神木煤灰自身固硫的微观特性分析

当管式炉温由800 ℃升高到1 200 ℃时，神木煤灰的自身固硫率由63.5%降低到6.4%。晶相组成、孔隙结构和表面形态分析表明，800 ℃煤灰自身固硫渣样中CaSO4的质量分数高达18%，CaCO3和CaO的质量分数高达22.4%。渣样表面呈蓬松的棉絮状结构，颗粒内部有许多均匀密布的细小孔隙。1 200 ℃渣样中的CaSO4已全部分解，并且不存在任何CaCO3或CaO晶相，渣样表面由许多结构密实、表面光滑的块状颗粒组成，带有明显的烧结胀大和高温熔融的痕迹。1 200 ℃渣样的比表面积、孔容积和平均孔径等比800 ℃时急剧减小。     

高温环境下灰中矿物质对长广煤燃烧固硫行为的影响

针对煤粉炉及层燃炉中煤灰固硫特性，以高温固硫物相硫铝酸钙为固硫产物，对掺混不同比例煤灰的三种煤和添加设定比例CaO和Al2O3后煤的高温固硫特性进行了分析。结合XRD晶相分析和SEM表面形态分析发现，相对低比例煤灰而言，高比例煤灰更能提高煤的固硫率，渣样中硫铝酸钙含量明显增多。煤中添加CaO和Al2O3添加剂后，1300℃下的固硫率为24%，此时产物中有固硫物相硫铝酸钙生成。     

等离子体辅助煤气化及影响因素

应用等离子体辅助煤气化反应装置对大同煤进行了实验研究，考察了供气量、供粉速率、发生器输入功率、水蒸气压力以及添加不同质量分数的CaCO3 和CaO对煤气化反应的影响，并对不同条件下产品气体的组成进行了分析。实验结果表明，装置的最佳工艺参数为供煤速率150 g/min、供气量18 m3/h、等离子体发生器输出功率100 kW、水蒸气出口压力0.3 MPa。加入添加剂CaCO3和CaO的质量分数分别为10%和5%时，催化效果最好。根据CaCO3和CaO的实验数据可知，在等离子体辅助煤气化过程中CaCO3起催化作用为主，CO2还原为辅。     

CaSO4在CO气氛下的平行竞争反应实验与模型研究

采用热重等温实验研究了不同CO体积分数下CaSO4的分解反应，利用红外光谱仪分析反应析出的气体成分，通过亚甲基蓝分光光度法测定固体残留物中CaS的质量分数。在CO气氛下，CaSO4分解反应为平行竞争反应，反应生成了CaO和CaS。在0.5％CO体积分数下，CaSO4分解最终产物以CaO为主。在2%和4％CO体积分数下，反应初期分解产物以CaO为主，后期分解产物以CaS为主。分解反应最终产物中CaS质量分数随CO体积分数增加而升高，随温度升高而降低。推导出平行竞争反应模型，可以很好的描述CaSO4的平行竞争反应。     

燃煤固硫及催化燃烧一体化添加剂的催化作用机理研究

用热重法研究了燃煤固硫及催化燃烧一体化添加剂对峰峰烟煤的催化燃烧和催化固硫作用，采用非等温燃烧反应模型和粒子模型，计算了加入一体化添加剂前后煤的燃烧反应动力学和固硫反应动力学参数，对一体化添加剂的催化作用机理进行了分析。结果表明，一体化添加剂中金属催化组分Fe2O3对煤的燃烧和固硫组分CaO的固硫均起到了较好的催化促进作用。一体化添加剂的加入可提高煤的燃烧反应速率，外加金属离子通过电荷迁移使碳表面的棱、角、缺陷等活性部位增加，加快了氧气的吸附速度，使反应活化能和频率因子降低。在燃烧固硫反应，一体化添加剂中金属助剂Fe2O3催化了SO2转变为SO3的过程，使固硫组分CaO的硫酸盐化反应表面化学反应速度常数k和有效扩散系数D增大，在固硫反应的产物层扩散控制阶段，Fe2O3的存在使得CaO晶粒团之间相互接触黏连的几率减小，减轻了固硫产物CaSO4的团聚，弱化了扩散作用的影响，减轻了CaO固硫反应的孔窒息效应。     

