高钠煤质特性与沾污机理试验研究北大核心

针对我国高钠煤燃烧过程中的强沾污和易结渣等特点,通过对煤质特性、沾污层灰分试验与沾污机理分析,判别并验证了高钠煤的沾污影响因素,并确定了相应的添加剂掺烧策略。案例研究结果表明:准东煤的沾污主要是由碱金属富集引起的,碱金属(主要是Na)在准东煤结渣与积灰中起主导作用;Na2O含量是我国高钠煤分级划分的主要依据;铝土矿、高岭土类的铝基添加剂对缓解准东煤结渣和沾污有较明显效果。     

神华配煤孔隙分形对燃烧特性的影响

利用氮气吸附仪、沉降炉、扫描电镜(SEM)和X-射线能谱仪(EDS)研究了动力配煤的孔隙分形结构对着火和燃烧特性的影响.对神华煤分别与准格尔煤和澳洲煤组成的配煤研究表明,配煤孔隙分形维数随单煤比例呈现出单调变化规律,并且与比表面积和比孔容积的变化规律基本一致.当神华配煤的分形维数由2.451增加到2.482和2.532时,着火温度由783 ℃降低到587 ℃和462 ℃,飞灰中碳的质量分数由3.62%减少到2.83%和1.83%,说明配煤的分形维数越大则越容易着火和燃尽.随着准格尔煤比例增加和神华煤比例减少,燃烧渣样中硅铝质量比减小且灰熔点提高,导致配煤的结渣程度明显减轻.     

高钠煤质特性与沾污机理试验研究

针对我国高钠煤燃烧过程中的强沾污和易结渣等特点,通过对煤质特性、沾污层灰分试验与沾污机理分析,判别并验证了高钠煤的沾污影响因素,并确定了相应的添加剂掺烧策略。案例研究结果表明:准东煤的沾污主要是由碱金属富集引起的,碱金属(主要是Na)在准东煤结渣与积灰中起主导作用;Na2O含量是我国高钠煤分级划分的主要依据;铝土矿、高岭土类的铝基添加剂对缓解准东煤结渣和沾污有较明显效果。     

黑液水煤浆在0.25 MW炉内的燃烧和结渣特性

为了考察黑液水煤浆工业应用的可行性，在0．25MW试验炉上对新汶良庄矿常规和黑液两种水煤浆作热态对比试验以研究煤浆的流动、雾化、着火、燃烧、沾污结渣及污染物排放特性．借助自制灰污热流计分析了两种煤浆的沾污结渣趋势．结果表明，相对常规浆而言，黑液浆具有良好的流动、雾化性能，着火容易，燃烧稳定，还具有低污染排放，低灰熔点、强结渣的特点．故黑液水煤浆在电站锅炉和工业锅炉中应用是可行的．     

高碱金属准东煤结渣特性试验

为准确预测高碱金属准东煤结渣特性,利用沉降炉试验台对准东煤、宁煤、褐煤进行结渣特性试验,比较各煤种与实际电厂锅炉燃用时结渣状况的耦合性.试验结果表明,准东煤灰熔融温度tDT和tST分别为1 310℃和1 330℃,结渣倾向不强,与新疆部分电厂燃用准东煤后锅炉出现大面积结渣现象不符.沉降炉试验得到准东煤在1 250℃时,结渣棒即出现较难吹灰的块状渣,在1 350℃时,出现黑色熔融状油膜,表现为严重结渣倾向.与灰熔融温度相近的宁煤相比,相同温度下准东煤结渣倾向更严重,接近于灰熔融温度较低的褐煤.沉降炉试验预测准东煤以及宁煤、褐煤的结渣倾向性与在实际电厂锅炉燃用时的结渣状况的耦合性较好,是预测准东煤结渣特性的有效方法.     

