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。     

钙硼硅系微晶玻璃析晶性能的研究

采用水淬法制备应用于LTCC基板材料的CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃。通过DTA和XRD综合分析,在充分析晶情况下此玻璃的主晶相是硅灰石(CaSiO3)、硼钙石(CaB2O4)以及石英(а-SiO2),并确定了3种晶相的析晶温度。在此基础上探讨了氧化硅和氧化钙含量对硅灰石晶相生成以及该系统微晶玻璃烧结性能的影响。得到了规律性的结果:增加钙含量能够有效诱使硅灰石析出,同时能够抑制石英相,降低烧结温度,使材料适用于基板材料的要求。     

神府煤低温灰与高温灰的高温熔融特征EI北大核心CSCD

煤灰中无机组分在加热过程中的熔融特性,是评价煤炭对各种气化、燃烧工艺的适应性以及选择最佳操作条件的重要依据。以典型煤种神府煤为研究对象,采用热台显微镜、扫描电镜观察低温灰与高温灰在熔融过程的行为特征,并结合X射线衍射仪分析该过程煤中矿物质的转化。结果表明：低温灰与高温灰均以难熔物质Si O2为骨架向内收缩,熔融物增多后包裹难熔物质并逐渐将其熔解,分别形成辉石类和长石类共熔物。在800~1 000℃和1 100~1 200℃阶段,神府煤低温灰和高温灰的体积均有明显收缩。800~1 000℃阶段,低温灰中有斜辉石形成,高温灰中有钠长石形成;1 100~1 200℃阶段,两样品均熔融形成共熔物。     

煤燃烧中钙基脱硫灰样矿物质的电子探针分析

该文针对六盘水无烟煤中添加石灰石的钙基脱硫试样的结渣特性、加热过程中矿物质行为,利用电子探针对加热过程中不同钙硫比的钙基脱硫灰样的矿物质行为进行研究。分析表明,随着钙硫比的增加,煤的结渣特性发生变化,并且在钙硫比为2的附近存在一个峰值:当钙硫比为2时,钙基脱硫灰样结渣特性由中等变为严重;当钙硫比为3时,钙基脱硫灰样结渣特性又变为中等。该文还对扫描电子显微镜观察煤灰形貌、结渣影响因素等方面进行了分析探讨。     

燃煤固体产物中含钙矿物的迁移与多相反应

燃煤灰渣中含钙矿物的组成和多相反应与灰渣活性密切相关。该文对SBF试验台上煤粉与添加剂混烧后的灰样进行XRD分析，并采用F^*A^^C^*T软件包对煤和添加剂组成的多组分系统进行热力学计算，探讨了不同条件下灰渣中含钙矿物的组成特性。结果表明，燃煤灰渣中含钙矿物主要参与固相反应和固硫反应，固相反应生成的含钙矿物主要包括CaO-SiO2、CaO-Al2O3、CaO-Fe2O3以及CaO-SiO2-Al2O3类矿物。随着CaO含量的增加，灰渣中生成的最主要矿物从莫来石→钙长石→钙黄长石→硅酸二钙过渡。在CaSO4稳定存在的温度范围内，固硫反应比固相反应更易进行：随着温度的升高，CaSO4发生分解或者进一步反应生成硫铝酸钙或硫硅酸钙从而使得钙向硅酸盐矿物迁移。     

飞灰中硫酸钠铝硅酸化过程SO_3生成机理

Na_2SO_4是加剧高碱煤结渣的重要中间物质,硫酸钠的铝硅酸化过程会生成SO_3。通过Na_2SO_4-飞灰和Na_2SO_4-Al_2O_3-SiO_2体系的高温矿物演变实验、高温SO_3生成实验,并辅以热力学平衡计算,探究了不同体系中硫酸钠的铝硅酸化过程SO_3生成机理。结果表明:硫酸钠通过高温铝硅酸化反应生成钠长石、钠霞石等低熔点含钠矿物,诱发低温共熔加剧结渣。同时,600~1 000℃铝硅酸化过程析出SO_2和O_2,固相表面的SO2和O2分压高,因此生成少量SO_3气体。Na_2SO_4-飞灰体系在高温下SO_3生成量约为Na_2SO_4-Al_2O_3-SiO_2体系的1.5~2倍。燃用高碱煤时锅炉水平烟道渣层中的Na_2SO_4铝硅酸化,增加了烟气中SO_3浓度。     

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。     

炉排式垃圾焚烧炉灰渣成分及熔融特性分析

在工况和炉内气氛一定的情况下,灰渣中各种化学成分及其物相对灰渣的熔融特性起着决定性作用.从灰熔点、灰成分、XRD物相分析3个方面对焚烧炉灰渣熔融特性进行了研究.结果表明,在远低于灰熔点的条件下,灰渣内部已经有一部分矿物发生了烧结,这些局部的熔融是引起矿物质颗粒相互粘连的原因之一;CaO、Al2O3/MgO/ZnO、SiO2等反应生成的钙化合物形成的低熔点共熔物相的存在是灰渣形成的主要原因.     

