高碱煤中钠基化合物对灰熔融特性的影响

选取新疆准东煤田高钠煤(五彩湾煤和天池煤)为研究对象,研究了准东煤中碱金属钠的赋存形态和钠基化合物对煤灰熔融特性影响机制.向低温灰中添加不同比例的Na_2O然后制取其高温混灰,利用X射线衍射仪分析矿物质组分在不同成灰温度下演化规律,探究碱金属钠对准东煤灰熔融特性的影响机制.结果表明:准东煤中钠以水溶钠形式为主;天池煤随着钠含量的增加,灰熔融温度先降低后趋于稳定;五彩湾煤随着钠含量的增加,灰熔融温度先降低后升高.天池煤掺混10%,Na_2O导致灰熔融温度降低,是由于煤灰中白云石、氢氧化钙分解产生大量CaO,碱金属钠促进CaO与煤灰中Si、Al等反应生成含钙钠的低温共熔体,且有低熔点矿物无水芒硝生成;五彩湾煤掺混10%,Na_2O导致灰熔融温度降低,是由于煤灰中新生成低熔点的钙铁辉石和无水芒硝,且碱金属钠促进钙铝黄长石和镁黄长石等含钙矿物质的低温共熔反应,掺混过量Na_2O导致灰熔融温度升高,这是由于煤灰中生成了大量高熔点矿物质.     

锅炉结渣机理及其防止措施研究(二)

第二部份、煤中矿物质与结渣关系与炉膛结渣有关的煤灰特性是灰的熔融温度和灰渣粘度,而决定煤灰熔融特性和灰渣流动特性的是煤中矿物质的成分与组成。鉴于矿物质的组成难以很好确定,现今的研究基本上是通过灰的化学成份,主要是Si_2O、Al_2O_3,Fe_2O_3、CaO、MgO、Na_2O、K_2O对灰熔融温度和灰渣粘度的影响来进行。     

CaO对煤灰熔融特性的影响

气流床气化炉采用液态排渣,高熔点煤灰不能满足排渣要求,煤灰的结渣问题和灰熔融性有很大关系。为研究CaO对煤灰熔融特性的影响规律,在煤灰中添加不同比例的CaO并对灰熔融温度进行测试。使用扫描电镜能谱仪对试样进行元素组成分析和微观形貌观察,使用X-射线粉末衍射仪分析灰样中矿物质变化。结果表明,随着CaO添加比例的增大,煤灰熔融温度先降低后增高。CaO添加比例从0增加到30%时,高温下高熔点的钙长石含量降低,生成大量低熔点的钙铁榴石,灰熔融温度逐渐降低。CaO添加比例继续增加,高熔点的硅钙石含量增多,灰熔融温度逐渐升高。对本研究煤种,CaO添加比例为30%时,降低灰熔融温度效果最好。     

气化条件下压力影响灰熔融特性的实验研究

利用加压热天平结合X衍射分析仪来研究压力对煤灰熔融特性的影响。受加压热天平温度的限制,只研究1100℃以下压力的影响。利用X衍射分析仪分析不同压力、不同温度下煤灰中的矿物质成分,根据X射线衍射图谱分析矿物质对灰熔融特性的影响,以及在不同压力和不同气氛下矿物质的变化和新生成矿物质对灰熔融性的影响。结果显示:CO2气氛下压力对煤灰矿物质的生成影响不大;N2及H2O气氛下压力具有促进煤灰低温矿物质向高温矿物质转化的作用。     

气化条件下混煤灰熔融特性及矿物质演变规律

通过实验研究了高温气化条件下混煤灰的熔融特性及矿物质演变规律.结果表明,气化条件下混煤灰熔融温度的变化规律并不与配煤比例成线性关系,而与相应三元相图的液相线温度具有良好的相似性;随着低灰熔点煤灰的加入,混煤灰在三元相图上的位置逐渐由莫来石结晶区向钙长石结晶区移动,并在二元共晶线或三元共晶点附近熔融温度的变化最为显著,且低于周围位置的熔融温度;由于低灰熔点煤灰中含有较多的硬石膏、辉石、长石等矿物,高温气化条件下能分解成CaO、FeO等助熔矿物,这些助熔矿物能够与高灰熔点煤灰中的莫来石、石英等发生反应生成钙长石、铁橄榄石等低熔融矿物,从而降低了高灰熔点煤灰的熔融温度.     

准东煤灰熔融特性试验研究

将神华准东煤（神华煤）和天池能源准东煤（天池煤）与碱沟煤按照不同质量掺混比进行混合并制得灰样,将NaCl、CaO、Al2O3和SiO2按不同添加比例加入神华煤和天池煤并制成灰样,对上述混合灰样的熔融特性进行研究.结果表明：碱沟煤掺混2种准东煤后,随着准东煤质量掺混比的增大,混合灰各个灰熔点特征温度先降低后升高;随着灰样中Na含量增加,准东煤灰样的变形温度显著降低,软化温度、半球温度和流动温度先降低后趋于不变;当灰样中Na含量达到一定比例后,NaCl对准东煤灰熔融特性的影响明显减弱;CaO对准东煤灰熔点的影响较复杂,可以降低也可以提高灰熔点;随着Al2O3添加比例的增加,准东煤灰熔点先升高后急剧降低;随着SiO2添加比例的增加,神华煤灰样的变形温度先升高后降低,而天池煤灰样的变形温度逐步升高,其他3个特征温度均逐渐降低.     