基于图像处理的灰渣温度场及生长特性

为了研究煤结渣问题,通过在一维炉试验台上采用定制的CCD摄像系统完成结渣试验,获取煤结渣过程的图像信息.对获取的图像进行图像处理得到灰渣厚度信息,应用双色法提取结渣棒上灰渣的温度场信息.通过对所有信息进行处理和分析可知,试验中灰渣的生长过程可以明显分为不同阶段,不同阶段灰渣的生长对结渣棒热流密度的影响差异很大;灰渣厚度参数的变化是一个从快速增长直至某一稳态附近小幅波动的过程;不同时刻的灰渣表面温度场表现出灰渣温度由外向内逐渐降低的趋势,呈现出较强的层次性.     

过量空气系数对准东煤结渣特性的影响

为深入认识准东煤的结渣特性,改善燃用准东煤的锅炉结渣问题,采用多反应控制段携带流反应器模拟真实煤粉锅炉中的空气分级燃烧情况,研究空气分级条件下过量空气系数对准东煤结渣特性的影响规律.采用XRD与SEMEDX对灰渣在高温条件下的熔融特性与微观形貌进行分析,并取灰样分析其燃尽率.实验结果表明:准东煤在炉膛温度为1 250℃时具有很好的燃尽效果,燃尽率达到99%以上.过量空气系数在0.7~1.2时对燃尽效果影响不明显.随着主燃区过量空气系数的升高,莫来石含量逐渐增大,结渣逐渐减轻;灰渣中Si、Fe、Na富集明显,Al含量较低,结渣较强;主燃区过量空气系数较低时,灰中铁的硅铝酸盐容易形成低温共熔体,导致结渣加重.为避免严重结渣应该使主燃区过量空气系数大于0.7,同时可以通过掺配含铁量较低的煤来减轻准东煤的结渣.     

煤粉分级燃烧对炉内燃烧过程影响的试验研究

为了考察炉内燃烧过程的变化特性，研究了2.11 MW四角喷燃煤粉炉的煤粉分级燃烧效果.试验采用的锅炉燃料分级百分比为20%，二级燃烧区过量空气系数取0.95.一级燃烧区和燃尽区过量空气系数取1.10.结果表明, 与未进行分级燃烧的基础工况相比，煤粉分级燃烧试验炉二级燃烧区和炉膛出口温度增高，锅炉NOx排放体积比降低45%. CO、CO2和SO2在应用分级燃烧后的炉内变化复杂，但其排放体积比未发生较大改变，甚至略有下降. 分级燃烧使锅炉固体不完全燃烧损失(SICL)有一定程度增加, 该煤粉分级燃烧是一种清洁燃烧技术.     

电厂煤粉炉联产水泥熟料技术试验研究

以低硫兖州煤和高硫长广煤为试验煤种,在两段多相试验台开展了煤粉炉联产水泥熟料技术试验研究.试验结果表明:低硫兖州煤和高硫长广煤联产水泥熟料试验样品的固硫率均在50%左右,高于煤粉炉仅为30%的炉内喷钙脱硫效率,样品熟料矿物与普通水泥熟料矿物组成相似、性能相近.通过对样品熟料矿物的特征分析,提出了开展电厂煤粉炉联产水泥熟料技术研究的重点.     

电站锅炉燃用高碱煤对燃烧特性影响研究

以某1 000MW超临界塔式电站锅炉为研究对象,采用数值模拟的方法研究了锅炉燃用高碱煤对炉内燃烧特性和结渣特性的影响。使用CFD模拟软件对炉内燃烧过程进行了三维稳态燃烧模拟,并对掺烧不同比例准东煤后的炉内温度场和结焦率等指标进行了比较分析。结果表明,随着高碱煤掺混比例的提高,炉内温度水平逐渐下降,当掺混比例较高时,炉内温度水平已难以匹配正常燃烧的条件。更改煤粉平均粒径的模拟结果表明,粒径和掺混比例都与炉内结渣特性有着较强的关联,这是由不同掺混比例下粒径改变后对于碰壁情况与温度水平的两方面共同作用导致的。     

