利用CCSEM对煤中矿物特性及其燃烧转化行为的研究

利用计算机控制扫描电镜技术(Computer Controlled Scanning Electron Microscopy,CCSEM)研究了煤中矿物特性及其在燃烧过程中的转化行为.结果表明原煤中矿物主要为粘土和黄铁矿,且主要以外在矿物的形式存在,粒径多在10 μm以上,而内在矿物绝大部分小于10 μm.不同矿物具有不同的粒径分布和内在/外在特性,显示煤中矿物分布的非均一性.煤灰主要由莫来石、铁、钙和钠的铝硅酸盐组成.通过K、Fe、Ca和Na在原煤及其产物所含矿物中的质量分布对比,揭示了它们在燃烧过程中的转化行为.煤灰粒径的变大是矿物颗粒熔融聚合的结果.     

化学脱灰对低灰煤粉性质的影响

本文研究了HCl-HF-HCl方法脱灰对低灰煤粉性质的的影响.研究发现,酸处理不仅使煤的灰分脱除,也使其挥发分降低,煤变质程度越低,挥发分降低幅度越大;通过对脱灰滤液的检测,发现脱落的有机质主要是短链烷烃及其同系物,也有少量的含氧物质;酸处理后煤粉中金属离子也将全部脱除;燃烧特性研究发现,煤粉脱灰后高变质程度煤反应活性提高,低变质程度煤反应活性下降,取决于有机质和金属离子脱除与比表面积增加之间的平衡.因此,化学脱灰不能证明矿物对煤粉燃烧的影响.     

褐煤热解与燃烧时矿物转化和细灰形成的CCSEM研究

在沉降炉中进行了一种典型中国褐煤的热解与燃烧实验,热解气氛为N2,燃烧气氛为O₂/N₂=21:79,采用CCSEM分析原煤、煤焦与煤灰。CCSEM分析结果表明,铁氧化物、石英、黄铁矿、伊利石和高岭土是煤中主要的矿物成分,同时也是主要的外在矿成分,褐煤中57.26%的矿物粒径小于10μm。在热解与燃烧过程中,煤中主要矿物发生了明显转化。富Si矿物和硅铝酸盐在热解和燃烧过程中可能发生了破碎;而富Fe矿物部分明显破碎生成细小矿物,部分外在矿直接转化,未发生明显破碎。细灰少量来自于细小富硅矿、石英和铁氧化物等矿物的直接转化,70%以上的细灰由Ca、Fe含量很高的混合硅铝酸盐组成。     

煤燃烧过程矿物质行为研究

１前言煤中矿物质行为直接影响到煤灰熔融特性,影响到燃烧锅炉的结渣程度。以前曾对单种煤煤灰加热过程中矿物质行为特征［１,２］,以及混煤煤灰熔融行为与矿物形态间的关系［３,４］进行过研究。但这些研究均是以煤灰做为试样,静态加热处理并分析的基础性研究,而未考虑到燃烧锅炉内煤灰颗粒的加热燃烧速度、空间分布情况以及炉内温度分布。本研究将在四角燃烧炉内,煤燃烧过程中不同位置取出友样进行矿物质形态分析,并与煤灰静态加热过程矿物质组成及含量变化进行比较分析。２实验方法试样采用株州煤。制成８００”Ｃ灰样,株州煤的…     

超低排放燃煤机组Se、Hg在固相产物中的赋存形态和浸出特性研究

煤燃烧会产生大量污染物,研究燃煤固相产物中有害痕量元素的含量分布和赋存形态具有深远意义。本文依托Se和Hg两种元素,探讨了其在燃煤电厂超低排放机组固相产物中的含量分布、结合形态及浸出特性。结果表明,飞灰中Se含量高于底渣;底渣中Se和Hg的主要存在形态为较为稳定的残渣态,4#机组底渣中残渣态含量最低;飞灰中Se和Hg的主要存在形态为可氧化态;四台机组底渣和飞灰中Se和Hg浸出量均低于《危险废物鉴别标准–浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)规定排放限值;4#机组飞灰中Se对环境的潜在风险更低,Hg在底渣和飞灰中的浸出量几乎为0,不存在浸出风险。     

煤燃烧中无机矿物向颗粒物的转化规律

为深入理解燃煤颗粒物的形成机理,利用计算机控制扫描电镜技术对煤及其颗粒物中的无机矿物进行了详细表征,研究了煤燃烧过程中主要矿物向颗粒物的转化规律.结果表明煤中粘土矿物由于含有K、Na、Ca、Mg和Fe等杂质元素,容易在较低温度下发生熔融和聚合,从而使颗粒粒径变大.黄铁矿在燃烧中易发生分解、破碎而使颗粒粒径减小,Fe氧化物与硅酸盐发生反应形成富Fe硅酸盐.方解石和铁白云石在高温条件下分解生成对应的氧化物,也可与硅酸盐发生反应形成富Ca或富Fe硅酸盐.石膏在燃烧过程中会经历脱水和分解反应,生成的CaO可与SO3和熔融硅酸盐发生竞争反应.     

