准东煤灰熔融温度表征结渣特性的试验研究

针对准东煤灰熔融温度与实际结渣特性出现严重不符的问题,利用微波消解法对准东原煤和按GB/T 212-2008制得的灰（称为国标灰）进行分析,得到其金属元素含量。试验结果表明：在国标法制灰过程中,煤中的主要金属元素均有不同程度的逃逸,用金属氧化物逃逸率表征金属元素的逃逸特性,除了熔点比较低的碱金属氧化物逃逸率较高,熔点比较高的Al2O3和CaO的逃逸率也高达87.51%和58.77%,由此导致国标灰灰熔融温度升高,与煤实际的结渣特性不符。灰化温度从815 ℃降低到500 ℃后制得灰的软化温度ST为1 230 ℃,比国标法制得灰的软化温度1 330 ℃低100 ℃。与灰熔融温度相比,灰成分指标更能表征准东煤的结渣特性。     

配煤对准东煤灰烧结特性的影响

对准东煤进行不同种类和比例的配煤,利用CCD(电荷耦合元件)相机监测系统和烧结探针对混烧灰的烧结熔融特性进行实时在线监测。研究结果表明:准东煤和北塔山煤、准东煤和乌东煤都分别按照9∶1,8∶2和7∶3的质量比进行混合可以抑制灰块烧结熔融,起到较好的防结渣效果。烧结灰块的横截面具有3层颜色和烧结程度差异显著的层状结构,由内层到外层烧结程度逐渐增加,且随着配煤比例的提高,最外层的熔融物质减少。同时利用基于Matlab软件开发的GUI数字图像处理系统得到各烧结灰块的高度和面积收缩率,在烧结最终时刻纯准东煤灰块的高度和面积收缩率分别为0.125和0.225。配煤影响烧结灰块的高度和横截面积变化,且随配煤比例的提高,最终时刻灰块的高度和面积收缩率都逐渐减小。利用XRD(X射线衍射)技术分析发现,配煤的种类和比例影响矿物相的转化,但是对外层的矿物质影响较小,外层矿物相主要成分均为钙长石(CaAl₂Si₂O₈)。进行SEM(扫描电镜)分析,发现配煤后烧结灰块外层的孔结构直径有所减小,外层基质呈现出光滑且致密的结构。同时通过EDX(能量...     

不同温度下准东煤燃烧颗粒物的生成特性

为研究不同温度下准东煤燃烧颗粒物的生成特性,在实验室沉降炉中开展了准东煤燃烧颗粒物的生成特性的实验。实验温度为900,1 000,1 100,1 300 ℃,实验气氛为模拟空气气氛。燃烧生成的颗粒物被低压撞击器（LPI）收集并获得其粒径分布,其化学成分使用XRF分析。实验结果表明,准东煤在不同温度下的颗粒物生成特性呈现明显的差异。在900 ℃和1 000 ℃时亚微米颗粒物（PM1）的生成量明显高于1 100 ℃和1 300℃时,并且亚微米颗粒的峰值粒径也较1 100 ℃和1 300 ℃大。900~1 100 ℃时超微米颗粒（PM1-10）的生成量相当,而在1 300 ℃时具有显著的上升。对颗粒物的成分分析发现,在较高温度下,煤中灰分对Na蒸气的吸收或反应是PM1生成减少的主要原因。     

烟气气氛对准东煤灰熔融特性影响的显微观察

准东煤田预测储量高,准东煤灰具有高硫,低硅铝,高碱/碱土金属等特点,实际燃用准东煤锅炉出现了严重的沾污、结渣现象,影响准东煤的大规模开发利用。烟气气氛(含有大量SO₂,SO3)可能影响高温下Na2SO4的生成/分解,从而影响煤灰的熔融过程。深入研究烟气气氛对准东煤灰熔融特性的影响,有助于加深对锅炉结渣过程的理解,为燃用准东煤锅炉结渣防控提供技术支持。为获得烟气气氛对准东煤灰熔融特性的影响规律,建立了单热电偶高温显微观察系统(SHTT),比较了还原性气氛、氧化性气氛、惰性气氛及模拟烟气气氛下准东煤灰的熔融特性。结果表明,建立的灰熔融温度测试方法精度较好,96.92%的灰样熔融温度与标准灰熔点仪测得的流动温度相比偏差在3%以内(≤40℃),最大偏差<50℃,测试偏差在煤灰熔融特性测试允许误差范围内。当碱酸比R<2.5时,气氛对灰熔融特性无显著影响;当R>2.5时,煤灰组分中Fe₂O₃质量分数较高,导致还原性气氛下灰熔点降低。烟气中SO₂对煤灰熔融温度的影响与煤灰组分相关,当R>2.5时,煤灰中碱/碱土金属及硫(AAEM/S)质量分数较高,烟气中SO₂会抑制煤灰中CaSO₄的分解,提升高温下煤灰中CaO质量分数,并减少长石,辉石等低熔点矿物的生成,进而提升煤灰熔融温度。烟气中SO₂是促进富含Na/Fe硫酸盐或硫化物超细颗粒生成及沉积的重要因素。     

