气化条件下煤灰熔融性研究

以CaO和Fe2O3为助熔剂,分别与7种煤样进行不同比例的混合,在气化条件下进行煤灰熔融性实验,降低煤灰熔融性温度,为生产合成气用煤的选择提供科学依据。实验结果表明,7种煤样的流动温度均能降至1400℃以下,煤灰添加CaO助熔剂时的灰熔融性温度变化比较稳定,而对Fe2O3助溶剂都较为敏感,仅在很小的含量范围内能达到最低点,而且规律性较差。     

配煤、助熔剂对毕节煤灰熔融特性温度的影响研究

为提高毕节地区煤炭气化和燃烧的性能,研究了配煤和助熔剂对毕节煤灰熔融性温度的影响。在毕节地区织金煤、修文煤和金沙煤中,分别按一定比例添加CaO、Fe_2O_3两种助熔剂,并在织金煤中选用高灰熔融性温度的煤与低灰熔融性温度的煤相配,来测定添加助熔剂和配煤对煤灰熔融特性温度的影响。研究结果表明:CaO添加比例从3%到12%,煤样的灰熔融性温度先降低后增大;Fe_2O_3添加比例从5%到20%,煤样的灰熔融性温度始终呈下降趋势,Fe_2O_3助熔效果较好;低灰熔融性温度的煤与高灰熔融性温度的煤相配,能有效降低高灰熔融性温度煤的灰熔融性温度。     

助熔剂对配煤煤灰熔融特性的影响

Shell煤气化工艺要求使用的煤灰熔融温度低于1 350℃。但是,经灰熔融温度测定,其设计煤种灰熔点远大于目标温度。为了满足工业生产要求,可以通过配煤联合添加助熔剂的方法来降低煤灰熔点。结果表明,助熔剂ADN、ADC、ADF、KZ3#均可不同程度地降低配煤的灰熔融温度。在配煤比例一定的情况下,助熔效果为ADF>ADN>KZ3#>ADC。对于同种助熔剂,在添加量一定的情况下,助熔效果因配煤中2种煤含量的变化而异。     

助熔剂对煤灰熔融过程中矿物行为的影响

针对淮南矿区高灰熔融性煤难以直接用于现有液态排渣煤气化工艺的问题,利用智能灰熔点测定仪和X-射线衍射仪(XRD)在弱还原性气氛下,分别对淮南矿区煤样以及添加助熔剂后灰熔融温度和煤灰矿物行为进行了研究.结果表明,随着灰化温度的升高,高岭石转变为莫来石;碳酸盐矿物逐渐分解.助熔剂ADF和ADC在不同的温度下,容易与煤灰中其他矿物形成硬石膏、赤铁矿、铁尖晶石、铁橄榄石和钙长石等助熔矿物,从而降低煤灰熔融温度.     

酸碱比值与助熔剂对煤灰熔融流动温度影响的研究

以我国62组重要商业用煤的煤灰化学成分和灰熔融性为研究对象,讨论了酸碱比值与灰熔融流动温度的关系,结果表明酸碱比值越大,流动温度越高。考察了助熔剂CaO和Fe2O3不同添加量对6组高灰熔点煤灰熔融流动温度的影响。实验表明:同一煤样中添加相同质量的助熔剂CaO和Fe2O3,对酸碱比值的改变相同,但是其助熔效果不同,因此酸/碱比值不可当做衡量煤灰熔融特性的唯一参数。以6种煤的实测数据为基础,对助熔剂CaO添加量的经验公式的准确性和适用性作了分析。由于煤种的多样性与灰成分的复杂性,使得经验公式具有局限性,助熔剂添加量的确定仍需实验测量。     

铁系助熔剂对煤灰熔融特性影响的研究

文章选用A、B两种高灰熔融温度煤为研究对象,分别添加铁系单助熔剂和复合助熔剂,利用X-射线衍射分析方法考察添加助熔剂前后不同温度下煤灰中矿物组成变化,研究铁系助熔剂对煤灰熔融温度的影响。结果表明,6%的铁系单助熔剂和4%铁系复合助熔剂均能够降低A、B煤灰熔融温度至1350℃以下,复合助熔剂改善煤灰熔融温度有较好稳定性。添加铁系助熔剂后,煤灰在升温的过程中生成的钙长石和钙铁辉石使得煤灰熔融温度降低。     

碱性氧化物对煤灰熔融特性的影响及机理研究

向延安子长禾草沟煤(2#煤)中添加不同含量的助熔剂碱性氧化物,研究碱性氧化物含量对煤灰熔融温度的影响,并结合X射线衍射和扫描电镜探讨添加助熔剂后煤灰的熔融机理.结果表明,几种氧化物中Na2O降低煤灰熔融点效果最好,可以使煤灰熔融温度从1 300℃降到1 195℃,降低幅度为105℃;其次是CaO,K2O和MgO,降低幅度分别为75℃,55℃和45℃.煤灰在熔融过程中,矿物成分的变化是导致煤灰熔融温度发生变化的主要原因.     