煤及其液化产物的~(13)C CP/MAS/TOSS NMR和ESR研究

研究煤及其液化产物的成分和含量的变化是控制煤液化工艺的的重要因素之一.该文章用元素分析,13C CP/MAS/TOSS NMR和ESR的方法分析了不同煤化度的6种原煤,结果表明,不同煤阶的原煤的结构存在较大的差异,原煤的芳香度随着含碳量的增加而变大,芳烃碳原子百分率随芳香度增大而增大,芳香度增大则自由基浓度增大,光谱分裂因子(Landeg值)减小;另外,通过对其中5种原煤及其在CO+H2O气氛下液化得到的产物的ESR分析,推测并验证了原煤在液化阶段中的反应机理,不同煤阶的原煤在反应过程中的变化有所差异,从中可以推测并得到了一些原煤结构方面的信息.     

刚玉床料对高钠煤循环流化床气化中钠迁移转化的影响

选择刚玉作为床料,利用循环流化床对天池木垒煤进行了气化实验研究,研究了刚玉对失流的抑制作用、矿物元素在不同粒径颗粒中分布以及煤中Na经过气化反应后的迁移转化规律。研究结果表明,以刚玉作为床料会降低底渣表面包覆层黏性,避免颗粒聚团导致失流;在刚玉诱导下,煤中Al、Si、Ca、Fe、Na和Mg等绝大多数矿物质元素在底渣和循环灰中富集,并导致物料粒径不断增大;935℃床温下(以刚玉为床料),天池木垒煤中Na在底渣、飞灰和煤气中的分布率分别为39.6%、45.4%和15%,相对于以石英砂为床料的情形,刚玉有效抑制了Na的挥发,降低了尾部沾污发生的机率;在刚玉作用下,固留在底渣中的Na主要以NaAl_(11)17、NaAlSi_2O_6和NaAlSi_3O_8等形式存在,并且刚玉与煤中矿物质元素反应生成的物质具有较高的熔点,避免低温共熔现象发生。     

煤直接液化中油煤浆热溶产物的13C NMR研究

研究油煤浆热溶产物的成分及含量的变化是控制煤直接液化工艺的重要因素之一. 本文采用固体核磁共振研究了在高压釜中用不同溶剂在不同温度下（250~370 ℃）得到的神华煤及其热溶产物的一些变化规律. 通过对神华煤及其热溶中间产物与抽余煤的¹³C CP/MAS/TOSS NMR分析可知, 神华煤经热溶处理后, 脱除了一些含氧官能团以及某些脂肪烃结构. 同时, 一些芳香桥碳分子和被取代的芳香碳环发生了断裂, 随着反应温度逐渐升高, 由于不断供氢, 四氢呋喃抽提物的芳香度逐渐降低, 抽提率逐渐增大.      

煤在不同燃烧方式下环烃类化合物排放分布

1引言煤在燃烧过程中不仅排放大量飞灰、烟尘、重金属、NO。、SO。等有害物质污染环境，同时也排放相当浓度的苯系物、脂环烃、多环芳烃等环烃类有机物质直接危害人体健康l‘－’l。特别是PAHS具有致癌、致畸、致突变特性，并主要产生于煤的不完全燃烧过程。因此研究煤在燃烧过程中排放环烃类物质的一般规律，可以为进一步研究控制其排放的有效方法打下基础，具有良好的环境效益和社会效益。作者曾用美国HP公司色谱／质谱／红外三联仪系统研究了原煤二氯甲烷浸取液中和原煤在自制小型试验台架上燃烧排放烟气富集液中环烃类化合物分布特…     