两种赤泥对宁夏煤灰熔融温度的影响

这是一篇冶金工程领域的论文。在宁夏煤中按照一定比例分别添加拜耳赤泥和烧结赤泥,研究这两种不同的赤泥对宁夏煤灰熔融温度的影响,采用Factsage软件研究了灰熔融温度改变机理。实验结果表明,宁夏煤灰矿物质中含有大量的莫来石,导致其煤灰的灰熔点较高,向其中加入赤泥能够有效地降低煤灰熔点。随着拜耳赤泥添加量的增加,煤灰中的莫来石的成分逐步减少,而钙长石与钠长石逐步增多,降低了煤灰的熔融温度。随烧结赤泥添加量的增加煤灰中莫来石的含量逐渐减少,长石的含量逐渐增多。赤泥使宁夏煤灰熔融温度降低的主要原因是由于赤泥中的碱性氧化物与煤灰中的酸性氧化物发生反应生成了低熔点的矿物质以及这些矿物质之间相互作用生成了低温共熔物。     

灰成分影响煤灰烧结温度的实验研究

利用压差法煤灰烧结温度测量装置,通过用化学纯试样替代煤中灰成分来改变煤灰不同组分的含量,研究了在典型燃烧反应气氛和气化反应气氛下SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、Na2O、K2O等灰中化学成分对煤灰烧结温度的影响特性。实验结果表明,与燃烧气氛下SiO2成分一般提高烧结温度不同,气化气氛下添加的SiO2会与氧化物结合生成的硅氧化物和硅酸盐矿物群产生低共融现象,导致在一定含量范围内降低烧结温度;添加Fe2O3在气化气氛下能显著降低煤灰的烧结温度,在燃烧气氛下对烧结温度的影响不大;在燃烧气氛或气化气氛下,添加Al2O3和K2O对烧结温度影响较复杂,随着其加入会适当降低煤灰烧结温度,当其含量超过一定比例后又会提高煤灰烧结温度;无论在燃烧还是气化气氛下添加MgO都会降低煤灰烧结温度,但当其含量超过一定比例后对煤灰的烧结温度的影响不大;在煤灰中添加CaO和Na2O无论在燃烧气氛下还是气化气氛下都可以明显降低煤灰的烧结温度。     

准东煤燃烧中不同形态无机元素向颗粒物的转化行为

采用逐级提取的方法对准东煤进行处理,依次制备了水洗煤、乙酸铵洗煤和盐酸洗煤,在沉降炉中开展了各煤样的颗粒物生成特性实验,以研究准东煤中不同形态无机元素向颗粒物的转化行为。燃烧温度为1 300 ℃时,模拟空气燃烧气氛。使用低压撞击器(LPI)收集燃烧生成的颗粒物,采用扫描电子显微镜和能谱(SEM-EDS)分析颗粒物的成分和形貌。研究表明,准东煤生成的颗粒物主要分布在1~10 μm,并且主要来自煤中乙酸铵溶态和盐酸溶态Ca,Mg的转化。它们大部分形成富Ca,Mg的无规则形貌颗粒,小部分形成球形的硅铝酸盐颗粒。Na在准东煤中主要以水溶态形式存在,很大一部分转化成PM1(尤其是PM0.1)。Fe在准东煤中主要以盐酸不溶态和盐酸溶态形式存在,燃烧后主要分布在PM1~10中,其中盐酸溶态Fe有较大贡献。     

