链条炉飞灰中锗富集规律的研究

摘要

煤中锗的提取有很多方式，其中，煤在链条炉中燃烧从而使锗在飞灰中得到富集是一种较为新兴的捕集方式。热锗联产系统是一种新型循环经济体，将供热与炼锗工艺结合起来，不仅使锗在飞灰中得到了富集，同时利用煤燃烧释放的热量进行集中供热，煤资源在该系统中可以得到充分利用。本文主要研究链条炉飞灰中锗的富集规律，文献检索表明尚未有此方面的研究。 在本文的研究过程中首先采集了煤样、炉渣、以及不同位置烟气内的飞灰，通过各种分析仪器对样品进行了测试分析：如使用激光粒度分析仪测定了飞灰的粒度分布；使用环境扫描电子显微镜（ESEM）研究颗粒中的微观形貌特征；对飞灰样品进行粒径分级处理，测定各级飞灰颗粒的锗含量。 其次，分析了链条炉飞灰中锗的富集规律。锗在炉渣中是分散的，在飞灰中是富集的，尤以布袋除尘器飞灰富集率最高，富集因子达到了6.72。飞灰中锗的分布类型为峰值型，实验结果显示锗在细微的絮状颗粒中富集程度最高；计算结果表明：在飞灰粒径小于10μm的范围内锗捕集率是最高的。 论文中应用CFD软件对静电除尘器内的速度场、颗粒浓度场进行了数值模拟，并得到了除尘时的颗粒轨迹；分析了管式静电除尘器对不同粒径的除尘效率；同时分析了不同电压，不同进口气流速度对除尘效率的影响。对本文所模拟的120mm的管式静电除尘器，当电压达到80kV，进气速度为0.5m/s时对于锗富集率高的小粒径飞灰的除尘效率可接近100％。 本文通过理论分析、现场测试、实验室分析得到了锗在飞灰中的富集规律，并利用CFD数值模拟分析了静电除尘器的除尘效果。本文研究成果对于热锗联产时，链条炉的飞灰中锗的富集提供了参考依据和基础数据。

目录

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英文文摘

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第一章绪论

1.1锗的发展概况

1.2锗的物理化学性质

1.3锗的应用

1.4煤中锗的提取方法

1.4.1水冶法

1.4.2火冶法

1.4.3微生物浸出法

1.4.4萃取法

1.4.5干馏法

1.5课题背景及研究内容

1.5.1课题的背景

1.5.2课题研究内容

第二章实验测试

2.1现场取样

2.2样品分析

2.2.1飞灰粒度分析

2.2.2煤及煤灰中锗含量分析

2.3本章小结

第三章飞灰中锗的富集规律

3.1煤中矿物质在燃烧过程中的演化

3.1.1煤中矿物质组成

3.1.2煤燃烧过程中飞灰的形成机理

3.1.3还原性气氛的影响

3.2锗的迁移结果

3.2.1几种富集系数比较

3.2.2燃煤产物中锗集散情况

3.3各除尘设备对锗的富集

3.3.1布袋式除尘器

3.3.2旋风除尘器

3.3.3空气预热器

3.3.4各尾部换热、除尘设备对锗的富集

3.3.5灰中锗的日产量

3.4燃煤产物中锗总量分配

3.5飞灰中锗的粒度分布

3.5.1不同粒度锗的分布

3.5.2锗质量百分含量的粒度分布

3.5.3飞灰粒径分布

3.5.4不同粒径范围锗富集规律

3.6本章小结

第四章静电除尘器数值模拟

4.1静电除尘器模拟概述

4.1.1层流理论

4.1.2多依奇(Deutsch)模型

4.1.3库泊尔曼(Cooperman)理论

4.1.4莱昂纳德(Leonard)理论

4.2静电除尘器基本理论

4.2.1电除尘的除尘过程

4.2.2电除尘器的分类

4.2.3电晕放电

4.3管式静电除尘器数值模型

4.3.1几何模型建立

4.3.2数学模型的建立

4.4数学模拟计算

4.4.1 FLUENT软件简介

4.4.2 UDF简介

4.4.3计算方法

4.4.4 FLUENT程序求解步骤

4.5模拟结果

4.5.1气流速度分布

4.5.2颗粒轨迹对比

4.5.3电极电压对除尘效率影响

4.5.4不同进口气流速度对除尘效率影响

4.6本章小结

第五章结论

5.1全文总结

5.2创新点

5.3进一步工作建议

参考文献

科研情况说明

致 谢