掺烧废弃硅粉对准东煤钠迁徙及灰熔融影响的实验研究

将废弃硅粉与准东五彩湾煤掺混燃烧,研究其对准东五彩湾煤钠迁徙及灰熔融特性的影响。实验结果表明：准东煤掺混硅粉后,灰样中的钠显著增加,固钠率随硅粉掺混比例的增加而增加;灰样的灰熔融特征温度随硅粉掺混比例的增加,呈现先降低后升高的趋势,XRD及XRF分析表明,掺混硅粉会导致准东煤灰内的CaSO₄提前发生分解,分解产生的CaO容易形成低温共融的钙铁辉石,是导致准东五彩湾煤灰样熔融温度降低的主要原因,但掺混比例达到9%时,方石英成为灰样内主要成分,能够起到“骨架”作用而导致灰样熔融温度升高。     

煤的快速热解动力学研究

煤的快速加热条件下的热解研究对煤气化反应过程以及气化炉的运行有着重要的意义。试验采用TGA/SDTA 851型热天平对不同煤种、不同升温速率、不同灰煤比下的煤快速热解特性进行研究，同时对3种气氛下煤的动力特性进行分析。研究发现：随着升温速率的增加，最大失重速率也有所提高；随着煤的变质程度提高，热解最大失重速率有所降低；随着灰/煤比的增加，失重速率先升后降。说明存在一个最佳的灰/煤比，使得失重速率达到最大值；在N2、、O2、CO2 3种气氛下，CO2气氛下的气化反应进行的温度要高于N2气氛下的热解和O2气氛下的燃烧温度，气化与燃烧相比，气化反应进行的剧烈程度远远小于燃烧。文中也根据Coast-Redfern积分方法得出了煤热解的表观动力学参数。     

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。     

高碱煤燃烧特性试验研究

近年来,高碱煤的燃烧特性得到了许多学者的广泛关注。利用高温钼丝电热炉和摄像系统对一种高碱准东煤在不同气氛下的燃烧特性作了试验研究。试验结果表明:准东煤高碱含量、高挥发分、低灰分等特性使其具有极易燃烧、燃烧过程剧烈,极易燃尽等突出的特点。在空气条件下,燃烧速率较快,尤其在800~1000℃的温度区间内,其平均体积变化率比800℃前高出70.8%;氧气条件下,准东煤挥发分析出最早,着火点在298℃附近,燃烧过程剧烈并伴有明亮的火光。     

新疆准东煤结渣沾污特性研究

通过对某准东矿区煤样进行燃烧特性分析、灰熔点测定、煤及煤灰成分分析和碱金属赋存形式分析,揭示准东煤结渣、沾污机理。结果表明:准东矿区煤质着火稳定性与燃尽性能介于烟煤和褐煤之间;煤中水溶钠居多,有机钠和不可溶钠含量较少,煤中醋酸铵溶性钾占50%以上;煤灰中Na_2O含量达7%,属于典型高钠煤,具有严重结渣和沾污特性,可为锅炉设计、选型以及运行提供理论依据。     

温度和SiO_2添加物对准东煤中碱金属的赋存形态及迁徙特性的影响

针对准东煤富碱金属和燃烧易结焦的问题,研究了温度和SiO2添加物对准东煤中碱金属赋存形态及迁徙特性的影响。结果表明:准东煤中Na主要以水溶态存在,而K、Ca和Mg主要以不可溶态存在;随成灰温度升高,煤中水溶性Na含量显著降低而不可溶性Na含量升高;添加SiO2对准东煤中Na具有显著捕集效果,在降低灰中水溶性Na的同时提高了不可溶性Na含量。     

O_2/H_2O气氛下煤粉恒温燃烧特性研究

利用恒温热重实验台,研究了O_2/H_2O气氛下水蒸气、氧气、氧水比、温度等对煤粉燃烧特性的影响。结果表明:相同氧气浓度下,提高水蒸气浓度导致燃尽时刻提前,影响程度随水蒸气浓度的增加而减弱;相同水蒸气浓度下,增大氧气浓度会加快煤粉燃烧,削弱焦炭与水蒸气的气化反应强度。当氧气与水蒸气浓度同时改变时,增大氧水比,燃尽时刻提前;焦炭最大燃烧速率与氧水比存在非单调关系,氧水比小于0.25时两者为负相关,此时焦炭最大燃烧速率出现时刻随氧水比增大而提前,氧水比大于0.25时呈正相关,焦炭最大燃烧速率出现时刻稳定在40s左右。温度升高,水蒸气的气化作用增强,燃烧速率增大;高浓度(80%)的水蒸气对不同煤种均可改善燃烧,煤阶越高改善效果越明显。     

准东高钠煤在液态排渣旋风炉上燃烧及沾污特性试验

准东煤易着火、易燃尽,是优良的动力用煤,但使用过程中沾污结渣问题严重。本文在液态排渣旋风炉上对准东煤进行燃烧试验,通过扫描电镜对灰渣样的显微形貌及成分进行研究,并分析其飞灰烧结强度。结果表明:准东煤在旋风炉上燃烧完全,且可以通过调整风量和配风方式来控制NOx生成;旋风炉内高温段形成的液渣中出现了Fe元素的富集、中低温段灰样中出现了Na、Ca、S元素的富集,旋风炉灰渣中均含有一定量的碱金属元素,液渣中碱金属元素质量分数低于原煤灰中,而灰样中的碱金属质量分数较高;旋风炉飞灰烧结强度高;低熔点组分的Na、Ca硅铝酸盐、硫酸盐是造成结渣沾污的重要因素。     

单颗粒模拟研究化学链氧解耦燃烧中煤焦颗粒转化特性

主要研究在典型的化学链氧解耦燃烧(chemical looping combustion with oxygen uncoupling,CLOU)气氛下水蒸气对煤焦转化特性的影响。通过单因素分析,模拟在不同温度、煤焦颗粒粒径、氧气浓度、水蒸气浓度下开展。研究结果表明,在低O_2浓度(1%)下,水蒸气气化反应可明显增加煤焦转化速率;而在较高的O_2浓度下(5%),水蒸气对煤焦转化速率的贡献则不明显。通过对O2浓度分布以及局部转化率等煤焦转化过程中的参数分析认为,水蒸气气化反应主要发生于颗粒内部,而氧化反应主要发生在颗粒外部。     

准东煤掺混焦炭燃烧特性研究

目前,新疆准东地区煤化工产业发展较快但产业链并不完善,导致煤化工过程剩余的大量焦炭不能得到有效的综合利用。本文采用热重分析研究了粒径对准东煤、焦炭的燃烧特性及焦炭掺入准东煤后混合煤样的燃烧特性影响。结果表明:混合煤样着火特性与准东煤基本一致,但其燃尽点随着掺混比例增加向后推移;混合煤样的着火温度比各粒径下的焦炭颗粒提前近100℃左右;当焦炭颗粒粒径大于150μm时,混合煤样的燃烧特性随着掺烧比例增加线性变差。建议焦炭颗粒与准东煤掺烧时,焦炭粒径应尽可能小,且在实际应用中应在下区燃烧器中掺配,以降低火焰中心的高度,增加焦炭的燃烧时间。