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。     

高碱金属煤煤灰沾污特性评价方法

由于煤中的钠为易挥发物质,本文提出了利用低温灰化的灰样进行不同温度下煤灰烧结比例的测试,根据烧结比例曲线计算得到煤灰初始烧结温度,并将该温度作为评价煤样的煤灰高温沾污特性的指标,从而确定了相应的煤灰沾污特性的划分标准。由于低温灰化在很大程度上保留了原煤灰样的特性,该方法简便快捷,且具有较高的判别精度,与目前电厂的实际运行情况吻合;煤灰沾污特性与煤灰中的碱酸比和Na_2O含量均有关,其中NaO含量对沾污影响较大。     

Al2O3对Nb掺杂PTCR陶瓷材料的影响

研究了添加不同质量分数Al2O3的掺杂Nb的BaTiO3陶瓷材料。测量了烧结条件为1 300~1 350℃的陶瓷材料试样的室温电阻、R_T曲线、电阻温度系数及开关温度。在实验的基础上,分析讨论了不同含量的非晶态Al2O3与α_Al2O3对PTCR陶瓷电特性的影响。结果表明,随着Al2O3添加量的增加,材料的烧结温度降低,晶粒均匀,但材料的电特性变弱。     

准东煤防结渣添加剂应用试验

针对锅炉燃用新疆准东高钠煤存在严重的结渣问题,本文通过一维火焰炉模拟实际燃烧环境,试验研究了多种添加剂的防结渣效果,并对其防结渣机理进行了分析。试验结果表明:试验所用的高岭土、黏土类矿物对缓解结渣有较好的效果,试验样品中添加剂添加比例达到3%以上时防结渣效果更明显;添加剂起作用的前提是将煤灰中钠、钙、铁等元素质量分数降低到合理水平,尤其是将煤灰中Na_2O质量分数降低到3%以下,且钙、铁元素质量分数不大幅增加;添加剂加入后煤灰中的硅铝比对防结渣也起重要作用,合理的硅铝比有利于使低熔点的钠、钾、钙等碱/碱土金属化合物形成熔点相对较高的硅铝酸盐,单纯提高煤灰中Al_2O_3质量分数防结渣效果不明显。     

纳米Al2O3掺杂对NdFeB磁体磁性能和电阻率的影响

NdFeB磁体的电阻率很低,在大动力牵引机车电机工作条件下,涡流损耗明显,使工作温度过高,造成永磁体失磁,降低电机性能。通过高电阻率的纳米Al2O3掺杂来提高电阻率。采用NdFeB快淬粉,通过热压、热变形技术制备了不同质量分数纳米Al2O3掺杂的NdFeB磁体,研究了纳米Al2O3掺杂对NdFeB磁体的热压致密性、磁性能和电性能的影响。结果表明,随着Al2O3质量分数的提高,热压密度先增加后降低,电阻率逐渐增大,当Al2O3质量分数为1.5wt%时,电阻率增大了13%;但是,纳米Al2O3掺杂对磁性能影响很大,随着Al2O3含量的增加,矫顽力和剩磁都急剧下降。     

氧化硅添加剂对准东煤高钙飞灰物相热转化作用的差示扫描量热分析

为研究氧化硅添加剂粒径和掺加比对防治准东煤结渣沾污的影响,使用差示扫描量热仪(differentialscanning calorimeter,DSC)研究准东煤高钙飞灰和2种不同粒径氧化硅的掺混样品的升温热流特征,并使用X射线衍射分析加热样品的物相变化。结果表明准东煤飞灰中含钙相的显著热转化和氧化硅添加剂的作用均发生在810℃以上温度,添加剂促进高钙飞灰加热产物的钙黄长石向钙长石转化。2000目氧化硅的防治效果比100目氧化硅的更好。硅灰比为1:9时2000目氧化硅可使飞灰DSC吸热谷温度延后50℃,有效地减缓飞灰熔融物质的生成,但是硅灰比增加到1:1时,其减缓飞灰生成熔融物质的效果并不更显著。工程上使用氧化硅添加剂防治准东煤的结渣沾污时,选择粒径小的添加剂可能比增加氧化硅的掺加量更有效。     