燃煤含铁矿物的迁移转化特性研究

采用场发射扫描电镜结合X射线能谱分析仪(FSEM-EDX)系统研究了燃煤电站静电除尘器下各电场飞灰中磁珠的显微结构和化学组成,并利用热力学软件FACT计算预测了煤中含铁矿物的迁移转化过程．结果表明,外在含铁矿物在燃煤过程中易直接氧化形成结晶程度较好的铁氧化物相;内在含铁矿物与其他矿物在高温下熔合形成含Fe、Al、 Si的复杂的玻璃相,煤中含铁矿物的赋存特征、反应温度和气氛是影响含铁矿物迁移转化的主要因素。燃煤过程中Fe2 中间产物的形成以及Fe-O-S共熔体在炉内的长时间停留是结渣形成的重要原因。     

准东煤热解过程中钠的迁移规律研究

新疆准东煤中钠含量较高,在热转化利用过程中会造成设备的腐蚀、积灰和结渣等问题。本文通过煤的逐级萃取和热解实验,考察了准东煤热解过程中钠的迁移转化规律。初步实验结果表明准东煤中的钠以水溶钠为主,约占60%~70%。热解过程中钠的形态发生转变,温度低于700℃时钠主要是以有机钠的形式释放,温度升高,原煤和水洗煤中可溶钠向不溶钠转化。     

铝基矿物在钙基固硫过程中的固相反应机理分析

在高温电阻炉中对高硫煤掺入钙铝基添加剂后进行燃烧试验,分析了不同条件下煤中加入添加剂后固硫效率、固硫灰渣的矿物组成及微观形貌的变化特性;综合采用TG-FTIR-XRD研究了化学纯矿物CaO-A12O3-CaSO4体系中硫酸钙的高温热分解过程及产物组成.结果表明,A12O3的加入通过固相反应来影响钙基固硫效率,A12O3对固硫效率的影响并非呈单一性;低温下生成Ca-Al酸盐矿物削弱了固硫反应,而高温下CaSO4与灰中生成的含Ca、Al类矿物反应形成高温固硫物相硫铝酸钙并抑制其分解则提高了钙基固硫效率.     

不对称射流——另一种新的煤粉火焰稳定燃烧的空气动力学原理

本文提出了利用不对称射流稳定和强化燃烧低质煤粉和水煤浆的空气动力学原理。根据这个原理,研制了一种一次风偏置并且稍有倾斜的新型预燃室。在预燃室的上半部不对称射流产生一个大的回流区。煤粉颗粒和水煤浆能够被直接送入该回流区中。特定的三维空气动力场和煤粉浓度的分布对点火、稳燃和消除灰渣是十分有利的。这类偏置射流预燃室已被证明能够燃烧挥发分10％,灰分30％的低质煤粉和挥发分10％,水分30％的难燃水煤浆。在燃烧过程中预燃室内不积灰不结渣。目前它已被成功地用于工业锅炉和电站锅炉的点火启动和低负荷(50％)稳燃、并且收到了大幅度节油的效果。     

成灰温度对准东煤灰理化特性影响的实验研究

将3种新疆准东煤和4种对比煤种在不同温度下制灰,研究了成灰温度对灰理化特性的影响,并分析了准东煤的积灰结渣特性。研究表明:灰分量、灰成分、灰熔融性、灰挥发特性均与成灰温度密切相关,成灰温度过高会导致碱金属挥发,过低则灰中含有可燃成分。过高或过低的成灰温度均不能准确反映准东煤灰的理化特性,655℃成灰温度比较适合准东煤.提出了采用ST与碱金属含量相结合的结渣判定方法,提高了准东煤结渣判别的准确性.     

铁系矿物对煤灰相变过程的内在影响规律研究

为深入研究煤燃烧与煤气化过程中煤中矿物的熔融变化行为对煤灰物理相变变化过程的内在影响规律,本文采用高温热显微镜、SEM-EDX等分析测试手段,实验研究了不同条件(煤燃烧与煤气化)下煤中矿物演变规律与煤灰物理相变变化行为间的内在联系和影响规律。研究结果表明:高铁含量的煤灰A在气化条件下发生初始熔融温度(T_(in))及快速熔融温度(T_(max))要比其在燃烧条件下对应的温度分别低144℃和113℃,而低铁含量的煤灰B则对应气化条件下的T_(in)和T_(max)分别比燃烧条件下的对应温度低25℃和62℃;不同气氛下灰中Fe的不同价态是导致这种差别的主要原因,高温下煤灰相变发生、发展过程中,灰中方铁石、铁铝榴石以及铁做榄石等铁系矿物是引发煤灰发生初始熔融的主要矿物。     

