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。     

混煤煤灰熔融特性及矿物质形态的研究

本文对混煤熔融特性温度进行测定，并利用X-射线衍射分析对混煤煤灰的矿物组成进行试验分析，结果表明：混煤可改变原煤的结渣程度；混煤灰熔点与混煤比不成线性关系变化是混煤煤灰的低温共熔现象所致；在变形温度T1下煤灰中矿物质莫来石对煤灰熔融特性温度影响较大，莫来石含量越高，灰熔点越高．     

煤粉加压气流床气化特性实验研究

煤气化技术由于具有高煤炭利用率和低污染排放,近年米得到快速发展.我国煤种灰熔点普遍偏高,约占保有储量的57%,无法满足现有液态排渣气流床气化技术的需要.为扩大该技术对我国高灰熔点煤种的适应性,本文在25kg/h规模的加压气流床气化装置上,对我国高灰熔点煤种进行了气化特性实验研究.研究结果表明:高温有利干气化反应向吸热方向进行,碳转化率升高,但过多氧气存在,使得气化炉内燃烧份额增加,导致合成气中 CO2和H2O的含量升高,CO、H2含量降低,冷煤气效率下降,因此,存在最佳气化温度.本实验条件下,最伟气化温度为1300～1350℃;1350℃连续运行1小时30分,此时气化炉底部和旋风分离器内的灰渣,整体上仍以固态形式存在,只有灰中部分低熔融成分发生熔融,其熔融部分在数μm左右.     

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.     

用XPS研究高灰熔融温度煤灰的矿物结构转化

高灰熔点X煤通过添加钙镁复配(W_CaO/W_MgO=1)助熔剂降低灰熔点,在模拟煤气化过程中制备灰渣,用X射线光电子能谱(XPS)分析不同温度点灰渣中O,Si,Al,Ca,Mg的存在形态及演化过程。认为钙镁复配助熔剂降低灰熔点主要是作用在硅、铝、氧结构变化上,表现为铝元素结构中铝氧配位方式的变化,即四配位的铝氧四面体[AlO₄]和六配位的铝氧八面体[AlO₆]随温度的变化而变化;硅元素结构中SiO₂链的破坏,Ca2+和Mg2+加入会破坏SiO₂链,使得桥氧硅变为非桥氧硅;以及氧元素结构中桥氧键断裂和非桥氧键形成。结合Factsage热力学分析软件,分析了添加钙镁复配助熔剂后,煤灰渣的高温相平衡组成,从矿物的结构变化研究助熔剂的助熔机理。结果表明,添加钙镁复配助熔剂后,Ca2+和Mg2+易与硅氧和铝氧四面体以及铝氧八面体中非桥氧键结合,生成低熔点的长石类矿物和镁质矿物,从而降低煤灰熔融温度。     

准东煤灰沉积特性的实验研究

本文在高温沉降炉(DTF)上开展了准东煤及其混煤在20%O_2/80%N_2气氛下的灰沉积实验。可控温灰沉积取样枪从沉降炉底部伸入炉膛进行沉积取样。利用XRF、XRD和SEM-EDS对收集到的总灰和沉积样片进行表征。研究结果表明:混煤总灰中含有较多石英、莫来石等难熔物,较少CaO、CaSO_4等助熔矿物,这有利于灰熔点的升高,从而降低了准东煤沉积倾向。准东煤900℃沉积可以分为内外两层。在内层观察到Na_2SO_4和CaSO_4的富集。内层主要由为1~10μm小颗粒构成,外层主要由20~50μm大颗粒构成。1150℃沉积无分层现象,主要以Ca、Mg、S沉积为主。900℃下准东煤沉积倾向更严重。     

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.     

基于五元相图计算的结渣倾向预测方法

本文利用化学热力学模型和相图计算的最新进展,首次采用ＣａＯ－ＦｅＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－ＭｇＯ五元物系的相图计算方法来预测煤灰的熔融特性及在软化温度下的矿物质组成,结果表明煤灰中随着ＣａＯ添加量的增大,灰熔点失降低后上升,并存在一个最小值,这是由于低温共熔物形成引起的,预测结果与ＸＲＤ实验结果进行比较,有相同的趋势。     

污泥粉燃烧无机成分的转化和成灰行为

沉降炉中燃烧两种污泥研究温度对灰行为的影响。结果表明：随温度升高颗粒直径向大尺寸范围移动,在熔融聚集作用下1300℃时颗粒直径略微减小;灰形态随温度升高熔化程度增加,球颗粒数目增多,结合1300℃的灰平均圆度与EDS结果,推测Fe和球形灰颗粒的形成有关;泥样主要矿物相分是SiO₂、AlPO4、Na/K-硅酸盐、白云母、水钙沸石,随温度升高转变为CaAl₂Si₂O₈、NaFe₃Si₂O₆等辉石矿物,1300℃时晶峰面积减少,熔融现象明显。     

