藻类和木质生物质与烟煤掺混燃烧结渣特性

文章利用沉降炉系统开展了河南烟煤与海草和桃木两种生物质的混燃成渣特性实验,对混燃灰的理化性能、矿物质转化过程及其聚集成渣的趋势进行了研究。研究结果表明:藻类生物质海草能够加剧混燃灰渣颗粒的聚集成块趋势,而木本生物质桃木仅造成混燃灰颗粒粒径的略微增长;掺混海草导致混燃灰中的碱金属,Cl和S元素含量增加,灰渣中出现大量低熔点的长石和类长石矿物质,从而增强了灰渣的黏附能力,表现为由包覆引起的成渣机制;掺混桃木的混燃灰因含有较高的Ca和Fe等元素,从而生成了较多的能够抑制低温共熔物形成的钙质硅(铝)酸盐,其提高了混燃灰的熔融温度,并减缓了成渣趋势;藻类生物质中的碱金属,Cl和S等元素除对成渣过程有较大影响外,还会引起冷凝腐蚀等问题,从而对其资源化应用产生负面影响。     

准东煤灰熔融特性试验研究

将神华准东煤（神华煤）和天池能源准东煤（天池煤）与碱沟煤按照不同质量掺混比进行混合并制得灰样,将NaCl、CaO、Al2O3和SiO2按不同添加比例加入神华煤和天池煤并制成灰样,对上述混合灰样的熔融特性进行研究.结果表明：碱沟煤掺混2种准东煤后,随着准东煤质量掺混比的增大,混合灰各个灰熔点特征温度先降低后升高;随着灰样中Na含量增加,准东煤灰样的变形温度显著降低,软化温度、半球温度和流动温度先降低后趋于不变;当灰样中Na含量达到一定比例后,NaCl对准东煤灰熔融特性的影响明显减弱;CaO对准东煤灰熔点的影响较复杂,可以降低也可以提高灰熔点;随着Al2O3添加比例的增加,准东煤灰熔点先升高后急剧降低;随着SiO2添加比例的增加,神华煤灰样的变形温度先升高后降低,而天池煤灰样的变形温度逐步升高,其他3个特征温度均逐渐降低.     

秸秆类生物质燃烧特性的研究

利用热重分析仪对江苏宿迁地区的玉米秆、稻秆和麦秆三种生物质的燃烧特性进行了分析，测定了生物质的灰熔点和灰组成，用XRD和TEM表征了生物质灰的物相结构和形貌。研究结果表明，三种生物质的燃烧规律基本一致，燃烧过程可分为四个阶段：干燥过程，热解过程，晶型转变过程和熔融过程；三种生物质中，玉米秆灰熔点最高。灰量最少且碱金属含量最低；生物质灰为形态各异的纳米颗粒。     

高碱煤中钠基化合物对灰熔融特性的影响

选取新疆准东煤田高钠煤(五彩湾煤和天池煤)为研究对象,研究了准东煤中碱金属钠的赋存形态和钠基化合物对煤灰熔融特性影响机制.向低温灰中添加不同比例的Na_2O然后制取其高温混灰,利用X射线衍射仪分析矿物质组分在不同成灰温度下演化规律,探究碱金属钠对准东煤灰熔融特性的影响机制.结果表明:准东煤中钠以水溶钠形式为主;天池煤随着钠含量的增加,灰熔融温度先降低后趋于稳定;五彩湾煤随着钠含量的增加,灰熔融温度先降低后升高.天池煤掺混10%,Na_2O导致灰熔融温度降低,是由于煤灰中白云石、氢氧化钙分解产生大量CaO,碱金属钠促进CaO与煤灰中Si、Al等反应生成含钙钠的低温共熔体,且有低熔点矿物无水芒硝生成;五彩湾煤掺混10%,Na_2O导致灰熔融温度降低,是由于煤灰中新生成低熔点的钙铁辉石和无水芒硝,且碱金属钠促进钙铝黄长石和镁黄长石等含钙矿物质的低温共熔反应,掺混过量Na_2O导致灰熔融温度升高,这是由于煤灰中生成了大量高熔点矿物质.     