胶东焦家金矿床中黄铁矿拉曼光谱特征及其成因指示意义

黄铁矿是金矿床中重要的载金矿物,它和金矿的形成有着密切的关系,通过对黄铁矿开展矿物学研究可以提供矿床成因和找矿勘查等有用信息,所以对于金矿床中黄铁矿的研究具有重要的意义。拉曼光谱是对物质分子进行结构分析和定性鉴定的微区分析技术,近年来大量用于矿物以及包裹体研究中,而拉曼光谱在黄铁矿方面的应用前人主要在于黄铁矿载金性的研究,以及高温高压下对黄铁矿的分析等等。将黄铁矿激光拉曼研究和地质岩相学观察方法相结合,来进一步探究矿物形成环境及空间变化特征。选取胶东焦家金矿中的黄铁矿,通过对不同深度和蚀变带上样品的拉曼光谱特征进行研究,探讨黄铁矿拉曼特征峰的位移以及半高宽(FWHM)变化特征及其地质意义。测试结果表明,黄铁矿A_g拉曼位移随深度变化呈现出正相关分布特征。矿化带内的黄铁矿样品的谱峰半高宽(中位数)主要集中在3.3 cm~(-1)附近。绢云岩化带半高宽主要在3.2～5.5 cm~(-1),而钾化带黄铁矿样品则位于4.1～8.4 cm~(-1)之间。由于处在矿化带和不同蚀变带上的黄铁矿半高宽值存在着变化,暗示了不同蚀变带中黄铁矿结晶度和有序度存在差异。越靠近矿化带,黄铁矿的半高宽值越低,其结晶度较蚀变带高。整体样品结晶有序度的分布呈现出矿化带绢云岩化带钾化带的特征,从浅部钾化带的黄铁矿到矿化带内的黄铁矿,半高宽逐渐降低,代表了结晶度持续变好、有序度不断地增加,指示黄铁矿形成的温度逐渐降低。远离矿化带到深部钾化带,半高宽逐渐升高,结晶有序度降低,暗示着矿物形成温度增高。整体拉曼位移和半高宽数据暗示着上下对称出现的蚀变带中黄铁矿结晶度以及形成温度以矿化带为中心上下也呈现出对称性,这和岩相学上蚀变带的分布相吻合。因此,拉曼光谱对于热液矿床中不同蚀变分带中黄铁矿形成压力以及温度的定性研究提供了一种有效而快捷的测试手段。     

准东煤沾污结渣特性研究

准东煤易着火、燃尽率高,是优良的动力用煤,但高水分、高碱金属含量特性导致其在锅炉燃用过程中出现严重的沾污结渣。系统采集燃用准东煤比例约为75%的新疆某电厂1#炉各部位灰渣样,采用X射线荧光光谱、X射线衍射仪和环境扫描电子显微镜等微观分析手段对灰渣样进行了系统分析,结果表明:钠在烧结灰块中的沉积多于浮灰,整个烟气流程中,中温对流受热面(500~700℃)上的灰渣中钠含量最高;灰渣的矿物组成包括常见的强沾污性的硫酸钙,同时还含有钠长石、钠铁硫酸盐和钠钙铝硅酸盐。     

生物质废弃物的烟气强化水洗脱碱研究

本文基于CO2溶于水形成碳酸的原理,提出生物质电厂烟气强化水洗法,对生物质中水不溶AAEM(如有机AAEM、CaCO3及CaSO4等)进行有效脱除,从而抑制其燃烧过程的结渣沾污.实验结果表明,烟气强化水洗对生物质中Na、P、S、Cl、K、Ca等无机元素均有很好的脱除效果,且明显优于传统水洗,K和Ca的脱除率分别达到87％和40％.烟气强化水洗明显抑制了生物质燃烧过程中灰的熔融结渣现象,灰的软化温度从原料灰的982℃提高到了1034℃.所以,烟气强化水洗是一种有效的抑制生物质燃烧过程中结渣沾污的方法.而且,此方法也提出了一条生物质电厂烟气资源化利用的新途径.     

城市垃圾与煤混烧的灰渣中重金属的特性分析

在0.15MWt循环流化床燃烧试验台上进行了城市垃圾与煤混烧试验,对焚烧后的灰渣中重金属的特性进行了研究。研究结果显示,重金属在焚烧产物中通常以不同的化合物形态存在,改变垃圾与煤混烧时的燃烧工况条件,可以改变重金属的化合物形态,从而改变重金属在灰渣中的分布;灰渣中重金属的浸出毒性低于危险废物浸出毒性鉴别标准中的限定值。