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…     

燃煤过程中铝质矿物迁移转化机制的研究

采用低温灰化、高温灰化、沉降炉燃烧和热重实验等方法,利用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜结合X射线能谱仪(FSEM-EDX)对灰化灰、燃烧产物以及燃烧高铝煤电厂灰样的物理化学特征进行了详细的研究。结果表明:高铝煤中的铝质矿物主要是勃姆石和高岭石;高岭石高温脱水分解最后形成莫来石,勃姆石500℃时脱水形成γ-Al_2O_3,γ-Al_2O_3随着温度升高转化为θ-Al_2O_3,θ-Al_2O_3微晶在1010℃高温下开始熔融聚合形成α-Al_2O_3;θ-Al_2O_3微晶向α-Al_2O_3的转变对细颗粒的生成具有重要影响。     

高灰熔点煤气化反应特性的理论分析

本文针对多组高灰熔点煤种的高温热天平气化（C-H₂O、C-CO₂反应）实验数据,进行机理性分析,建立了考虑内孔扩散的动力-扩散模型。模型中,使用随机孔模型对低温动力学控制的气化反应速率进行数据拟合,并对孔隙结构参数的合理确定进行了探讨;采用效率因子修正方法,考虑了中温时煤灰孔隙扩散的影响;同时考虑了高温下气膜扩散机理。新模型可以实现三控制区域的统一贯穿,模型预报能够与实验数据有较好符合。高温时,煤焦发生灰熔融现象会降低气化反应速率,模型通过乘积系数的修正,可以较好描述该过程。     

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.     

高钙煤的成灰特性研究

神木煤的含钙量较高,使得燃烧后煤灰中氧化钙含量也很高.研究高钙煤的成灰特性,以分析在何种工况下燃烧产生的煤灰更适于作为脱硫剂使用.选取1000℃和1100℃两个燃烧温度,各温度下分别通入的4种不同气氛组织燃烧,燃烧完全后对煤灰的物理特性进行研究.研究发现随着燃烧气氛中氧气质量浓度的增加,煤灰颗粒的尺寸逐渐减小,孔隙结构逐渐疏松.当燃烧温度升高时,所得煤灰颗粒的尺寸减小,孔隙结构变得致密.     

低比重分煤中结渣相关矿物质分布的实验研究

对结渣特性差异大的神华煤和山西贫煤比重分离制取低比重分煤,使用ICP-AES、XRD和穆斯堡尔谱分析低比重分煤及其原煤盐酸分离前后的样品,对比研究低比重分煤及其原煤中结渣相关矿物质,特别是黏土矿物分布。结果表明神华煤低比重分煤中钙主要为有机钙,铁基本以黄铁矿存在,并且该黄铁矿大部分溶于盐酸。煤燃烧时这些含铁、钙物质和黏土矿物的作用产物应该对该煤种的易结渣性具有重要贡献。两种动力煤的低比重分煤中黏土矿物种类和相对分布均与原煤中相同,并且黏土矿物在低比重分煤成灰物质中的份额均高于在原煤中的份额,针对黏土矿物在煤粉燃烧过程中的热反应产物的研究将为理解飞灰中易熔融物质的形成机理提供更深入的认识。     

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。     

LiIO3-NaIO3赝二元系相图及其非晶态晶化动力学的研究

本文对LiIOO₃-NaIO₃赝二元系的相图,相变,非晶态的形成和稳定性,以及晶化的动力学过程等进行了仔细的研究,LiIO₃-NaIO₃赝二元系属共晶体系,共晶温度为325℃,共晶点成份为含50m/o LiIO₃,用共晶点附近成份的试样,在超过熔点150℃的情况下首次获得碘酸盐的非晶态,非晶态的存在降低了LiIO₃的表观相变温度,强X射线的辐照,各种空气湿度,细粒度等因素都加 关键词：     

镍铁氧体单晶的制备

以前曾报导过以硼砂,PbO和Na_2CO_3作为溶剂生长出镍轶氧体单晶。但是,采用以上物质作为溶剂,其结晶温度较高,一般最高熔融温度均达1350℃,这样就会增加铂坩埚在高温时的挥发量,缩短坩埚使用寿命。而PbO在高温时对坩埚的腐蚀作用也较大。J.W.Nielsen曾采用PbO-PbF_2系,而A.Γ.则应用PbO-B_2O_3系作为溶剂生长出钇铁石榴石型单晶(YIG)。利用这两系溶剂来生长YIG单晶可以降低熔点,有助于晶体生长及改进晶体的质量。以后,Makram等人在1962年亦用PbO-     

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。     

低熔点混合碳酸盐腐蚀特性的研究

熔融盐的腐蚀特性的研究对于太阳能热发电站中的传热蓄热系统的设计非常重要。在三元碳酸盐中加入氢氧化钠后可形成熔点相对低的高温蓄热四元混合盐,本文在520℃空气气氛中对310S和321两种不锈钢分别在三元碳酸盐和四元混合盐中的腐蚀特性进行了研究,并对其腐蚀机理进行了讨论。结果表明,相对于三元碳酸盐,加入氢氧化钠(ω=0.1)后的四元混合盐对其腐蚀性能的影响不大,对于321不锈钢,在三元碳酸盐中加入氢氧化钠后会使其腐蚀性增强,对于310S不锈钢则会使其腐蚀性减弱。