CaO固硫反应机理研究的新进展

CaO固硫反应的机理研究一直是高温钙基固硫的难点，最近研究认为CaO固硫反应分为两个阶段：前期为表面化学反应阶段，后期为产物层扩散控制阶段。前期反应生成的CaSO4不仅堵塞了CaO颗粒之间的微孔，也逐渐包覆了CaO颗粒，致使后阶段固硫反应转化率明显降低。传统上认为是SO2和O2通过CaSO4产物层向内扩散与CaO进行反应，依此机理提出了核收缩模型和等效粒子模型。新的研究结果认为，固硫反应后期的产物层扩散控制阶段，主要发生的反应是Ca2+通过产物层CaSO4扩散至表面与SO2和O2进行反应，而与传统的机理不同。本文主要介绍了两种实验技术在CaO固硫机理研究中的应用，并在实验现象基础上，对固硫机理提出了新认识。最后对在CaO中添加了不同添加剂能明显提高固硫率的试验数据作了新的机理解释。     

CaO对煤中砷挥发性的抑制作用

在一定条件下CaO与As化合生成稳定的Ca3 (AsO4 ) 2 。模拟固定床燃烧试验 ,815℃下 ,CaO对煤中砷挥发性的抑制率范围在 3 0 5 %～ 37 35 % ,平均为 15 31% ,抑制效果明显。又进行了循环流化床燃烧试验 ,加入CaO后 ,砷在不同粒级流化床灰中的配置明显发生变化。细粒飞灰中砷含量明显降低 ,<0 0 30 8mm飞灰中砷含量从 172 8mg kg-1降至 17 6 7mg kg-1。烟道灰中砷含量降低 4～ 5 4倍以上。说明在煤燃烧过程中 ,一定温度条件下 ,CaO不仅可以固硫 ,而且对砷的挥发性也有明显的抑制作用。     

CaO加入条件下煤与CaSO_4氧载体化学链燃烧的反应性能研究

以小型流化床为反应器、水蒸气为气化介质,在CaSO4氧载体中加入CaO颗粒进行煤气化—氧载体还原反应实验。实验结果表明,添加CaO改善了煤气化—CaSO4还原反应性能,提高了煤气化—CaSO4还原反应速率和CO2生成速率。但CaO添加剂的催化作用随反应温度的提高而减弱。900℃是较适宜的反应温度,此温度下加入适量CaO(CaO/CaSO4物质的量比1.18),气态硫化物释放得到显著抑制,SO2和H2S降幅分别为63.19%和27.37%;同时,还能控制CO2被吸收固化成CaCO3的比例低于2%。     

工业高碳富钙型灰对准东混煤结渣特性的影响

结合灰熔融测定、固定床和一维沉降炉实验,详细研究两种工业高碳富钙型灰(除尘灰和烘干灰)分别作为添加剂对高、低钠混煤结渣特性的影响。结果表明,原混煤在取样温度1000℃时已存在大量无定型硅,升高温度这些组分极易诱发低温共融反应。添入5%除尘灰后混煤煤灰的软化温度提高幅度高达100℃,能使混煤煤灰中CaO/SiO_2质量比达到2.5,促使新相硅酸二钙和钙铝榴石生成,能够有效改善混煤的高温结渣倾向。沉降炉实验工况下探针收集灰样中主要物相均为钙铝黄长石,掺入两种添加剂后均可促使含硅物相演变为结晶矿物相,抑制非晶相含硅组分诱发的低温熔融,但添入5%烘干灰后探针表面结渣倾向改善的效果不显著。     