助熔剂对高灰熔点煤影响的实验研究

对山西两种高灰熔点煤添加不同比例的CaO和Fe2O3助熔剂后的熔融特性及其在高温下的矿物质行为进行了实验研究,用X射线衍射观察分析了不同温度下的煤灰矿物组成变化.结果表明,在弱还原性气氛下,两种助熔剂均可有效降低煤灰熔点,但不同的助熔剂对不同煤灰熔点降低的效果不同.当在煤灰中添加适量助熔剂时,煤灰熔点可达到最低,这是由于煤中矿物质在高温下与CaO,Fe2O3发生反应,最终形成低熔点共熔物,从而使得煤灰熔点下降.     

铁钙比对煤灰中耐熔矿物生成的抑制机理研究

铁基助熔剂和钙基助熔剂能有效降低煤灰熔融温度,为了研究铁钙比(Fe2O3/CaO)对煤灰中耐熔矿物生成的抑制机理,根据煤灰化学成分组成,在三种不同系列的煤中加入含铁助剂,调整煤中的铁钙比,对煤灰进行灰熔融温度、煤灰成分分析,对还原性气氛下制备的煤灰渣进行X射线衍射分析(XRD).结果表明:加入含铁助剂可降低煤灰熔融温度,在相同铁钙比下,加入Fe助剂的煤灰熔融温度低于加入FeS2助剂的煤灰熔融温度,硫在煤灰中起增加煤灰熔融温度的作用;煤灰中铁钙比不同对高熔点矿物的生成影响不同,当铁钙比在1~2间时,灰渣中仅有钙长石,当铁钙比在3.5~5.5间时,灰渣中既有钙长石的也有耐熔矿物莫来石的存在,煤灰中铁质矿物和钙质矿物的含量对耐熔矿物的生成有很大影响.     

配煤和添加助熔剂降低淮南煤灰熔点的实验研究

淮南矿区煤炭资源虽然富足,但按照GB/T219-2008《煤灰熔融性的测定方法》对淮南煤的煤灰熔融性测定,淮南矿区高灰分煤较多,灰熔融性温度基本都高于1500℃,无法直接用于液态排渣的气化炉。为了让淮南的高灰分煤能够应用于Texaco气化技术,本文研究了配煤和添加助熔剂对高灰熔点淮南煤煤灰熔融特性的影响。实验结果表明,配煤和添加助熔剂均能降低淮南煤灰熔点。SH煤的配煤效果要好于YM煤。添加60%的SH煤可以使得淮南煤灰熔点降至1350℃。FHD#和KZ5#助熔剂的助熔效果要好于KZ1#和KZ19#。5%FHD#和KZ5#的添加量可以使得淮南煤灰熔点降至1350℃。     

Study on the ash fusion temperatures of coal and sewage sludge mixtures

The coal, sewage sludge, water and chemical additives are milled to produce coal-sludge slurry as a substitute for coal-water slurry in entrained-flow gasification, co-gasification of coal and sewages sludge can be achieved. The ash fusion temperature is an important factor on the entrained-flow gasifier operation. In this study, the ash fusion temperatures (DT, ST, HT and FT) of three kinds of coals (A, B and C), two kinds of sewage sludges (W1 and W2) and series of coal-sewage blends were determined, and the mineral composition during the ash melting process was analyzed by X-ray diffraction (XRD). The results showed that the ash fusion temperatures of most coal-sewage blends are lower than those of the coals and sewage sludges. The ashes have different mineral composition at different temperature during the heating process. It was found that the mineral composition of AW1 blend ash is located in the low-temperature eutectic region of the ternary phase diagram of SiO₂-Al₂O₃-CaO. The minerals found in BW1 blend ash are almost the same as those in B coal ash. Kyanite is detected in CW1 blend ash, which results in the ash fusion temperatures of CW1 blend ash higher than those of C coal. We found that sodium mineral matters are formed because of NaOH added to W2, which can reduce the ash fusion temperature of coal-sewage blends.     

MgO含量对高钠煤灰熔融特性的影响

为研究MgO含量对高钠煤灰熔融特性的影响,配制了不同MgO含量的高钠合成灰并对灰熔融温度进行了测试。利用FactSage 7.0提供的热力学数据库建立了SiO₂-Al₂O₃-Fe₂O₃-CaO-MgO-Na₂O多元体系,模拟不同MgO含量的高钠合成灰的熔融过程。使用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（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MgO含量的增加,灰熔融温度先降低后升高。当MgO质量分数由0增加到5%时,高温下灰中生成大量低熔点的透辉石,透辉石会与霞石等矿物质形成低温共熔体,导致灰熔融温度降低。进一步增加MgO含量,高温下灰中生成镁黄长石、镁橄榄石和镁硅钙石等高熔点矿物质,使灰熔融温度升高。二元相图和似三元相图的结果表明,全液相温度随MgO含量的变化趋势与灰熔融温度相同。对本研究中的煤种,当MgO质量分数为30%时,可以有效提高灰熔融温度并抑制熔融液渣的生成。     

