神华石炭-侏罗纪煤掺烧的结渣性能

神华侏罗纪煤具有易燃、低硫、低灰等优点,但存在易结渣等不足之处;神华石炭纪煤结渣特性则明显优于前者;侏罗纪煤与石炭煤掺烧,可充分利用石炭煤灰的高熔融温度特性以降低混煤的结渣倾向,并保持侏罗纪煤的易燃特性以提高混煤的火焰稳定性,具有低硫、低灰、较高热值、较低钙含量、低结渣、易燃烧等优点,保证了神华配煤在以非神华煤设计的锅炉中不会带来运行上的困难。笔者通过试验提出的神华两类煤掺烧结渣趋势变化图可为神华配煤方案的设计提供依据。     

掺烧方式对神华煤结渣趋势的影响

介绍了神华煤与其它煤种不同掺烧方式对炉内结渣的影响。对神华煤与兖州煤、大同煤的切换燃烧进行了模拟实验研究,结果表明煤种切换过程中结渣加重,并对加重原因进行了详细分析。最后对间断掺烧方式出现的掉大渣现象进行了分析说明。     

神华煤液化残渣的液化特性研究

液化残渣有着许多不同于未液化煤的特性,研究液化残渣的特性对整个煤炭液化工艺过程以及对液化厂的经济性和环境保护都具有极大的现实意义。通过高压釜液化神华煤液化残渣,从液化恒温反应时间、温度和氢初压对神华煤液化残渣的液化特性影响进行了研究,为煤液化残渣的液化机理研究奠定基础。     

百万塔式炉机组神华煤掺烧试验研究

为了研究塔式锅炉掺烧神华煤的适应性,采用预混和分磨2种掺烧方式,不断提高神华煤掺烧比例,评估锅炉运行的安全性、经济性和环保性。试验结果表明,随着神华煤掺烧比例的升高,灰渣含碳量降低,锅炉效率升高。神华煤预混掺烧比例低于75%时,锅炉汽水参数正常,锅炉没有出现结渣现象,锅炉对掺配煤种具有良好的适应性;神华煤掺烧比例高于75%时,锅炉局部出现结渣。分磨掺烧最高掺烧比例达到60%,锅炉局部出现结渣,并且在相同掺烧比例下,分磨掺烧的锅炉效率高于预混掺烧。长期高比例掺烧神华煤时,应注意加强燃烧器区域和一级过热器区域的监测,避免形成大渣块。     

锅炉全烧准东煤沾污结渣特性分析

针对燃烧新疆准东煤存在结渣、沾污等问题,在新疆宜化150 t/h锅炉全烧准东煤进行实炉测试试验。在全烧准东煤期间,对锅炉炉膛水冷壁、过热器、低温受热面、底渣的结渣形态观测,对以上各部位渣样取样分析。结果显示,锅炉全部燃烧准东煤时存在严重的结渣与沾污问题。结合实验室试验研究及本次实炉测试试验,认为结渣、沾污主要原因是由于煤中钠的氯化物、氧化物、单质气化后形式挥发到烟气中冷凝在高温管壁,与烟气SO_2、Fe_2O_3等化合生成硫酸盐沉积,煤中铁矿石分解后与CaO、Al_2O_3等形成低温共融化合物,降低灰熔融性温度,增加准东煤灰结渣、沉积倾向,煤中高钙、高水分加速了烟气低温段的积灰。     