不同添加剂对生物质灰分及床料的熔融性影响

使用灰熔点法,分析Al2O3、高岭土、CaO对稻草、麦秸秆与河砂及煤灰混合物的熔融性质的影响,研究结果表明灰熔点法在预测添加剂对生物质灰分与床料熔融粘结改善方面具有较强的适用性。煤灰与两种生物质混合物的灰熔点要高于河砂与两种生物质灰分混合物的灰熔点,麦秸秆与床料混合后的灰熔点要高于相同奈件下稻草与床料混合后的灰熔点,三种添加剂对提高生物质灰与煤灰、河砂混合物的灰熔点结果从高到低依次是Al2O3,高岭土,CaO。     

煤粉炉联产水泥熟料煤灰熔融特性的试验研究

选用高硫长广煤为试验煤种、分析纯 CaO 和 MgO 为添加剂,按照设定的配料方案配制为混合煤粉.依据 GB/T 219-1996煤灰熔融特性测试方法,使用 SE-AF 智能灰熔点测试仪对混合煤粉的灰熔点进行了测量.结果表明:随混合煤粉中 CaO 添加质量分数的逐渐增加,混合煤粉灰熔融特性温度呈现 V 型变化规律;按照联产 Q 相水泥熟料配料方案配制的混合煤粉煤灰的结渣趋势程度属于轻微,较长广煤的结渣趋势程度有所降低.对软化温度下混合煤粉煤灰的矿物组成进行了 XRD 分析,并利用 CaO-Al2O3一SiO2 三元系统相图,进一步分析了混合煤粉熔融特性温度变化机理.结果表明:随着混合煤粉中 CaO 添加质量分数的变化,煤灰矿物组成中不同程度地出现低温共融体是煤灰熔融特性温度变化的原因.     

XAFS法研究煤灰熔融过程中Fe元素形态的变化

采用上海同步辐射光源X射线吸收精细结构谱对还原性气氛下高灰熔点和低灰熔点煤灰样的熔融过程进行了观察.结果表明:煤灰熔融过程中Fe的价态形式由Fe3+向Fe2+转变;高灰熔点煤灰样在熔融过程中Fe的价态变化大多发生在900~1 300℃的温度段,Fe由四面体配位向八面体配位转变;低灰熔点煤灰样熔融时,一部分Fe首先形成四面体配位,然后再向八面体配位转变;Fe元素的这些形态变化在熔融过程开始之前就已经发生;低灰熔点煤灰样在熔融过程中第1层配位Fe—O结构发生了明显变化,而且只发生在完全熔融时刻,而高灰熔点煤灰样则没有明显观察到此配位结构的变化.     

镁基助熔剂对高灰熔点煤灰熔融影响的机理

通过向高灰熔点淮南煤灰中添加不同质量分数的镁基助熔剂,研究镁基助熔剂对高灰熔点煤灰熔融特性的影响及其机理.结果表明:对于淮南煤灰,镁基助熔剂的理想添加质量分数为5%,能使煤灰熔点降低到1 350℃以下;通过XRD分析和SEM验证得知,耐熔矿物质莫来石是导致淮南煤灰熔点较高的原因;Mg2+与莫来石发生反应,生成了堇青石和尖晶橄榄石等易熔矿物质,导致灰熔点降低;通过研究莫来石的稳定性推断出,作为电子给予体的Mg2+易于从活性较大的O(7)和O(13)进入莫来石晶体,造成化学稳定性较弱的Al(1)—O(13)和Al(8)—O(13)共价键的断裂,引起硅酸盐网络中2个Si原子之间的距离增大,促使莫来石晶体晶格重组.     

钙基对煤灰熔融特性影响的研究

炉内喷钙脱硫技术增加了烟气的飞灰含量和灰中钙的含量,对煤灰的熔融特性有一定影响.在几种动力用煤中添加钙基吸着剂,对灰渣的成分及其熔融特性进行研究,并对添加钙基吸着剂后的灰熔点进行拟合计算,为添加钙基吸着剂后灰熔点的计算提供一种计算方法.结果表明:不同煤种的含硫成分不同,随着Ca/S的不同,煤灰熔融特性变化也不相同.根据20组试验数据,用回归方法拟合出适合添加钙基的灰熔融特性方程,拟合结果显著性高,既充分证明了不同煤的灰熔融特性随添加钙基的变化不同,又可预测添加钙基吸着剂后灰熔点的变化.     