垃圾焚烧飞灰理化特性研究

应用能谱分析、灰熔点炉、XRD、压汞仪等仪器手段对国内外8种垃圾焚烧飞灰的成分、熔点、晶相结构、颗粒特性等物理化学性质进行了系统研究。研究表明,飞灰成分因为受原料、炉型、取样位置等因素影响而差异很大。由于飞灰的成分差异导致垃圾焚烧飞灰比煤灰更易于熔融,对熔融处理有利,这主要归因于飞灰中SiO2含量以及SiO2/Al2O3差异,熔点与SiO2含量存在正比关系；添加CaO实现助熔是有条件的,不同飞灰由于焚烧条件和飞灰成分不同导致晶相组成有一定差异；飞灰内部孔径主要分布于0.3 μm～1.5 μm范围内,飞灰的比表面积为20.5 m2/g。     

煤中15种微量元素在燃烧产物中的分配

建立了燃煤中１５种向量元素在悄灰和底灰中含量分布的经验公式，该公式可以估算煤中微量元素在燃烧产物中的分配及传输通量。煤中非挥发性元素大部分存在于底灰和飞灰中，挥发性元素进入大气的量较高。     

采用生命周期影响评价软件ReCiPe2016研究煤矸石和煤燃烧时As和Pb排放的环境效应

在煤和煤矸石燃烧的过程中，许多重金属污染物排放到大气中，从而造成严重的环境问题，因此研究煤燃烧过程中重金属排放的环境效应很有必要。本研究运用ReCiPe2016软件计算了煤矸石和煤在330 MW煤粉炉、50 kW循环流化床和实验室燃烧时As和Pb排放的环境影响值。结果表明当煤在330 MW煤粉炉燃烧的时候，底渣、飞灰、烟气中的As排放对环境的影响值分别是3.28×10^-6、2.68×10^-5、3.89×10^-3，底渣、飞灰、烟气中的Pb排放对环境的影响值分别是8.57×10^-6、6.00×10^-5、4.83×10^-2。底渣中的As和Pb排放对环境的影响比飞灰中低；As和Pb排放到大气对环境的影响比排放到土壤高。另外，当煤在50 kW循环流化床燃烧的时候，飞灰中的As和Pb排放对环境的影响值分别是3.26×10^-5和1.28×10^-4，底渣中的As和Pb排放对环境的影响值分别是1.16×10^-6和1.43×10^-5。本文的研究结果还表明当煤矸石在实验室燃烧的时候，随着燃烧温度的升高，As和Pb排放对环境的影响值升高。另外，As和Pb排放到大气对环境的影响占总环境的影响比例比排放到土壤高。此项研究还表明当煤在煤粉炉和循环流化床燃烧的时候，相同工况下Pb排放对环境的影响比As高。这项结果也为运用生命周期影响评价软件预测煤矸石在循环流化床燃烧As和Pb排放的环境影响提供基础数据。     

炉前煤低温干馏工艺中脱硫行为的模拟研究

为了提供燃煤炉前低温干馏系统中硫的脱除和转化的工业设计依据，采用自制的程序升温固定床反应器，在模拟燃煤炉前低温干馏的工况下考察了热解温度及Ca/S原子比对热解产物中硫分布的影响。结果表明，由于CaO的存在，循环流化床（CFB）锅炉的循环灰具有明显的固硫作用，在480℃~640℃、煤热解气、液产物中60％～70％的硫以CaS的形式固定在灰中。相同热解温度下，固硫作用随着Ca/S原子比的提高而增加，焦油收率和焦油中硫含量均有所下降。     

660MW燃煤机组锅炉飞灰颗粒物排放特征研究

应用自动烟尘测试仪在沙角C电厂1#炉静电除尘器前进行飞灰颗粒物采集,分析了煤种、负荷对飞灰细颗粒排放特性的影响,同时对飞灰颗粒粒径分布、化学成分、矿物含量和形貌特征等进行了研究。结果表明,机组负荷越高,飞灰颗粒越细,生成的PM1和PM2.5越多,但总的烟尘排放浓度随负荷升高而降低;随着伊泰煤的掺烧比例增大,飞灰颗粒粒径分布向细颗粒区域移动,PM1和PM2.5的含量增大。低负荷时易形成含有熔融小球体的煤胞结构,高负荷时易形成多孔煤胞。高低负荷和不同配煤的燃煤颗粒物矿物成分类似。     