准东煤及其混煤燃烧与结渣特性

准东煤田是我国目前最大的整装煤田,煤质总体呈现中高水分、中高挥发分、低灰、低硫、低磷、中等热值、反应活性好等特点,是大规模煤化工、煤电气联产优质原料。但准东煤中较高的Na、Ca含量影响锅炉正常运行,限制了准东高钠煤的燃烧利用,目前电厂主要通过掺烧低钠煤方式加以利用。为考察准东煤及其混煤燃烧与结渣特性,在五彩湾电厂采集了准东煤(ZD)和乌东煤(WD)等2种原料煤。采用热重分析仪研究30%、50%和80%等不同配比下混煤燃烧特性,并分析响应配比下煤灰特性变化规律。结果表明,准东煤混煤燃烧的DTG曲线有2个特征峰。随准东煤配比增加,混煤燃烧TG和DTG曲线向低温区移动,DTG曲线特征峰更明显;混煤燃烧特征温度逐渐降低,最大燃烧速率与综合燃烧特性指数先降低后升高,混煤灰熔融温度逐渐降低。准东煤相对乌东煤具有较高的碱性氧化物和较低的酸性氧化物含量,准东煤配比越高相应的SO_3、CaO、Na_2O的含量越高结渣倾向性更强。但部分指标并不能准确预测结渣强弱,如准东煤硅铝比为1.67,而乌东煤硅铝比为3.02,依据硅铝比判断结渣倾向性与事实不吻合。另外,煤中CaO含量大于30%后继续增加则灰熔融温度升高,是准东煤比乌东煤具有更高灰熔融温度的原因,随准东煤配比增加,混煤灰熔融温度呈明显降低趋势。燃烧结渣与沾污倾向指标主要有基于煤灰成分和基于煤灰熔融温度的指标,总结分析以往结渣与沾污预测指标结合试验结果认为:基于煤灰成分的碱酸比以及基于煤灰熔融温度的特征温度差值(FT-DT)是判别准东煤及其混煤结渣与沾污倾向性的理想指标。     

新疆高碱煤四喷嘴气化炉结渣特性研究

针对新疆高碱煤为气化原料造成气化炉堵渣的问题,以四喷嘴气化炉实际运行过程中产生的渣块为研究对象,采用扫描电子显微镜结合X射线电子能谱(SEM-EDX)、X射线荧光光谱(XRF)和灰熔点测试仪等分析了灰渣物化及矿物学特性。对新疆北山煤和牧场煤以及2种煤的混煤进行气化试验,考察了煤中矿物质高温演变行为规律。结果表明,新疆煤中矿物质具有不均一性,在高温热转化过程中,矿物质相互作用发生一系列复杂的物理化学反应,导致形成的矿物质灰渣具有多样性。采用新疆煤为气化原料时,大量灰渣在气化炉渣口处积累,形成了层状灰渣,主要由Na、Ca、Mg和Fe的硅酸盐或硅铝酸盐共熔物和Na-Al-Si-O构成。新疆煤气化后不同形态灰渣中Na含量差别较大,Na含量差异导致矿物质灰渣的黏温特性及固化温度不同。通过热力学模拟发现,Na-Si-O体系中其初始液相形成温度仅为800℃左右,随着Na_2O含量升高,其初始液相形成温度基本保持不变;混入一定量Al_2Si_2O_7后,其液相初始形成温度迅速升高至1 050℃左右。矿物质高温下发生熔融形成组分复杂的共熔物,随温度降低液态灰渣中具有高熔点的矿物质体系将结晶形成晶核,晶核迅速生长形成结晶颗粒而析出。在高温热转化过程,煤中活性Na可与石英黏土类矿物质发生反应生成低熔点的NaAlSiO_4;而Ca、Mg和Fe等与酸性矿物质反应生成具有高熔点的硅铝酸盐矿物质,在降温过程中首先从熔渣中析出,导致堵渣的发生。通过选取或调配煤种的熔渣黏温特性和灰熔融温度与气化运行参数一致可预防煤灰结渣发生。     

生活垃圾焚烧厂掺烧一般工业固废对飞灰稳定化的影响研究

本文对生活垃圾焚烧厂及掺烧工业固废所产生的飞灰进行比较,研究不同情况下的飞灰中重金属含量及浸出浓度,为掺烧工业固废的生活垃圾焚烧厂全厂协同调整提供依据及指导。结果表明,随着工业固废掺烧比例提高会导致Pb、Zn等重金属含量上升、且最终飞灰螯合样重金属浸出浓度增加,存在超标风险。通过灵活改变工业固废掺烧比例及螯合剂添加量对提高飞灰浸出稳定性有着积极作用。     

