黑液水煤浆主要矿物元素在炉内的迁移和沉积行为研究

为了研究黑液水煤浆的灰沉积机理，采用沿烟气行程从实验炉不同部位抽取空间灰粒和提取相应位置炉壁灰渣样相结合的方法，并与常规水煤浆相对比，研究了各主要矿物元素（Na、K、Si、Al、Fe、Ca）在烟气流中的迁移趋势和沉积特性。并且通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等分析从微观角度进行了验证。结果表明，与常规水煤浆不同的是，Na、Si、Al的迁移和沉积是引起黑液水煤浆沾污结渣的主要矿物元素，灰沉积物中主要包括无水芒硝、霞石等低熔融温度富Na物相，而Fe的沉积是次要因素。     

灰污热流探针模拟锅炉受热面灰沉积的研究

基于傅里叶导热定律,设计了一简单实用的灰污热流探针,以神木煤、黄陵煤、新汶水煤浆和新汶黑液水煤浆为研究对象,在0.25MW热态实验炉上用灰污热流探针模拟了灰沉积过程,研究了四种燃料灰沉积过程中的热流变化特性和灰沉积机理。结果表明,灰污探针能很好地模拟不同燃料的灰污形成过程,模拟结果与实际情况相吻合;灰粒的沉积速率和吸收热流的衰减速率主要取决于燃料本身特性,同时也受烟气温度的影响;通过对探针上灰污的表观物理特性、微观结构、元素构成和矿物相的分析,发现四种燃料的灰沉积机理是不同的,黑液水煤浆灰污中Na、K含量较高,主要物相为熔融温度很低的富Na霞石和无水芒硝,黄陵煤灰污含有较高的Fe、Ca、S,而水煤浆燃烧时Fe的沉积和富集是灰污形成的主要因素;四种实验燃料中,黑液水煤浆和黄陵煤的结渣趋势强于神木煤和水煤浆。     

Combustion of sludge coal water slurry and emission property of contaminants

在3.2MW卧式炉中对污泥水煤浆和大同烟煤水煤浆进行了对比燃烧实验,分别研究了煤浆的着火、燃烧、结渣及污染物排放特性.结果表明,掺混10％污泥的水煤浆着火容易,燃烧稳定,炉膛火焰分布均匀,燃烧和结渣特性均优于大同烟煤水煤浆.污泥的添加使水煤浆燃烧烟气中SO2和NOx的浓度偏高,实际应用中可通过加入固硫剂等方式缓解.污泥水煤浆在卧式炉中的燃烧状况较理想,为城市污泥资源化利用提供了一条可行的新途径.     

煤灰矿物质在炉内的迁徙分布规律及其对沾污结渣的影响

在0.25 MW试验炉上进行热态试验，对新汶矿务局黑液水煤浆和常规水煤浆进行对比燃烧试验，从炉膛不同部位的灰渣成分分析炉内的结渣机理。研究了煤中钠、钾、钙、铝、硅、铁等矿物质元素沿烟气行程的分布，着重研究了不同成分对结渣的形成及分布的影响。结果表明，沿火焰行程，煤中各矿物质的分布是不一样的，其中碱金属质量分数炉壁渣比空间颗粒明显减小，呈先减小后增大趋势，炉壁渣的铝质量分数明显超过空间颗粒物，呈先增大后减小趋势，硅则和铝恰恰相反，使得硅铝比先增大后减小，其它各元素的附着机理也有各自的规律，其矿物质元素分布与煤灰熔融性基本一致。     

污泥水煤浆燃烧和污染排放特性研究

在3.2 MW 卧式炉中对污泥水煤浆和大同烟煤水煤浆进行了对比燃烧实验,分别研究了煤浆的着火、燃烧、结渣及污染物排放特性。结果表明,掺混 10%污泥的水煤浆着火容易,燃烧稳定,炉膛火焰分布均匀,燃烧和结渣特性均优于大同烟煤水煤浆。污泥的添加使水煤浆燃烧烟气中SO₂和NO_x的浓度偏高,实际应用中可通过加入固硫剂等方式缓解。污泥水煤浆在卧式炉中的燃烧状况较理想,为城市污泥资源化利用提供了一条可行的新途径。     