煤粉再燃还原NOx动态过程试验研究

通过固定床对煤粉再燃还原NO_x的微观动态变化过程,以及不同φ(O₂)条件下的再燃脱硝效果进行了试验研究,结果表明,煤粉再燃过程存在典型的3阶段分布特性,分别是再燃煤粉早期NO生成阶段、挥发份的均相还原阶段和焦炭的非均相还原阶段.再燃粉煤早期NO生成阶段和焦炭的非均相还原阶段对φ(O2)变化不敏感,挥发份的均相还原阶段对φ(O₂)变化非常敏感,NO还原效率随φ(O₂)的增加而降低,φ(O₂)=8％是NO还原有效与否的分界线,当φ(O₂)>8％时,再燃煤粉非但不能对来流NO进行有效还原,而且还生成了新的NO.要获得理想的脱硝效果,需要φ(O₂)<5％,对应挥发份化学当量比SRV<0.8. 通过对不同φ(O₂)条件下的NO动态曲线进行定量积分分析,发现挥发份是富燃还原性气氛下还原NO的主要贡献成分,同样在贫燃氧化性气氛下也是NO生成的主要贡献成分.同时还给出了神华煤再燃还原NO的效率与氧量气氛之间的经验公式.     

神华煤燃烧再燃中NOx生成与还原试验研究

为了了解神华煤再燃过程中NOx的还原机理，研究了不同氧气体积分数下燃烧和再燃过程中NOx的动态释放和还原特性.试验采用在线式烟气分析仪，在电炉加热的固定床反应器上进行.结果表明, 燃烧过程中NOx的生成挥发份析出峰和焦炭析出峰的双峰释放特性.在氧气体积分数为0%~18%范围内，随氧气体积分数的增大，NOx生成量呈近似线性增长.氧气体积分数从0增至15%，NOx生成量增加约11倍.再燃过程中NOx曲线具有挥发份均相和焦炭非均相还原的双谷分布趋势.相比于焦炭非均相还原过程，挥发份均相还原过程对NOx的还原贡献最大，挥发份随气氛变化更加敏感.当氧气体积分数大于7%以后，煤粉再燃过程不再具有脱硝效果.     

Lowering ash slagging and fouling tendency of high-alkali coal by hydrothermal pretreatment

High-alkali species in coal are notorious for causing ash slagging and fouling incidents. In this paper, four high-alkali coals were individually subject to hydrothermal pretreatment(HTP), within a batch-type autoclave at 300 °C for 1 h, and the treated coals were analyzed, along with the oxygen-containing functional groups determined by Fourier transform infrared spectrometer(FT-IR). Then the alkali species and other components in the coal ash were quantified by X-ray fluorescence(XRF) for evaluating the ash slagging and fouling tendency. Apart from this, FactSage was adopted to simulate the occurrence and transformation of alkali species during coal thermal conversion ending at various temperatures. The findings indicate that the treated coals are superior to the parent ones in terms of certain remarkable changes via HTP. The moisture, oxygen and sulfur of the hydrothermally treated coals decline obviously, while the calorific value rises sharply. HTP could reduce the alkali species to less than 2%(%, by weight, equivalent to Na_2 O in dry ash), with a maximum removal ratio of 88.9%, lowering the ash slagging and fouling tendency. The proposed mechanism of HTP was that the alkali species in coal matrix became released due to the breakage of the coal functional groups and micropores during HTP.     

超细煤粉再燃技术及其低NOx排放分析

超细煤粉再燃技术是燃煤电站实现低NOx排放的关键技术之一.结合超细煤粉再燃机理,对低NOx排放的主要影响因素：燃料特性、煤粉细度、在再燃区的停留时间、再燃区反应温度、再燃燃料比和过量空气系数等进行了综合分析,得出了只要燃烧条件选择合理,采用低挥发分的烟煤代替高挥发分的烟煤或褐煤作为再燃燃料也是可行的结论.     