煤粉炉掺烧生活垃圾对灰渣特性的影响研究

利用小试规模煤粉炉,研究掺烧不同比例生活垃圾对燃煤灰渣特性的影响,主要包括飞灰元素组成、飞灰粒径分布、飞灰形貌、灰熔点和结渣特性等影响变化研究。结果表明,随着生活垃圾掺烧比例的增加,灰分中Ca、Fe、Cl和S元素含量增加,Al、Mg、K、Na、Ti和Si含量降低,飞灰球形颗粒分布减少,层状堆积结构增多;灰渣熔融特征温度呈平缓下降趋势,但变化范围小于2%,影响较小;掺烧量为25%时,飞灰表面发现少量褐色大颗粒。总之,生活垃圾掺烧对燃煤灰渣特性影响很小,该结果为实际煤粉炉开展掺烧生活垃圾试验提供了一定理论基础。     

动力用煤结渣特性的研究

通过对焦作无烟煤、山西河津瘦煤、山西洪洞1/3焦煤、济源焦煤、陕西榆林长焰煤五种煤样的结渣特性、煤灰成分、煤灰灰熔点的测定,运用指数判别法研究了煤的结渣特性.研究表明,影响煤结渣特性的因素很多,其中煤质特性是主要因素,对电站锅炉的安全经济运行具有重要意义.     

神华煤锅炉低氮燃烧特性研究

神华煤极易着火、燃尽,燃烧性能优良,且煤中氮、硫含量低,使神华煤在低氧和低氮结合的燃烧条件下,保持了较高的燃尽性能和较一般烟煤偏低的NOx生成量。神华煤的低硫特性保证了在贫氧(没有足够的氧气保证充分燃烧)条件下,炉内H2S含量不是太高,没有明显的高温腐蚀倾向。采用低氮燃烧后,燃烧器区燃烧强度降低,缓解了炉内结渣,部分锅炉屏区的结渣也有所缓解,提高了具有严重结渣倾向的神华煤的掺烧比例。神华煤采用低氧燃烧和低氮燃烧相结合的技术,保证了锅炉的燃烧经济性、安全性和低NOx生成特性,指标明显优于国内其他典型烟煤。     

低灰熔融性神华煤干煤粉气化

神华煤具有灰分低、硫含量低、挥发分高、发热量高、水含量高的特点,但灰熔融性低于1200℃。采用Shell气化炉加工低灰熔融性神华煤时,出现了气化炉膜式水冷壁不挂渣,合成气冷却器结垢严重,干合成气飞灰过滤器滤芯频繁断裂,碳转化率低,CO变换催化剂失活等问题。通过在气化原料煤中掺混10%左右的高灰分、高灰熔融性的神华乌海高硫煤,使混合原料煤的灰熔融性高于1250℃。配煤后彻底解决了上述问题,装置运行良好。     

神华煤热力改性提质及其对成浆性的影响

对中国神华能源股份有限公司的2种煤样进行了煤质分析、热力改性试验、成浆性评价试验,结果表明：热力改性可显著改善神华煤的煤质指标与成浆性,并且2种煤均存在一个温度敏感区,在这个温度敏感区内水煤浆浓度的提高最为显著。神华1号煤与神华2号煤的温度敏感区分别为250～300℃和200～250℃。     

神华煤的基本特征及配入炼焦对焦炭热性质的影响

低变质程度的神华煤就其本身性质而言不能用于炼焦生产,但是为了扩大其应用范围,同时缓解中国炼焦煤资源紧缺的现状,有必要进一步探讨神华煤的焦化特性。笔者较系统研究了神华煤的基本特征、煤岩特征及不同比例配入炼焦时对焦炭热性质和光学显微组织的影响。     

