生物质及其与煤掺烧的灰熔融特性研究

采用YX-HRD灰熔融性测定仪对麦秆、稻秆、杨木屑等7种常见的生物质灰及其与煤掺烧后灰的熔融特性进行了检测。结果表明:煤的结渣判别指数不能完全、可靠地预测生物质及其与煤掺烧的结渣特性。根据生物质灰成分,对灰熔融温度的Pearson相关系数推导出生物质结渣判别指数A=(MgO+Al2O3+Fe2O3)/(CaO+P2O5)。生物质的加入在不同程度上降低了煤的灰熔点,在低配比范围内随生物质添加量的增多掺混煤灰熔点逐渐降低。随秸秆类生物质掺混比增加,碱金属氧化物含量增加使掺混煤灰熔点降低的作用减弱,但同时A值却较高,因而混煤灰熔点反而升高。秸秆类生物质的掺混比例在20%以下,酒糟、花生壳与杨木屑的掺混比例分别在40%、60%、60%以下都可避免严重结渣。     

CaCO3对煤灰熔融特性和黏温特性影响的研究

为研究CaCO3在高温条件下对高灰熔点煤灰的熔融特性和黏温特性的影响,试验选取已应用于气流床气化装置的煤样A、B和C为原料,分别利用灰熔点仪和高温黏度计对添加CaCO3的煤灰样品进行熔融特性和黏温特性测量,并采用热力学计算软件FactSage 6.1中的Phase Diagram和Equilib模块进行热力学平衡计算。结果表明,Al2O3和SiO2含量较高的煤灰样品在熔融的过程中产生大量的莫来石,导致其灰熔点较高。CaCO3的添加可以有效抑制莫来石的生成,改变高温下煤灰中主固相物质的类型,降低固相物质的百分含量,降低煤灰的全液相温度,从而达到降低煤灰熔融性温度和黏度以及改变渣型的效果。数值计算的结果与试验结果基本一致,表明化学热力学反应平衡分析方法是研究灰渣熔融特性和黏温特性一种有效手段。     

掺混生物质对煤灰熔点的影响及混合灰流动温度预测

研究了刘桥一矿煤、青龙矿煤、榆林煤,掺入稻草、棉秆、玉米秆3种秸秆类生物质后混合灰熔融特性的变化规律。结果表明:对于高灰熔点刘桥一矿煤和青龙矿煤,掺入3种生物质后,煤灰的流动温度显著降低,掺混比例为30%左右时灰的流动温度降至1380℃以下。稻草的掺入增加了低灰熔点榆林煤灰的流动温度,但在所有掺混比例下,混合灰的流动温度均未高于1300℃。采用多元线性回归分析的方法对灰流动温度与灰成分参数进行拟合,得到了预测生物质与煤混合灰流动温度的方程,并使用鲍店煤掺混生物质的灰分组成对回归方程进行了检验,结果显示28组样品中,96%的灰样流动温度偏差在80℃以内。     

配煤煤灰内矿物质转变过程与熔融特性规律

选取2种灰成分以及灰熔点差异较大的平朔和神木煤样进行相配,研究配煤灰样内矿物质的转变过程与熔融特性规律。神木煤灰在熔融前(1 080 ℃)含有石英SiO2、Fe2O3、钙铁辉石、硅灰石、硅铝钙石、易变辉石、柱沸石和钙黄长石等矿物质,由于这些含钙矿物间的相互作用以及赤铁矿的存在,生成了低温共融体化合物,导致灰熔点较低。当配入平朔煤后,平朔煤灰样内所富含的硅、铝氧化物成分改变了神木灰样内的矿物组成,灰样内的矿物质逐渐由富含Si、Fe、Ca、S矿物质向富含Al、Si矿物质转变,生成了一定量的莫来石,随着配煤灰样中平朔煤样所占比例的增加,在加热过程中莫来石的含量增加,钙长石含量逐渐减少,明显改善了煤灰的熔融特性。     

生物化学组分对生物质型煤燃烧特性影响的实验研究

生物质型煤燃烧能够降低污染物排放,改善劣质煤燃烧性能。通过对生物质进行化学萃取实验,从分析生物质化学组分出发,对不同配比的生物质型煤进行了燃烧失重实验,研究了生物质型煤的燃烧特性。结果表明：生物质的加入改善了生物质型煤的燃烧性能,其中影响生物质型煤燃烧特性关键因素是生物质型煤中纤维素的含量,在仅考虑着火温度、挥发份最大释放速率及燃尽温度来评价燃烧特性时,纤维素含量越高,生物质型煤的燃烧性能越好。最后,提出了生物质型煤燃烧性能评估因子来定量评价纤维素含量对生物质型煤燃烧性能的影响。     