CaO对煤灰熔融特性的影响

气流床气化炉采用液态排渣,高熔点煤灰不能满足排渣要求,煤灰的结渣问题和灰熔融性有很大关系。为研究CaO对煤灰熔融特性的影响规律,在煤灰中添加不同比例的CaO并对灰熔融温度进行测试。使用扫描电镜能谱仪对试样进行元素组成分析和微观形貌观察,使用X-射线粉末衍射仪分析灰样中矿物质变化。结果表明,随着CaO添加比例的增大,煤灰熔融温度先降低后增高。CaO添加比例从0增加到30%时,高温下高熔点的钙长石含量降低,生成大量低熔点的钙铁榴石,灰熔融温度逐渐降低。CaO添加比例继续增加,高熔点的硅钙石含量增多,灰熔融温度逐渐升高。对本研究煤种,CaO添加比例为30%时,降低灰熔融温度效果最好。     

不同添加剂对生物质灰分及床料的熔融性影响

使用灰熔点法,分析Al2O3、高岭土、CaO对稻草、麦秸秆与河砂及煤灰混合物的熔融性质的影响,研究结果表明灰熔点法在预测添加剂对生物质灰分与床料熔融粘结改善方面具有较强的适用性。煤灰与两种生物质混合物的灰熔点要高于河砂与两种生物质灰分混合物的灰熔点,麦秸秆与床料混合后的灰熔点要高于相同奈件下稻草与床料混合后的灰熔点,三种添加剂对提高生物质灰与煤灰、河砂混合物的灰熔点结果从高到低依次是Al2O3,高岭土,CaO。     

生物质与煤掺烧对锅炉结渣特性影响的实验研究

采用CAF digital imaging灰熔点测试仪和飞利浦分析仪器分别对稻草、木屑、谷壳等常见的生物质灰及其与煤掺烧后灰的熔融特性和灰成分进行了检测,通过软化温度DT,灰分的酸碱比(B/A)、硅铝比(SiO2/Al2O3)、硅比(G)、铁钙比(Fe2O3/CaO)等判别指数对单一生物质与煤掺烧的结渣特性进行了研究和分析.结果表明:稻草和谷壳与煤粉掺烧,灰熔点降低,引起结渣.但是掺烧木屑则不会出现灰熔点降低而导致结渣的问题.     

生物质与煤混烧灰的熔融性实验研究

为解决生物质与煤混燃存在的结渣积灰问题.以稻秸秆、白杨木屑、稻壳和煤在不同配比下混合燃烧的灰分作为研究对象,利用HR-3C灰熔融性测定仪研究了生物质与煤混合燃烧的熔融特性.研究表明:生物质燃料中碱金属含量比煤中的含量要高,提高生物质的掺入比总体上会使灰熔融温度降低;此外,对于二氧化硅含量不同的生物质燃料其灰熔融性有所差...     

杜仲药渣与煤的混烧特性及灰熔融特性研究

本文采用热重分析仪分析了杜仲药渣和石下江煤的混合样品的燃烧特性,采用灰熔点测试仪、X射线荧光仪、X射线衍射仪及扫描电子显微镜对混合物灰样的灰熔融特性变化进行了分析.结果表明:药渣掺混比为40%时着火温度最低;加入90%药渣时,稳燃性指数、综合燃烧特性指数、最大燃烧速率和平均燃烧速率值均达到最大,燃尽温度最小;在杜仲叶渣和煤的共燃过程中,发生了协同作用,生成了一些新的矿物质,混合灰样的灰熔融温度随着药渣质量分数的增多而减小.     

煤粉炉联产水泥熟料煤灰熔融特性的试验研究

选用高硫长广煤为试验煤种、分析纯 CaO 和 MgO 为添加剂,按照设定的配料方案配制为混合煤粉.依据 GB/T 219-1996煤灰熔融特性测试方法,使用 SE-AF 智能灰熔点测试仪对混合煤粉的灰熔点进行了测量.结果表明:随混合煤粉中 CaO 添加质量分数的逐渐增加,混合煤粉灰熔融特性温度呈现 V 型变化规律;按照联产 Q 相水泥熟料配料方案配制的混合煤粉煤灰的结渣趋势程度属于轻微,较长广煤的结渣趋势程度有所降低.对软化温度下混合煤粉煤灰的矿物组成进行了 XRD 分析,并利用 CaO-Al2O3一SiO2 三元系统相图,进一步分析了混合煤粉熔融特性温度变化机理.结果表明:随着混合煤粉中 CaO 添加质量分数的变化,煤灰矿物组成中不同程度地出现低温共融体是煤灰熔融特性温度变化的原因.     

Effect of CaO mineral change on coal ash melting characteristics

The change of mineral composition in ash and the effect of CaO on the melting characteristics of coal ash were studied by adding different contents of CaO to coal ash. At the same time, the Factsage thermodynamics software was used to simulate the mineral changes in the synthetic ash to support and verify the experimental results. The results show that with the increase of CaO content, the melting characteristic temperature of coal ash first decreases and then rises. After adding a certain amount of CaO, the quartz with higher melting point completely disappears, and the melting point of the coal ash reaches a minimum value. And with the increase of CaO content, the appearance of wollastonite and single crystal calcium oxide mineral makes the melting point of coal ash gradually increase. It can be seen from the phase diagram calculated by Factsage that as the CaO content increases, the corresponding position of the coal ash gradually moves from the hematite region to the calcareous region. And the phenomenon of low temperature eutectic occurs when the CaO content is 35%, which is consistent with the trend of temperature change of the melting characteristics. These phenomena all indicate that the change in the melting point of coal ash is nonlinear as the content of CaO minerals increases.     