超细煤粉再燃技术及其低NO_x排放分析

超细煤粉再燃技术是燃煤电站实现低NOx排放的关键技术之一.结合超细煤粉再燃机理,对低NOx排放的主要影响因素:燃料特性、煤粉细度、在再燃区的停留时间、再燃区反应温度、再燃燃料比和过量空气系数等进行了综合分析,得出了只要燃烧条件选择合理,采用低挥发分的烟煤代替高挥发分的烟煤或褐煤作为再燃燃料也是可行的结论.     

Main influencing factors and coal fly ash characteristics of gasoues fuel reburning process

The unburned carbon concentration in fly ash and the influence of main factors on the reduction of nitrogen oxides during gaseous fuel reburning process were experimentally studied in a 36 kW down-fired furnace when five typical coals with different qualities were served as the primary fuel. It is found that the higher nitrogen oxide reduction efficiency can be obtained by reburning process when the coal used as the primary fuel contains more volatile matter. But under the optimizational operating conditions, both above 50% nitrogen oxide reduction and low carbon loss can be achieved by reburning process even though the primary fuel is the low-volatile coal. The experimental results show that the reasonable residence time in reburn zone is 0.6–0.9 s, the appropriate gaseous reburn fuel percentage is 10%—15% and the optimal average excess air coefficient in reburn zone is 0.8–0.9. These results extend the ranges of the key parameter values for reburning process with respect to that the low-volatile coals are used as the primary fuel. Foundation item: Projects(50806025; 50721005) supported by the National Natural Science Foundation of China     

链条锅炉燃烧末煤的改造研究

链条锅炉燃烧末煤,会导致机械不完全燃烧损失、化学不完全燃烧损失和排烟物理热损失增加,并导致结焦.据此,在DZL2-0.8/160-AII型锅炉上对结构进行了改造,对燃烧进行了调整,对燃料进行了调质,以使锅炉能够适应末煤燃料.结果表明,链条锅炉燃烧末煤时,配风的合理性、二次风的配置、炉膛烟气流场的调控和燃料的调质对燃烧效率影响很大.可见,链条锅炉燃烧末煤时,增加横向配风的均匀性、适量增加二次风、炉膛烟气流场呈"α"型和燃料的加湿调质等措施,可以有效降低排渣可燃物含量,降低排烟过量空气系数,提高燃烧效率,避免结焦.     

链条锅炉燃烧末煤的改造研究

链条锅炉燃烧末煤,会导致机械不完全燃烧损失、化学不完全燃烧损失和排烟物理热损失增加,并导致结焦.据此,在DZL2-0.8/160-AII型锅炉上对结构进行了改造,对燃烧进行了调整,对燃料进行了调质,以使锅炉能够适应末煤燃料.结果表明,链条锅炉燃烧末煤时,配风的合理性、二次风的配置、炉膛烟气流场的调控和燃料的调质对燃烧效率影响很大.可见,链条锅炉燃烧末煤时,增加横向配风的均匀性、适量增加二次风、炉膛烟气流场呈＂α＂型和燃料的加湿调质等措施,可以有效降低排渣可燃物含量,降低排烟过量空气系数,提高燃烧效率,避免结焦.     

Pozzolanic Activity of Burned Coal Gangue and Its Effects on Structure of Cement Mortar

The pozzolanic activity of coal gangue burned at different burning temperatures was investigated. The burned coal gangue was mixed with portland cement in different proportions （ 20% - 60% ）. The pozzolanic activity of coal gangue burned and the hydration products were examined, the compressive strengths of the pastes of the mixtures were tested, and the mechanism of the reaction was discussed. The experimental results slum, that the coal gangue burned at 750 ℃ has the optimum pozzolanic activity, and the burned coal ganguc with SiO2 and Al2 O3 is in an active form. When the coal gangue burned at 750℃ is mixed into portland cement, the content of calcium hydroxide in paste is significantly reduced, while the contents of hydrated calcium silk.ate and hydrated calcium aluminate are increased accordingly, hence resulting in the improvement of the microstructure of mortar. The compressive strength of cement paste decreases with increasing the content of burncd coal gangue. The decease in strength is small in the range of 20% - 30% coal gangue substitution and significant in 30%- 60% substitution.