辣椒秆灰熔融特性分析

分别对辣椒秆在400、600、815℃成灰灰样进行X射线荧光(X-ray fluore scence,XRF)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析、灰熔融烧结及热重(thermo gravity,TG)试验。研究发现:不同温度成灰的形貌及元素比例均存在较大差异,成灰过程均未出现熔融结渣。但按煤质熔融特性指标进行理论计算的结果表明各温度成灰均已严重结渣,而灰熔点烧结仪试验发现各成灰温度灰样其变形、软化、半球和流动温度一致,均高于1100℃。对灰样进行TG实验,表明1100℃以后不同温度成灰的组分已一致,各温度成灰灰样含相同的起骨架支撑作用的高温熔融物质。XRF分析数据显示:随着成灰温度从400℃升高至600℃,灰样内K含量减少8.2%,Cl含量不变;当温度进一步升高至815℃,K含量减少16.6%,而Cl几乎全部析出。XRD分析表明:3个温度下灰样均含石英、铁酸钾、单钾芒硝与方镁石。400℃成灰还含方解石、碳酸钾钙石及钾盐,600℃时方解石与碳酸钾钙石消失,碳酸盐分解释放CO2,生成硅化钙,815℃成灰钾盐消失生成沸石。辣椒秆灰样的熔融特性主要取决于方镁石、石英、铁酸钾、单钾芒硝、沸石及硅化钙6种物质所生成的起骨架支撑作用的高温共融体。因此,实验中无论灰化温度为多少,其熔融特性均一致,评判辣椒秆生物质灰的真实熔融特性不应遵循煤质指标,而应从其本身所形成的共融物着手。     

CaO对神华煤灰熔融性的影响

选取煤灰使主要成分为SiO2、Al2O3、Cao、Fe2O3、Na2O,以模拟神华煤灰.利用灰熔点测定仪测定弱还原气氛下各种配比的煤灰熔融特征温度,以表征煤灰的熔融性,主要了解CaO含量对煤灰熔融性的影响.模拟结果表明,CaO对灰熔点起显著作用,在不同的含量范围内,作用表现不同.调整CaO含量可提高煤灰熔点.     

准东煤掺烧NH_4H_2PO_4对灰分变化和灰熔融特性的影响

通过X射线衍射图谱分析结合灰熔融性测定,研究了准东煤燃烧过程中的矿物质赋存形态变化及添加NH_4H_2PO_4对准东煤灰分特征和灰熔融特性的影响。试验结果表明,空气气氛下,随着准东煤燃烧温度从800℃升高至1100℃,灰中钠长石、钙铁辉石和蓝方石等熔点较低且熔融性较强矿物质含量升高,灰中主要矿物质皆为助熔性矿物质。煤中添加比例PO_4~(3-)/Na≥0.5、温度800℃以上,混煤灰中生成新的Ca_(2.71)Mg_(0.29)(PO_4)_2、 Al PO_4、 Ca_3(PO_4)_2、Ca_9Fe(PO_4)7、Ca_9Al(PO_4)7、Ca_2P_2O_7和Mg_2P_2O_7等高熔点物质。当PO_4~(3-)/Na 1时,混煤灰熔融性温度明显升高,软化温度由1144℃增加至1418℃(PO_4~(3-)/Na=4),煤改善为中等结渣倾向。可见添加NH_4H_2PO_4能够有效抑制低熔点、助熔性含钠矿物生成,促进高熔点物质形成,提高灰熔融特性温度。     

型煤原料粒度、配煤/灰比和助剂对煤灰熔融特性的影响

研究了型煤原料粒度、助剂及配煤对型煤灰熔融特性的影响。结果表明,原料粒度大于3.2mm的型煤灰熔融温度高于粒度小于3.2mm型煤灰熔融温度;型煤中的低灰熔点煤含量在90%~98%之间时,其煤灰流动温度可降至1 350℃以下;2种高灰熔点煤中CaO添加量分别在8.09%~10.92%和5.01%~8.07%之间时,其煤灰流动温度可降至1 350℃以下;Fe2O3的添加量分别大于9.26%和4.95%时,其煤灰流动温度可降至1 350℃以下;MgO对煤灰流动温度的降低效果不明显;灰中化学组成间反应生成低温共熔物是温度降低的主要原因。     