原煤和黑液水煤浆燃烧特性的热分析对比研究

在热天平上进行黑液水煤浆和原煤的燃烧、热解实验,得到不同升温速率下的燃烧、热解特性曲线和碳转化率特征曲线。试验结果表明,黑液水煤浆中的钠及其化合物在燃烧过程中催化作用明显,并且黑液中有机物成分对燃烧起到一定促进作用。在20 ℃/min升温速率下黑液水煤浆和原煤的燃烧活化能分别为12.98 kJ/mol和106.59 kJ/mol,反映出黑液水煤浆比原煤有更好的着火特性。     

褐煤SHELL气化飞灰黏附影响因素的研究

通过激光粒度仪、X射线荧光光谱仪、扫描电子显微镜等现代化分析测试技术对褐煤样、飞灰样以及换热废锅中的积灰样进行了粒度分布、化学组成、晶体矿物组成、微观形貌、微区化学组成等特征的分析,研究影响飞灰黏附特性的因素。并通过引入富集系数,描述各个元素在煤灰、正常飞灰、废锅积灰中的迁移富集情况。结果表明,在废锅积灰中有含铁矿物的生成,同时Na、K、Fe、S、P元素在废锅积灰中发生富集,在飞灰与积灰颗粒边缘处有大量的Fe、Na元素的富集。     

黑液水煤浆炉壁灰沉积物熔融温度分布特性

为了解沉积于炉壁不同部位灰渣熔融温度的变化及分布特性,在实验炉内进行了两个工况的对比燃烧实验,通过对沿烟气行程灰沉积物熔融温度及化学成分和矿物相的分析,结果发现,距燃烧器出口155mm处炉壁灰渣的熔融温度最低,距燃烧器出口1000 mm~1150 mm炉壁灰渣熔融温度最高;灰沉积物熔融温度沿烟气行程呈先升高后降低的分布特点。这种分布特性与矿物元素的迁移、沉积是直接相关的,同时与燃烧负荷也有一定的关系。     

O2/CO2煤粉燃烧时含铁矿物质转化行为的实验研究

通过乌兰木伦煤和哈拉沟煤在沉降炉中的燃烧实验,采用57Fe M(o)ssbauer谱仪,对煤中含铁矿物质及其在O2/N2和O2/CO2燃烧条件下生成的灰中含铁成分进行分析和比较,研究了O2/CO2煤粉燃烧时含铁矿物质的转化行为.结果表明,与O2/N2燃烧相比,O2/CO2燃烧对灰中生成的主要含铁矿物相种类没有影响,但显著地改变了灰中含铁矿物相的相对含量;O2/CO2燃烧更有利于内在黄铁矿和菱铁矿生成硅酸盐玻璃体而不是氧化成铁氧化物.灰中含铁矿物相的相对含量变化表明O2/CO2燃烧影响煤的结渣趋势,对于含内在含铁矿物较多的煤,O2/CO2燃烧会增加其结渣的趋势.     

燕麦秸秆燃烧灰中矿物质分布及沉积行为

在自行设计的沉降炉内研究了燕麦秸秆燃烧灰中矿物质分布及沉积行为。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜能谱(SEM/EDS)及电子探针X射线显微(EPMA)对850℃下不同燃烧时间的沉积物进行分析,并结合化学热力学平衡计算,结果表明,燕麦秸秆燃烧的沉积物形成是碱金属挥发黏结作用使大小不同的燃料球团形成,内部伴随着氧化反应从而形成表面孔洞。钾长石是沉积物形成中起黏结和支撑作用的"骨架"的主要组成部分,在燕麦秸秆燃烧初始沉积中有重要作用。K、Al的分布密集而广泛,Na在一定程度上会促进K的活性,表面的部分碱金属逐渐挥发至气相,Fe、Ca、Mg等的相关化合物不断填充沉积物孔隙使其致密、硬化,最终各元素较均匀地分配。     