煤种性质对煤粉工业锅炉结焦的影响

燃煤锅炉内结焦会对锅炉运行的安全性和经济性造成极大损害,因而分析影响燃煤锅炉结焦的因素,进而有效预防燃煤锅炉结焦至关重要。在实际应用中,针对影响燃煤锅炉结焦的不同因素,可采取不同的预防措施。研究发现煤的灰熔融性温度、煤粉颗粒大小、锅炉燃烧气氛、一二次风动力场、锅炉截面热负荷和锅炉热负荷等都会影响燃煤锅炉结焦。为了解决某地区煤粉工业锅炉预燃室、炉膛、对流受热面大面积燃烧结焦问题,笔者结合燃煤锅炉燃烧结焦的机理,先后采取调整燃烧气氛、增大二次风刚性、减小煤粉颗粒粒径、更换孙家岔煤粉等措施对不同条件下的结焦现象进行对比分析,发现煤种、煤粉粒径大小是影响某地区煤粉工业锅炉燃烧结焦的因素。通过SEM-EDS(扫描电镜和能谱分析)对锅炉焦块进行微观形貌与元素组成分析,现场取样锅炉现用煤粉和孙家岔煤粉进行煤质及灰成分对比分析,并根据灰成分进行结渣性判别指标计算,结果表明锅炉燃烧现用煤种灰熔融性温度较低,煤灰软化温度Ts为1 170℃,小于1 200℃,为易熔煤,容易结渣,属于典型的易结焦煤种;结渣性判别指标计算结果显示,4项指标评价为"严重",1项指标评价为"中等",结渣性严重。综合分析认为:锅炉燃烧煤种发生改变,煤的灰熔融温度较低是影响某地区煤粉工业锅炉燃烧结焦的最本质因素。为进一步解决现场实际问题,采取破坏煤灰中酸碱平衡,提升煤的灰熔融温度,配合调节煤粉粒径等措施,如对锅炉现用煤种掺混5%的石英,提高煤灰中Si O2含量,掺混后煤粉的灰熔融温度达到1 280℃,提高了110℃;调大煤粉磨机频率,从19 Hz增大到22 Hz,煤粉粒度(200目,0.075 mm)过筛率从70%增大到85%。经过上述调整后,锅炉运行平稳,结焦状况显著改善,燃烧调整措施取得了较好的效果。     

低阶煤有机溶剂萃取的研究进展

鉴于煤有机溶剂萃取的迅速发展,以低温和高温热萃取作对比,对相应的萃取机理、影响因素及萃取物的应用等进行分析。结果表明:萃取温度在200℃以下的多为低温物理萃取,萃取率一般较低,所得萃取物多用于研究煤的分子结构;而温度在300~400℃的萃取多为高温溶剂萃取,所得萃取率较高,萃取过程中会伴随化学键的断裂及相应化学反应的发生,所得萃取物多用在研究配煤炼焦、劣质煤的气化液化、新型煤基材料等领域。     

基于循环灰热载体煤热解的固-固颗粒冷态混合特性

以开发循环流化床（CFB）燃烧/煤热解分级转化工艺为应用背景,为在移动床混合段内利用有限高度空间达到理想的灰/煤混合效果,建立了内置锥面形挡板结构的固-固冷态混合实验装置,并对颗粒的混合特性进行了研究。分别以石英砂和硅胶模拟CFB循环灰和煤,采用挡板重力混合的方法,探究了挡板角度、层数、放置方式（对向和旋转放置）以及物料混合比等因素对混合效果的影响,并与机械混合实验进行了对比。结果表明,在混合过程中颗粒的混合和分散是并存的,旋转放置30°的挡板层数越多,硅胶和石英砂颗粒混合越均匀,混合物料中石英砂比例越高,混合效果越好。通过优化挡板结构及设置方式强化对流混合和剪切混合可明显改善固-固混合效果。虽然与机械混合相比,挡板混合效果略差,但在一定操作范围内仍可满足灰/煤混合热解工艺的要求。     

有机固体废弃物与煤共热解基础研究

利用分析热天平等仪器,通过TG技术对榆林长焰煤、济源焦煤、焦作无烟煤等3种不同煤化程度的煤及固体废弃物(塑料)在不同热解速度、不同混合比例下的热解实验研究。结果表明,煤与塑料共热解的影响因素很多,包括升温速度、煤化程度、混合比例、热解终温等。     

铝厂污泥对低灰熔点气化型煤熔融特性的影响规律

研究了铝厂污泥在弱还原气氛下对福建建兴矿煤(JX)、永安矿煤(YA)和创宏矿煤(CH)熔融特性的影响,考察了添加铝厂污泥前后JX煤灰在不同热处理温度下的矿物组成变化. 结果表明,JX煤灰熔点低是1000℃以上形成低温共熔物引起的;加入铝厂污泥作为阻熔剂可提高JX煤灰的熔融温度,添加量达6%(w)时(以煤灰基计),可使JX煤灰软化温度提高到1250℃以上,满足气化炉固态排渣对灰熔点的要求;加入阻熔剂后,在1000℃以上JX煤灰内形成了莫来石,莫来石在灰渣中起骨架作用,并延缓低温共熔物形成,从而提高了灰熔点.