煤灰熔融过程中的矿物演变及其对灰熔点的影响

煤的结渣特性是影响电厂锅炉安全经济运行的主要因素之一。该文利用热分析方法和X-射线衍射物相分析对低灰熔点的神木煤(温家梁,TDT=1200℃)和高灰熔点的淮南煤(新庄,TDT>1500℃)煤灰在加热过程中矿物质的热行为及其演变进行了对比研究,2种煤灰的热分析曲线存在较大差异,它们的矿物质成分也随着温度升高发生了不同的转变,分别对其灰熔点产生了不同的影响。温家梁灰中大量存在的CaCO3、CaSO4为钙黄长石、钙长石的大量生成提供了条件,这2种矿物的低温共熔是温家梁煤灰熔点低的主要原因;新庄灰中大量生成的莫来石使得新庄灰的熔点很高。该文的对比研究为研究配煤解决锅炉结渣问题提供了新的思路。     

烟煤/生物质混燃特性实验研究

利用热重分析法,对烟煤/生物质混燃动力学进行了实验研究.进行了不同掺混比、不同温度、不同生物质等因素的探讨.结果表明,在恒温条件下煤粉与生物质混燃不存在阶段性.生物质对煤粉有促进燃烧和燃烬的作用,随着掺混比的加大,燃烧越剧烈,越易燃烬;温度的增加有利于燃烧的进行,温度越高,燃烧强度越大;不同生物质对煤粉的促进作用不同,挥发分含量高且灰分含量低的生物质促进煤粉燃烧作用更明显.     

秸秆类生物质与石煤在流化床中的混烧与黏结机理

以玉米秸秆与石煤按不同比例组成的混合物为研究对象,在TG-DTG热分析仪上进行了燃烧特性分析,结果表明玉米秸秆有利于石煤的着火和稳定燃烧,对石煤有一定的助燃作用;在小型鼓泡流化床实验装置上,以石英砂为床料、石煤灰为添加剂,进行了玉米秸秆成型燃料流化床燃烧的床料黏结实验,结果表明：石煤灰能够在生物质流态化燃烧过程中有效地抑制流化床床料黏结现象的发生;通过对实验中形成的结团进行扫描电子显微镜X射线能谱(scanning electron microscopy/Energy-dispersive X-ray- SEM/EDX),对床料进行X射线荧光光谱(X-ray fluorescence,XRF)分析,结果表明石煤灰中的Al和Fe能够与生物质灰中的碱金属化合物以及低熔点共熔物发生化学反应生成高熔点物质,并且覆盖在生物质碳颗粒与石英砂颗粒表面形成隔绝层,从而阻止低熔点物质的生成与迁移。     

生物质与煤混合燃烧过程中灰沉积特性的研究

在生物质与煤混合燃烧过程中,生物质中的碱金属和Cl是引起锅炉受热面严重灰沉积的根本原因。通过对灰沉积过程和沉积机理的综合分析,表明碱金属和Cl的析出对灰沉积过程起主要作用;在混燃过程中,不同燃料的灰分之间会发生反应:析出的碱金属氯化物会被SO2硫酸盐化,或与煤中的矿物质发生反应生成高熔点的碱金属硅铝酸盐,从而在一定程度上抑制了锅炉表面的灰沉积。同时探讨了混燃过程中灰沉积特性的影响因素,认为燃料特性、混合比例和燃烧温度对灰沉积特性影响显著。     

燃煤/秸秆成型燃料层燃混烧试验研究

以一台额定热负荷为7 MW的燃煤链条锅炉为试验对象,系统研究了燃煤/秸秆成型燃料层燃混烧过程。热重热流分析结果显示,燃煤/秸秆成型燃料层燃混烧可显著降低灰渣和飞灰的含碳量,从而使固体不完全燃烧热损失降低、锅炉热效率提高。炉排上混合燃料的特殊分布形式一方面改善了燃煤的着火特性,另一方面降低了通风阻力、提高了氧气在燃料层内的渗透能力;同时,有效抑制了受热面结渣和尾部烟道飞灰沉积现象。掺混比例对炉膛温度以及CO、NOx和SO2的生成量具有一定的影响,随着掺混比例的增大,炉膛温度、NOx和SO2生成量均有所降低,但CO排放有所提高。在组织燃煤/秸秆成型燃料层燃混烧时,应控制燃料层厚度在115~120mm左右,炉排转速在550r/min以下,掺混比例以23%~25%为宜,并应强化挥发分燃烧区域的气流扰动。研究成果为农业废弃物能源化利用开辟了一条新途径。     

