗了設(shè)計理論，從安全性角度提出了縫隙參數(shù)確定的理論依據(jù)。2）完成了底噴粉元件縫隙內(nèi)粉氣流輸送行為研究，建立了描述底噴粉元件內(nèi)粉氣流輸送行為的數(shù)學(xué)模型，揭示了粉粒速度、氣流速度與氣流密度、顆粒尺寸等間的定量關(guān)系，揭示了底噴粉元件的磨損規(guī)律，解決了噴粉元件工藝的穩(wěn)定性及其使用壽命適應(yīng)鋼包精煉爐次要求的關(guān)鍵問題。3）研制出了具有防鋼液滲漏、防粉劑堵塞、抗粉氣流磨損和耐高溫侵蝕的鋼包底噴粉元件，解決了鋼包底噴粉元件實際應(yīng)用的安全性、穩(wěn)定性和可靠性等關(guān)鍵技術(shù)難題，為新工藝工業(yè)應(yīng)用提供了前提保證。4）突破了超細狹縫元件中粉劑輸送的關(guān)鍵工藝技術(shù)，開發(fā)了鋼包底噴粉新型噴吹裝置及自動化控制系統(tǒng)，粉劑流量調(diào)節(jié)準確率達90%以上，實現(xiàn)了超細狹縫元件的精確調(diào)節(jié)、連續(xù)穩(wěn)定、安全可靠的輸送粉劑。 5）完成了鋼包底噴粉新工藝精煉動力學(xué)研究，提出了渣-氣-粉-鋼液多界面多組分同時反應(yīng)模型，并考慮了粉劑傳輸和硫飽和度的影響，結(jié)合實驗驗證，揭示了各工藝參數(shù)對噴粉元件工作狀態(tài)和冶煉效果的影響規(guī)律，結(jié)果表明80t鋼包中噴吹1.5kg/t精煉粉劑，鋼液脫硫率達85.8%，為新工藝的工業(yè)應(yīng)用提供理論支撐。6）完成了鋼包底噴粉熱態(tài)試驗研究，完善了噴粉元件設(shè)計和工藝控制系統(tǒng)，檢驗了底噴粉工藝的應(yīng)用可行性和可靠性，解決此新工藝應(yīng)用的效率與效果問題。 已發(fā)表學(xué)術(shù)論文23篇，其中SCI 收錄13篇，包括發(fā)表在冶金領(lǐng)域頂級期刊MMTB、ISIJ International上10篇，申請并公開的國家發(fā)明專利8項（授權(quán)7項）。培養(yǎng)博士生5人（畢業(yè)3人），碩士生8人（畢業(yè)6人）。 2100433B

《植物抗氧化劑及其應(yīng)用》可供大專院校師生、科學(xué)研究單位的專家和學(xué)者，有關(guān)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和工程技術(shù)人員等閱讀和參考。