CaO含量对高钠煤灰熔融特性的影响

为研究CaO含量对高钠煤灰熔融特性的影响,配制了不同CaO含量的高钠合成灰并对灰熔融温度(AFTs)进行了测试,利用Fact Sage 7.0提供的热力学数据库对灰熔融过程进行了模拟,分析不同CaO含量的高钠合成灰的矿物质变化,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对合成灰的矿物质组成及微观形貌进行了研究。结果表明,随着CaO含量的增加,灰熔融温度先降低后提高。添加CaO同时影响含钙矿物质与含钠矿物质的存在形式与相对含量。在1 000℃下,含钙矿物质由钙长石依次转化为钙铁榴石、硅灰石、钙黄长石、硅钙石和原硅酸钙,含钠矿物质由钠长石转化为霞石。二元相图和似三元相图的结果表明,液相线温度随CaO含量的变化趋势与灰熔融温度相同。对本研究中的煤种,当CaO含量高于40%时,可以有效提高灰熔融温度。     

医疗垃圾焚烧飞灰中OCDD/OCDF的球磨机械化学法降解试验研究

利用机械化学法进行含二噁英废弃物的无害化处置,是一个值得关注的研究领域.本研究以去除大部分二噁英及其它有机成分的医疗垃圾焚烧飞灰作为反应基质,添加了八氯代二噁英和呋喃(OCDD/OCDF)后,在自行研制的行星式球磨试验装置上进行了球磨机械化学法降解试验研究.实验球磨两种飞灰分别采自某回转窑热解流化多段焚烧系统和某简易固定床焚烧系统的医疗垃圾焚烧炉布袋除尘器,其中对于简易固定床焚烧处置的飞灰,OCDD和OCDF分别减少了64.7%和63.6%,氯化度由6.86降至5.53.两种飞灰处理后,平均粒径大幅缩小,比表面积、孔容积显著增加,CaCO3强度显著减弱.实验证实飞灰本身的某些组分(CaCO3等)在球磨机械化学处理过程中起到类似氧化钙(CaO)的脱氯还原剂作用,且机械化学法降解二噁英的效果显著.研究结果对实际医疗垃圾焚烧飞灰中二噁英类污染物的脱除具有指导意义.     

准东煤掺烧高岭土对固钠率及灰熔融特性影响研究

选择常见的黏土矿物高岭土作为准东煤添加剂掺烧,研究了不同掺混比例、不同燃烧温度下添加剂的固钠率和煤灰熔融特性的变化,结合XRD谱图和三元相图研究了灰中矿物在高温下的演变过程。结果表明,固钠率随高岭土掺混比例增加逐渐增大,在0~2%时增长较快,2%~5%增长较慢,随燃烧温度升高略微下降;掺混后煤灰熔点随掺混比例先缓慢减小,再快速减小,后快速增加,在3%时达到1 200 ℃左右;XRD和三元相图分析结果表明,煤灰熔融特性变化是由于灰中硅钙石、钙黄长石和钙长石矿物比例的变化引起,发生低温共熔现象是导致掺混比例为3%和4%时煤灰熔点最低的主要原因;当掺混比例为2%时,固钠率在60%以上且灰熔点在1 300 ℃左右,利于固态排渣,当掺混比例为3.0%~4.0%时,灰熔点在1 200 ℃左右,利于液体排渣。     

煤粉锅炉NOX排放特性及控制的研究

对电站煤粉锅炉NOx生成特性进行了详细的研究，获得锅炉负荷、过量空气系数、热风温度、制粉系统运行方式、燃烧器配风形式、煤种等与NOx生成的关系，并就降低NOx的措施与锅炉效率的关系进行了分析，在此基础上提出电站煤粉锅炉在不影响锅炉燃烧效率的前提下，进行低NOx优化运行的方法，通过燃烧调整来达到控制NOx排放的目的。