煤粉/生物质恒温混燃NO排放的协同特性

为探讨煤粉/生物质恒温混燃NO排放的协同特性,利用管式炉实验系统对煤粉/生物质恒温混燃进行实验,探讨了掺混比、温度及煤种等因素对其影响规律.研究表明,随着生物质掺混比的增加,燃烧初期的NO析出加快,NO排放曲线呈现的拐点前移,最终NO析出率降低,煤粉与生物质NO排放的协同作用增强;温度的升高总是有助于NO的生成.随着温度的升高,煤粉与生物质NO排放的相互作用逐渐减弱;掺混生物质,能够抑制挥发分含量高的煤种NO排放,对低挥发分含量煤种的NO排放表现出促进作用.     

富氧气氛下生物质/煤恒温混燃NO释放特性

To clear the NO release law under the interaction of oxygen-enriched combustion and biomass/coal co-combustion, this paper studied the NO release characteristics during biomass/coal co-combustion process in oxygen-enriched atmosphere, and discussed the influence law of atmosphere, temperature, biomass blending ratio, coal type and biomass type on NO release characteristics, with using homemade iso-thermal TGA and pollutants synchronous measurement system. The results show that two peaks and conversion of NO in oxygen-enriched atmosphere are less than that in air atmosphere when Yangquan coal blending 20% corn cob at 21% oxygen concentration. As oxygen concentration increasing, the NO release rate curve is changed from two peaks to one peak, and the NO conversion of samples increases. As the biomass blending ratio increasing, the NO conversion shows a decreasing tendency. The NO conversion of samples increases with the temperature rising. The NO conversion decreases when coal blending corn cob;and the NO conversion decreases when Yangquan coal blending biomass.     

300MW机组煤粉锅炉掺烧稻壳的飞灰特性的试验研究

在某电站300MW机组煤粉锅炉上进行了稻壳掺烧试验。利用Bacho型粒度分析仪、EDX、SEM和XRD对掺烧后锅炉飞灰的粒径、微观形貌、化学性质等进行了试验分析。在共燃过程中,84～150μm范围内灰粒份额增加,新特征是在150～830μm范围内有分布;稻壳灰呈现的形貌有两种,熔融后块状的不规则颗粒物和黑色的大粒径的不规则片状灰粒;稻壳灰的凸面的SiO2的含量高达97.42%,从而使得掺烧灰的SiO2的含量从原粉煤灰中的55.93%增加到75.05%;稻壳灰的物相以方石英和鳞石英晶形为主,存在少量石英、莫来石晶体,从而掺烧稻壳后的飞灰中出现了方石英和鳞石英晶形。     

生物质混煤燃烧过程中的腐蚀作用及其影响因素探析

生物质中较高的碱金属及氯元素含量,使其在与煤混燃过程中引起了过热器管壁的严重腐蚀.综合分析了生物质混煤燃烧过程中的腐蚀作用类型,考查了腐蚀的各种影响因素,并对炉内温度、燃料成分、炉内气氛、金属材质等因素进行了探讨.     

生物质与煤的混烧特性及其对可吸入颗粒物排放的影响

在沉降炉上进行生物质与煤的混烧试验，分析研究生物质与煤混烧对可吸入颗粒物(PM10)的粒径分布、排放特性及其形貌的影响。试验结果表明：4种燃料混烧的PM10排放仍为相似的双峰分布；混烧时燃烧过程明显分为脱挥发分和焦炭燃烧2个阶段；LPSA煤与锯末混烧时排放的PM10浓度最低，并且当氧气含量增加时，PM1.0(粒径最大不超过1.0mm的颗粒物)变化幅度较小，而PM1.0+(粒径位于1.0~10mm之间的颗粒物)则有较大程度的增长；对于同一种煤与生物质混烧时，PM10的形貌有相似之处。在0.1mm处LPSA煤与生物质混烧形成的细微颗粒物大多呈柱状，而PDSB煤与生物质则大多呈碎片块状；并且在4.3mm处除了各自原有的柱状或碎片状结构外，还出现了部分光滑圆球体颗粒结构。     

生物质与煤共燃研究

简要介绍生物质与煤共燃的意义及其应用前景。在此基础上,深入分析二者共燃的生物质预处理、燃烧特性、污染物排放及共燃灰污、结渣和腐蚀性、共燃方式及共燃经济性。同时还对所面临的问题如:生物质体密度、能量密度低,高碱金属含量带来的低灰熔点,高氯含量可能带来的腐蚀,提出了一些解决办法。最后对二者共燃的实验研究进行了较深入地分析。