准东煤中钠赋存状态研究

利用准东煤田 4个矿区的600余组钻孔煤样和100多个商品煤样的煤质数据,分析了准东煤中钠与灰分及其他微量元素含量之间关系;采集了准东煤田部分代表性井田煤层煤样、分层煤样和商品煤样,以及矿区表土样品、矿井水、煤层上覆岩层、煤层夹矸和煤层裂隙中矿物样品,利用煤岩分析、筛分试验、浮沉试验、逐级化学提取等手段,分析了钠在不同煤岩组分、不同矿物、不同粒级和密度级分选产物中的含量分布,以及钠可能的化学形态。综合以上分析结果,认为准东煤中钠最主要的赋存形态为水溶态,并且最可能的形态为水合离子态。今后准东煤中钠分布赋存特性的研究,应该重点从水文地球化学和表生风化作用角度出发,结合准东煤低煤化程度、高惰质组、低矿物含量的成因特性,建立钠从表土层随地下水逐步进入煤层的模式,科学认识准东煤中钠的成因和富集机理。     

动力配煤灰熔融性温度的计算

采用单煤灰熔融性温度加权平均来计算动力配煤的灰熔融性温度, 在建立数学公式过程中考虑了灰分产率的影响。用该方法计算的理论值与实测值误差很小, 比未考虑灰分产率的数学公式有更高的准确度。     

不同催化剂对准东煤的催化气化特性对比研究

为掌握低温750℃条件下准东煤的催化气化特性规律,采用差示扫描量热与热重分析仪,通过确定适宜的CO_2气体流量、煤焦质量和颗粒直径,研究分析了准东煤在低温、微量催化剂及其不同加载方式下的催化气化特性。结果表明:低温下,准东煤在微量催化剂条件下完成催化气化过程,催化剂添加量增加,反应速率加快,催化效果更强;催化剂加载方式不同,催化效果不同,对Ca(OH)_2而言,催化效果高温高压法浸渍法研磨法;对K_2CO_3而言,催化效果研磨法高温高压法浸渍法;相同加载方式条件下,当催化剂添加量小于1.70%(质量分数)时,Ca(OH)_2催化效果优于K_2CO_3;当催化剂添加量大于3.20%时,Ca(OH)_2催化效果弱于K_2CO_3,这很可能与煤中的活性位点等因素有关。     

羊场湾煤灰化过程中矿物演变规律及氧化物添加剂对其灰熔融特性的影响

煤的灰熔融特性及其调控规律研究对于德士古气化炉的长周期稳定运行具有重要影响。用X射线衍射分析（XRD）研究了羊场湾煤低温灰化样和高温灰化样中矿物的晶相特征,分析了高温灰化过程中矿物的演变过程。探讨了添加氧化物 (SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO)对羊场湾煤灰熔融特性的影响规律。结果表明,羊场湾煤中矿物质以石英和高岭石为主,在高温灰化过程中,这些矿物转变为钙长石和斜方钙沸石。钙长石不稳定在高温下极易形成其他低温共熔物,导致灰熔点降低。Fe2O3和Al2O3对羊场湾煤灰熔熔融温度的影响作用相反,随添加量增加,前者使灰熔熔融温度不断降低,后者使灰熔熔融温度不断升高。SiO2、CaO对羊场湾煤灰熔融温度的影响呈出随添加量的增加先降低,后增加的趋势。不同氧化物与煤灰中矿物在高温下的作用机理表现为,添加Fe2O3、SiO2和CaO时,分别生成了灰熔点较低或不稳定且极易生成低温共熔物的铁橄榄石、钙长石和钙铝黄长石;添加Al2O3时生成了灰熔点较高的莫来石。     

浅析煤灰熔融性测定的影响因素

分析了影响煤灰熔融性测定结果的多种影响因素,提出了提高测定结果的准确性应注意的事项。     

智能灰熔融性测定仪在煤质化验中的应用探讨

介绍了智能灰熔融性测定仪的工作原理、仪器使用前的验收、试验过程中常见问题及相应的解决方法.     

浅谈煤灰成分测定的几点体会

针对煤灰成分测定过程中几个易被忽略且影响结果准确性的问题,结合煤矿实际情况,严格按国标规定进行探讨并分析总结.     

煤灰熔融性对气化用煤的影响

以实验室所评价的气化用煤样为依据,采用添加不同助熔剂或添加不同灰融熔性的煤以改变煤灰熔融性,讨论了煤灰融熔性对液态排渣气化用煤的影响.结果表明,添加助熔剂或添加不同灰融熔性的煤可以改变煤灰熔融性,同时应根据实验确定助熔剂的种类及添加量、掺配煤种及掺配比例.