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(yán)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(yuǎn)。

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(xì)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(zhǔn)確率達(dá)90%以上，實現(xiàn)了超細(xì)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(dá)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。