灰化条件对稻壳灰和稻秆灰理化特性的影响

采用X射线荧光光谱仪、X射线衍射、扫描电镜、能谱分析等实验方法研究了不同灰化温度(600和815℃)下制得的稻壳灰和稻秆灰的理化特性。通过马弗炉灼烧实验考察了灰化温度和灰化时间对稻壳和稻秆灼烧后的灰分量及其表观形貌的影响,并基于灰成分对2种生物质灰的结渣特性进行对比分析。结果表明:不同灰化条件对生物质灰的灰分量、灰组成、灰熔点、物相变化和积灰结渣等特性均有较大影响;灰分量随着灰化温度和时间的增加而降低,稻壳灼烧后的灰分量明显高于稻秆;灰化温度高于600℃时,灰样逐渐出现烧结结构,815℃时灰颗粒表面逐熔融,黑色碳颗粒逐渐暴露而被氧化去除;相同温度下灼烧,2种灰的颜色均由黑变为灰白,最后呈浅红色;稻秆灰中K、Na、Ca等碱金属和Cl含量明显高于稻壳灰,更易造成设备腐蚀;灰化温度对灰的结渣特性影响较小;600℃灰化时形成絮状颗粒,815℃的灰表面发生软化熔融,絮状物减少,逐渐有碱金属物质析出,并以熔融状态粘结形成块状结构。     

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。     

生物质和高硫劣质煤混烧灰熔融特性研究

对生物质和煤混烧特性的研究受到国内外学者的广泛重视。对生物质与高硫劣质煤混烧灰的熔融特性进行研究,测量了灰熔点,并利用热重一差示扫描量热（thermo．gravimetry—differentialscanningcalorimetry,TG—DSC）方法对灰的熔融过程进行研究。实验结果表明,混烧生物质能降低灰熔点,生物质混烧比例越高,灰熔点下降幅度越大。由于生物质中灰分含量远小于高硫劣质煤,混烧灰的灰熔点温度主要受煤灰的影响。由于灰的组成成分及其含量的差异,煤灰、生物质灰在实验温度范围,TG—DSC曲线有较大差异。在低混烧比时,混烧灰的TG—DSC曲线基本体现煤灰的熔融特性。随着混烧比例的提高,TG—DSC曲线上生物质的影响变得明显。     

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。     

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。     

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。     

水煤浆混合灰熔融特性试验研究

对取自2台水煤浆锅护3对各具代表性的灰所组成的混灰的熔融温度和熔融过程动态特性进行了深入研究，发现熔融特性相近且熔点都较高的2种单一灰配成的混灰具有更高的熔融温度。熔点很低与熔点很高的2种灰组成的混灰，其熔融温度随着高熔点灰配比的增加而逐渐升高。     

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。     

添加剂对棉杆抗结渣性能影响EI北大核心CSCD

生物质资源燃用过程中的结渣、团聚等问题限制了该资源的规模化利用,为减缓棉杆燃烧过程中结渣问题,该文探究棉杆中不同赋存形式的钾对其烧结温度和灰熔融特征温度的影响,研究碳酸钙、磷酸钙、磷酸二氢铵3种添加剂的抗结渣性能,探明3种添加剂抗结渣机制。结果表明:逐级萃取可除去棉杆中绝大部分钾元素,水萃取后棉杆灰熔点显著提高,醋酸铵萃取后灰熔点降低,盐酸萃取对棉杆灰熔点提高不明显。磷酸钙添加剂可将棉杆中钾固定在K-Ca-P三元复盐体系中,并提高其灰熔融特征温度,抗结渣效果好。磷酸二氢铵固钾效果较好,但对棉秆灰熔融特性的改善效果不佳。碳酸钙固钾效果较弱,但可提高棉杆烧结温度及灰熔融特征温度。3种添加剂的抗结渣性能为磷酸钙最优,其次为碳酸钙,磷酸二氢铵最弱。     

气流床固态排渣实验研究

煤气化技术由于其高煤炭利用率和低污染排放,近年来得到快速发展。为扩大该技术对高灰熔点煤种的适应性,在0.5 kg/h规模的常压富氧气流床气化实验系统上,对我国高、低灰熔点煤在固态排渣温度范围内进行了煤粉富氧气化特性实验研究。研究结果表明：随着温度的升高,有效气浓度增大,碳转化率增大,冷煤气效率增大,灰渣熔融程度增强;随着氧碳比的升高,有效气浓度降低,碳转化率升高;随着停留时间的增大,有效气浓度、碳转化率和冷煤气效率都升高,灰熔融特性更加显著。不同煤种在相同条件下,灰熔融特性也不相同,低灰熔点褐煤在1300 ℃、停留时间为1.5 s时,灰熔融特性比高灰熔点烟煤明显。     