配煤对煤灰熔点的影响及灰熔点预测模型研究

针对皖北刘桥二矿煤（A）属于高灰熔点煤,无法满足Shell气化炉液态排渣的需要。考察了采用配煤技术降低煤A的灰熔点的效果,结果表明,配煤可以显著的降低煤A的高灰熔融性。使其能够满足Shell气化炉液态排渣工艺的要求。并采用最小二乘法对灰熔点与煤灰灰成分之间建立并回归了预测模型,预测模型方程表明,若能增加配煤煤灰中MgO的含量可显著降低煤灰熔点,增加配煤煤灰中CaO的含量可使煤灰熔点降低,在煤灰中SiO2和Al2O3总含量一定的条件下,高硅低铝的配煤煤灰可进一步降低煤灰熔点。同时该模型能较好地预测三种原煤配煤的灰熔点。     

煤矸石灰添加对准东煤灰熔融特性影响

选取两种准东煤（ZDA和ZDB）为研究对象，利用灰熔融温度测定仪、X射线荧光光谱和X射线衍射仪考察了单一准东煤灰及其与煤矸石（CG）灰掺混后酸碱比、化学组成和矿物质演变对灰熔融特征温度的影响规律。结果表明高温下ZDA中主要矿物组分为霓辉石和赤铁矿等助熔矿物，而ZDB中以难熔矿物硫铝酸钙与镁硅钙石为主，导致ZDA灰熔融温度明显低于ZDB。随着CG灰质量分数增加，ZDA/CG与ZDB/CG熔融特征温度呈现先下降后上升趋势，分别在CG灰添加比40%和60%时出现最小值；当ZDA/CG与ZDB/CG酸碱比接近时，CaO与Fe₂O₃含量是影响变形温度与流动温度的主要原因。对于上述两种高碱性煤灰，含钙矿物对于灰熔融特性影响较大，而含钠矿物的影响相对较小。本文旨在为改善准东煤灰沉积倾向提供基础数据。     

合成煤中钠对煤燃烧及灰特性影响

准东煤中钠含量高，燃用时锅炉会出现严重结渣问题。通过向准东煤为原料制取的超纯煤中添加灰的模型化合物，得到合成煤。并在此基础上利用热重-差示扫描量热分析法（TG/DTG/DSC）、X射线衍射仪（XRD）和灰熔融温度测定分析手段，研究Na₂O含量对煤燃烧特性和灰熔融性的影响。结果表明：钠主要影响合成煤的着火温度（T_i）与焦炭燃烧阶段，钠含量增加使T_i升高，并且Na₂O在灰中质量分数由5%升高至8%后，钠含量增加使焦炭燃烧速率先减小后加快，并能够改善煤粉燃尽特性。钠能够降低灰熔融温度，并在Na₂O质量分数高于5%后，温度下降更加明显。在三元相图中钠对莫来石的助熔作用是造成灰熔融温度降低的重要原因。XRD分析表明Na₂O含量增加，充当骨架作用的石英在钠的助熔作用下与难熔矿物硅钙石、MgO等生成低熔点长石类矿物，这类矿物在高温下有助熔作用，能够降低灰熔融温度。同时还生成助熔性含钠矿物霞石，加剧了灰熔融。     

粒度对煤灰熔融特性的影响及作用机理初探

利用计算机控制扫描电镜(CCSEM)和5E-AFⅡ型智能灰熔点测试仪分别研究了A和B两种典型煤样的矿物组成及粒径分布和煤灰熔融温度。结果表明,煤灰熔融温度随粒径增大呈直线上升的趋势,当粒径大于100μm时,煤灰流动温度大于1 450℃。A、B煤中高岭石、石英、硅铝酸钾、蒙脱石矿物均以中小颗粒的形式存在,方解石分别以小颗粒、粗大颗粒的形式存在,铁氧化物则反之,且内在、外在矿物颗粒分布存在非均一性,这些是导致煤灰熔融特性产生重大变化的根本原因。     

硅钙摩尔比对准东煤燃烧过程中矿物演变及灰熔融特性的影响

选择准东高钙五彩湾（WCW）煤作为研究对象,通过改变煤灰中硅钙摩尔比（M）研究煤灰熔融特性及矿物演变的变化规律,进一步借助FactSage热力学计算软件进行矿物平衡预测。研究表明：在WCW原煤灰中,矿物CaSO₄演变生成低熔点矿物Ca₂MgSi₂O₇,使得原煤灰借助灰熔融温度（AFTs）预测其结渣、玷污时出现较大偏差。对于混煤灰,当M升高至3时,相比原煤灰,其中矿物CaSO₄的分解提前,SiO₂优先与CaO反应生成熔点较低的矿物CaMgSi₂O₆,进而引起混煤灰的熔点降低;当混煤灰中M升高至5时,充足的SiO₂会与MgO发生反应,生成高熔点矿物Mg₂SiO₄,使得此时混煤灰的AFTs显著提升,改善了煤灰熔融特性。热力学计算矿物平衡结果与X射线衍射分析（XRD）结果吻合较好,吉布斯自由能结果验证了矿物演变过程的合理性。