秸秆灰特性的研究

按照D1102-84灰分标准测定方法,对小麦、水稻、玉米、黄豆、高粱、棉花等几种秸秆样本进行了工业分析;在ZRC2000智能灰熔点测定仪上对不同秸秆进行了灰熔点测试;在不同的温度和停留时间下,在马弗炉上对不同秸秆进行了热灼烧试验.结果表明:秸秆挥发分含量较高,灰熔点比较低,无机碱金属析出量随着温度的升高和停留时间的增加而增加.     

中国南方典型农业生物质结渣特性实验研究

实验研究了广东省典型农业生物质稻杆、甘蔗渣/叶的燃烧结渣特性。采用GB/T212-2001和ASTM E1755标准进行灰化实验,采用角锥法和一步法检测生物质的熔融特性。实验结果证实ASTM的低温灰化标准更适合稻杆类高无机盐含量的生物质原料。稻杆中碱金属氧化物含量达20%以上,是导致灰渣粘结和熔融的主要因素。由于角锥法灰熔点检测法提前将部分碱金属和Cl元素转化和析出,导致检测结果远高于实际燃烧的熔融温度;相比而言,一步法更具有直观性和指导作用。通过一步法实验获得稻杆临界结渣温度为700℃ ~ 750℃,甘蔗渣为850℃ ~ 900℃,甘蔗叶为900℃ ~ 950℃。CaO和Al₂O₃添加剂对于生物质燃烧过程具有一定的抗结渣功能,CaO通过与SiO₂ (s) 反应生成高熔点的固态Ca₃Si₂O₇ (s) 和MgOCa₃O₃Si₂O₄ (s),因此能消耗物料周围的SiO₂ (s),抑制低温共融;Al₂O₃则通过生成高熔点温度的固态KAlSiO₄和固态KAlSi₂O₆,减少低温共熔现象的发生。     

Agglomeration characteristics of alumina sand-straw ash mixtures at elevated temperatures

The agglomeration characteristics of alumina sand-straw ash mixtures were investigated at various levels of ash content (0.0, 3.3, 27.8, and 43.5%) and temperature (620, 740, 850, and 1000°C) using scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray analysis techniques. Agglomeration of alumina sand did not take place below the temperature of 850°C at all levels of ash content, but at the temperature of 850°C a weak bonding of particles was observed. However, at the temperature of 1000°C, the alumina particles agglomerated in the presence of straw ash at all levels of ash content as a layer of ash melt bonded the particles together. The temperature at which agglomeration occurred was within the range of the initial deformation (921°C) and softening (1054°C) temperatures of straw ash and the liquidus temperature of potash feldspar (990 ± 20°C). The softening of straw ash and the formation of low melting temperature eutectic (potash feldspar) are two possible mechanisms for the agglomeration of alumina sand.     

碱金属K对无烟煤灰熔融性的影响规律

借助灰熔融性测定仪、X射线荧光光谱分析仪和热力学计算软件FactSage考察了不同比例的碱金属K对山西典型无烟煤煤灰熔融性的影响规律。结果表明:当K_2O的添加比例为10%时可有效降低无烟煤灰的熔融温度,而K_2O的添加比例超过10%时,煤灰熔融温度有上升的趋势;当K_2O的添加比例为10%时,灰中的主要耐熔矿物质石英(SiO_2)、白榴石(KAlSi_2O_6)和钙长石(CaAl_2Si_2O_8)等完全分解,是煤灰熔融温度降低的主要原因。     

不同生物质灰的理化特性

根据我国和美国国家标准,将稻草、松木屑和梧桐树叶3种生物质分别在815和600℃下制灰,此外也在500℃下制灰进行比较。测定了灰分量和灰成分,考察了灰成分中氧化物的含量变化以及生物质灰的积灰、结渣特性;利用X射线衍射方法和SEM对不同温度灰的物相和灰形态进行了分析;利用灰熔点仪测定了生物质灰的灰熔点。研究表明:灰分量、灰成分、物相变化、灰形态以及灰熔点均与灰化温度密切相关,600℃的灰化温度比较适合研究生物质灰分的性质。     

生物质灰熔融温度预测模型的研究

基于生物质灰成分和熔融温度实测数据构成的数据样本分析了灰成分对灰熔融性的影响,采用回归分析方法建立了灰熔融温度预测模型,并对回归方程的显著性及准确性进行了检验.结果表明:SiO2、CaO、K2O、SO3和P2O5对生物质灰熔融性的影响具有双重性;MgO和Na2O对生物质灰起助熔作用;该预测模型适用于预测生物质灰熔融温度,具有工程应用价值.