生物质灰成分测试中的偏差问题分析

灰成分是表征燃料特性时常用的一项重要指标,但生物质的灰成分分析结果总和常远低于100%,经分析发现主要是由于在生物质灰成分分析中忽略了氯的含量以及不准确的碱金属化合物表示两种原因造成的。该文确认了生物质低温成灰的重要性,然后参考煤和生物质各自的分析标准对常见的2种煤和3种生物质的灰成分进行了分析,发现部分生物质灰成分偏差达到20%以上。选取麦草灰做X射线衍射(XRD)物相分析,结果表明生物质灰中碱金衍属的氯化物远高于其氧化物。结合XRD分析结果,发现将氯作为灰成分的一项来计量仍有不合理之处。在分析对比灰成分的表达形式后,提出生物质灰成分中需要同时计算碱金属的氯化物和氧化物的结论,并尝试给出了碱金属的氯化物和氧化物的计算方法和分配原则。通过在利用该方法重新计算3种生物质的灰成分后,得到了比较合理的结果。     

海藻的热解特性分析

用热重分析法对一种海洋生物质--海藻类植物江蓠的热解过程及其动力学规律进行了研究。分析了样品在不同升温速率(10、20、30℃/min)和不同粒径(0.18、0.28、0.45 mm)下的实验结果，发现样品的非等温失重过程由脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重4 个阶段组成,结合傅里叶红外光谱分析了样品热解过程的主要成分变化，比较了各升温速率下的热解特性参数，并计算出热解产物释放指数r; 随着升温速率的增加，热解反应越容易进行。当粒径小于0.45 mm时，时, 颗粒粒径对热解过程影响不大。用Coats-Redfern方法计算出样品的热解动力学参数,发现其热解反应机理函数不同于木质类生物质，求得的活化能E与频率因子A之间存在动力学补偿效应。     

锅炉内卫燃带上高熔点灰渣沉积机理分析

针对一台燃用高熔点灰(初始变形温度大于1400℃)的水煤浆锅炉内卫燃带上(耐火材料)发生较严重结渣的情况进行了分析和实验研究对于卫燃带上不同阶段灰渣沉积的元素分析表明,卫燃带上初始阶段、中间阶段与成熟阶段沉积渣样铁和钙元素表现出富集。现场观察和扫描电镜形貌分析表明,沉积渣样并未发生熔融。晶相分析结果表明,各个阶段沉积样品的晶相组成变化不大,主要形成莫来石,长石类和部分铁的矿物质。不同温度下煤灰烧结样品的氮吸附比表面积测定表明,在低于变形温度下,煤灰尽管不发生熔融,但却会发生强烈的烧结,表现为比表面积和孔容积的降低。铁和钙在沉积表面的富集加剧了颗粒的烧结程度,为沉积灰渣颗粒不脱落提供了条件。     

高灰熔点煤高温下煤焦CO2/水蒸汽气化反应特性的实验研究

我国煤炭年产量中，1400℃以上的高灰熔点煤约占50％以上。为探索固态排渣方式的高灰熔点煤气流床气化，本文选出具有代表性的三种高灰熔点煤种和一种低灰熔点煤种，在TGA-51H型高温热天平上进行了煤焦-CO2和煤焦-水蒸汽气化反应特性的实验研究，并利用SEM考察了气化条件下煤焦及灰的微观结构。实验结果表明：在煤焦-CO2、H2O反应过程中，反应速度明显表现出高温区域的扩散反应和低温区域的化学反应；无论在1273K～1573K的低温区域，还是在高于1573K的高温区域，反应速率随燃料比（FC/V）的增加而减小。     

煤灰熔融特性与锅炉安全运行平衡关系探讨

锅炉的安全运行与煤的品质密切相关。其要点是煤的热值,煤灰的熔融特性以及炉膛的中心温度。当煤燃烬后炉膛的中心温度、煤灰具有的熔融特性对锅炉的安全运行起着重要的作用。按比例配煤是通过不同种类的煤,调整煤燃烬后煤灰所具有的熔融特性以达到锅炉安全运行。     

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。     

医用玻璃的熔融特性研究

医疗废物中有许多低熔点的医用玻璃。医疗废物在回转窑焚烧炉内燃烧时,炉内的高温会将医用玻璃熔化,熔融的玻璃会导致回转窑炉的结渣。用分析纯来代替玻璃组分,研究医用玻璃的熔融特性。实验结果显示,不同化学组分对熔融温度有不同的影响,SiO2能够提高医用玻璃的熔融温度,B2O3和碱金属氧化物(Na2O、K2O)会大幅降低医用玻璃的熔融温度,而碱土金属氧化物(CaO、BaO)和Al2O3会使医用玻璃的软化温度升高,却能使流动温度降低。简化Taylor公式,得出了医用玻璃熔融温度的预测函数。计算结果显示,熔融温度的预测值和实验值吻合较好。     

直接空冷喷淋冷却系统蒸发特性研究

基于直接空冷喷淋冷却系统的水滴蒸发过程,建立了水滴的蒸发模型,并利用该模型计算分析水滴直径、环境温度、湿度以及大气压力等因素对水滴蒸发特性的影响.分析结果表明,雾滴在空气中的蒸发时间与雾滴直径的平方成正比;对于绝热增湿式喷淋冷却系统,建议喷淋雾滴直径不大于40 μm;大气压力对雾滴蒸发特性几乎无影响,空气温度对雾滴的蒸发特性影响较小,空气湿度对雾滴蒸发特性的影响较大,建议将喷淋后的空气湿度控制在75％以下,且绝热增湿式喷淋降温系统不适用每年最热3个月平均空气湿度大于60％的地区.