不同反应气氛下准东高钠煤中钠的迁移转化与积灰特性

为了获得循环流化床工艺下不同反应气氛对准东高钠煤中钠的迁移转化与积灰特性的影响,在0.4t/d循环流化床实验装置上开展了相同床温(950℃)下的新疆沙尔湖高钠煤的气化(还原性气氛)与燃烧(氧化性气氛)实验研究。结果表明,气化和燃烧气氛下飞灰与积灰中Na主要以NaCl的形式存在;气化比燃烧更容易将Na、Cl固留在底渣和飞灰中,相应的进入气相中的Na、Cl更少;燃烧气氛下,部分NaCl会被烟气中的SO_2硫化,生成稳定性更高的Na_2SO_4并冷凝在飞灰和积灰棒表面,燃烧过程中产生的飞灰粒径更细,积灰更严重;沙尔湖煤燃烧与气化过程中存在HCl对金属壁面的腐蚀。     

基于燃烧实验的卫燃带结渣特性分析

将两种结渣倾向对比明显的煤粉送入均匀布置有三种卫燃带耐火材料板的煤粉炉内进行燃烧,待燃烧完成后观察不同煤种在不同卫燃带耐火材料板表面的结渣特性,并对卫燃带耐火材料板横断面进行能谱分析,得出不同条件下煤灰对卫燃带耐火材料板的侵蚀程度。实验结果表明,随炉内温度的升高,卫燃带耐火材料板表面的结渣程度以及煤灰对卫燃带耐火材料板的渗透、侵蚀程度均随之增大,特别是当炉温高于煤灰熔融温度时,卫燃带耐火材料板表面结渣程度将急剧增大;锅炉实际运行中,若可保证卫燃带表面温度在锅炉最高负荷时不超过所燃煤种的煤灰熔融温度,便可有效减少卫燃带表面结渣的可能性;碳化硅质卫燃带相对于刚玉质卫燃带具有优越的抗结渣性能。     

Thermodynamic equilibrium study of mineral elements evaporation in O2/CO2 recycle combustion

The facility for the analysis of chemical thermodynamics method (F*A*C*T) based on the Gibbs energy minimization principle, was used to characterize the evaporation of mineral elements of coal in O₂/CO₂ recycle combustion. The effects of atmosphere and temperature on the speciation of mineral species were discussed. The results show that Na(K)Cl(g), FeO(g), and SiO(g) are the dominant gaseous species of the mineral elements. The dominant species of mineral elements in flue gases depend on both the combustion conditions (reducing or oxidizing) and the atmosphere. In O₂/CO₂ mixture combustion, the evaporation rate of mineral elements is much lower than that in air combustion, especially under reducing atmosphere. The total evaporation of mineral elements in O₂/CO₂ atmosphere and air combustion under reducing conditions is 4.46% and 9.65% respectively, up to the temperature of 2400 K. The calculation values are consistent with the experiment values. The decrease in the mineral element evaporation is helpful to suppress the tendency to form fine particle matter and the tendency of initial ash deposition.     

O2/CO2循环燃烧方式下矿物元素蒸发特性的热力学研究

运用热力学平衡计算方法（F*A*C*T）对O2/CO2循环燃烧方式下矿物元素的蒸发特性进行了研究，并采用高温热天平进行了实验验证。结果表明，各矿物元素蒸发的主要形态分别是Na(K)Cl(g), FeO(g)和SiO(g)，反应气氛和温度对矿物元素蒸发形态和蒸发率有明显影响。O2/CO2循环燃烧方式下矿物元素的蒸发率均小于常规空气燃烧，尤其是还原性气氛中，当温度为2400 K时，常规空气燃烧矿物总蒸发率为9.65％，而O2/CO2循环燃烧方式矿物元素总蒸发率仅为4.46％。实验值比计算值略高，但主要趋势相同。