水蒸气添加对纳秒脉冲激励氩气DBD放电特性的影响

为了制备高能效、高活性且均匀稳定的大气压等离子体源,利用纳秒脉冲电源驱动氩气介质阻挡放电(dielectricbarrierdischarge,DBD),并添加H2O增强等离子体活性。通过电学及光学诊断方法,系统分析研究了H2O体积分数对放电特性的影响规律,并利用图像灰度标准差方法和等效电路模型方法,定量计算了放电均匀性和放电微观参量。结果表明,纳秒脉冲激励氩气DBD中H2O体积分数较低(0%～0.2%)时具有较好均匀性,当H2O体积分数升高后,其吸附电子引起空间电场畸变,产生明亮放电细丝导致放电均匀性降低,过量H2O添加会使放电熄灭;由于添加少量H2O可促进等离子体中电离过程,传输电荷、放电平均功率及能量效率随着H2O体积分数增加而增加,并在H2O体积分数为0.1%时达到极大值,之后随着H2O体积分数增加而减少。通过OH和Ar激发态粒子发射光谱强度表征等离子体活性,发现当H2O体积分数达到0.1%时,OH和Ar谱线强度达到最大,Ar激发态粒子发射光谱强度比值表明电子能量随着H2O体积分数增加而升高,在H2O体积分数为0.1%时达到最大值,之后降低。     

硫酸钠沉积转化特性及对灰熔融性的影响

Na2SO4是加剧高碱煤沾污结渣特性的重要中间物质。为阐明炉内固相Na2SO4生成转化机理及对灰熔融性的影响规律,采用气相反应动力学分析了Na2SO4(g)的生成,总结了渣层不同温度下Na2SO4的沉积和转化特性,通过灰熔融性和高温矿物演变实验研究了Na2SO4的高温转化及对灰熔融性的影响。结果表明:Na2SO4(g)是气相Na的主要赋存形式。900℃及以下Na2SO4(g)大量凝结并沉积,中低温渣层中的Na2SO4稳定存在。渣层温度沿径向升高,沉积于高烟温区域灰渣外层的Na2SO4熔融,并发生高温转化,与飞灰中石英、刚玉等矿物发生铝硅酸化反应,1 000℃左右大量生成钠长石,硫酸钠含量高时生成钠霞石,高于1100℃进一步转化为钙钠长石、青金石、蓝方石等矿物。Na2SO4高温下转化为低熔点含钠铝硅酸盐,其助熔共晶效应导致灰熔融温度大幅降低,加剧结渣。     

AlN@Al2O3/环氧树脂导热复合材料的制备与性能研究

采用水解法制备核壳结构的AlN@Al2O3,采用硅烷偶联剂KH560对其进行表面修饰,并作为导热填料制备了AlN@Al2O3/环氧树脂复合材料。研究AlN@Al2O3粉体含量对环氧树脂复合材料导热性能、热稳定性及其他性能的影响。结果表明:AlN@Al2O3粉体能够均匀地分散于环氧树脂体系中;随着AlN@Al2O3含量的增加,复合材料的导热性能逐渐提高,当AlN@Al2O3质量分数达到50%时,复合材料的导热系数为1.89W/(m·K),是纯环氧树脂导热系数的11.1倍,且复合材料在较长的使用时间内仍能保持较好的导热性能;随着AlN@Al2O3含量的增加,复合材料的热分解温度及玻璃化转变温度均呈现出升高的趋势,当AlN@Al2O3质量分数达到50%时,复合材料失重10%时的温度达到最高值398.88℃,玻璃化转变温度达到147.74℃。     

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。     

污秽中CaSO_4质量分数对XWP2-160瓷绝缘子串交流污闪特性的影响

输电线路绝缘子在自然条件下表面积污成分中含有大量的CaSO_4,而污秽中CaSO_4对绝缘子污闪特性产生较大的影响。为此,以7片XWP2-160型绝缘子串为试品,在人工雾室中进行了人工污秽试验,研究了CaSO_4对绝缘子污耐压及泄漏电流的影响规律。研究表明:随着CaSO_4质量分数的增加,绝缘子串污耐压呈幂函数形式递增,泄漏电流峰值递减;在CaSO_4作用下,可溶性物质密度(SCD)对绝缘子污耐压的影响程度是附灰密度NSDD影响程度的1.45~1.7倍,SCD对绝缘子泄漏电流峰值的影响程度是附灰密度(NSDD)影响程度的3~4倍;随着污秽度的提高,CaSO_4质量分数的改变对绝缘子污耐压的影响逐渐增大;随着CaSO_4质量分数的增大,SCD、NSDD的改变对绝缘子污耐压及泄漏电流峰值的影响逐渐减小。研究结果可为输电线路外绝缘设计和运维提供参考。     

环氧树脂/氧化铝导热复合材料的结构设计和制备

采用浇注成型制备环氧树脂/氧化铝(EP/Al2O3)导热复合材料。研究了Al2O3用量和偶联剂处理对复合材料导热性能和力学性能影响。结果表明,复合材料的导热系数随Al2O3用量的增加而增加,当Al2O3质量分数为50%时,复合材料的导热系数达到0.68 W/(m.K);弯曲强度和冲击强度则随Al2O3用量的增加先增加后降低,当Al2O3质量分数为5%时,复合材料力学性能达到最佳,表面改性使复合材料导热性能和力学性能得到进一步提高。复合材料导热率的实验结果与Maxwell_Eucken模型较吻合,但Maxwell_Eucken模型只适用于低填充情况。