基于不同输入参数的煤灰熔点预测模型及改进方法

为提高煤灰熔点预测精度,采用支持向量机算法,分别建立了以8种煤灰主要成分为输入量的8输入参数模型以及以8种灰成分加5种煤灰熔融性参数为输入的13输入参数模型,用于预测煤灰软化温度,并利用误差补偿方法对13输入参数模型进行了改进.结果显示,13输入参数模型相比8输入参数模型可以缩小灰熔点预测误差区间,尤其使负误差减小;相...     

提高煤灰熔融温度及其机理的研究

文章针对上海焦化有限公司煤的气化和燃烧工艺现状及其原料煤——神府煤灰熔融温度低的特点，通过实验，分别考察了粘土类阻熔剂以及与焦炭或其它煤混配对煤灰熔融性的影响，探讨了提高煤灰熔融温度的方法。结合X射线衍射及CaO-Al2O3-SiO2相图探讨了添加阻熔剂及配煤后的煤灰熔融机理，讨论了阻熔剂和配煤对煤灰熔融性的影响。从成本对比角度，为工业生产推荐了一套提高煤灰熔融温度的最佳方案。     

碱金属K对无烟煤灰熔融性的影响规律

借助灰熔融性测定仪、X射线荧光光谱分析仪和热力学计算软件FactSage考察了不同比例的碱金属K对山西典型无烟煤煤灰熔融性的影响规律。结果表明:当K_2O的添加比例为10%时可有效降低无烟煤灰的熔融温度,而K_2O的添加比例超过10%时,煤灰熔融温度有上升的趋势;当K_2O的添加比例为10%时,灰中的主要耐熔矿物质石英(SiO_2)、白榴石(KAlSi_2O_6)和钙长石(CaAl_2Si_2O_8)等完全分解,是煤灰熔融温度降低的主要原因。     

石灰石对CFB锅炉灰熔性影响的试验研究

根据石灰石在CFB锅炉中的化学变化行为，对3种分别添加了石灰、硫酸钙以及石灰和硫酸钙不同配比混合物的煤灰进行了熔融性测定试验。试验结果表明：石灰石对灰渣熔融性温度影响明显，显著降低高熔点灰渣的熔融性温度，大幅度地提高低熔点灰渣熔融性温度，中等熔点灰渣的熔融性温度略有降低。     

生物质灰熔融温度预测模型的研究

基于生物质灰成分和熔融温度实测数据构成的数据样本分析了灰成分对灰熔融性的影响,采用回归分析方法建立了灰熔融温度预测模型,并对回归方程的显著性及准确性进行了检验.结果表明:SiO2、CaO、K2O、SO3和P2O5对生物质灰熔融性的影响具有双重性;MgO和Na2O对生物质灰起助熔作用;该预测模型适用于预测生物质灰熔融温度,具有工程应用价值.     

Effect of CaO mineral change on coal ash melting characteristics

The change of mineral composition in ash and the effect of CaO on the melting characteristics of coal ash were studied by adding different contents of CaO to coal ash. At the same time, the Factsage thermodynamics software was used to simulate the mineral changes in the synthetic ash to support and verify the experimental results. The results show that with the increase of CaO content, the melting characteristic temperature of coal ash first decreases and then rises. After adding a certain amount of CaO, the quartz with higher melting point completely disappears, and the melting point of the coal ash reaches a minimum value. And with the increase of CaO content, the appearance of wollastonite and single crystal calcium oxide mineral makes the melting point of coal ash gradually increase. It can be seen from the phase diagram calculated by Factsage that as the CaO content increases, the corresponding position of the coal ash gradually moves from the hematite region to the calcareous region. And the phenomenon of low temperature eutectic occurs when the CaO content is 35%, which is consistent with the trend of temperature change of the melting characteristics. These phenomena all indicate that the change in the melting point of coal ash is nonlinear as the content of CaO minerals increases.     

Towards the improvement of thermal efficiency in lignite‐fired power generation: Concerning the utilization of Polish lignite deposits in state‐of‐the‐art IGCC technology

Integrated coal Gasification Combined Cycle (IGCC) is the most advanced technology for coal‐fired power generation. The two‐stage entrained flow gasification process allows for the use of a wide range of coal, as long as the gasification temperature is above the ash melting point of a used fuel. In this gasification technology, lignite, which often has a low ash melting point, can be preferably utilized. However, ash fluidity is also another importance, because the behaviour of molten slag can diminish a stable ash discharge from a gasifier. As the eligibility of coal ash properties is a considerable factor, water physically and chemically kept in lignite (30 – 60% in mass) attributes to deteriorating gasification efficiency, because it causes significant heat loss and increasing oxygen consumption. Developing a thermal evaporative lignite drying method will be a necessary attempt to apply lignite to the coal gasification process. For those preceded objectives, coal and ash properties and drying characteristics of several grades of Polish lignite, extracted from Belchatow and Turow deposits, have been experimentally investigated in a preliminary study evaluating the applicability and consideration for its utilization in state‐of‐the‐art clean coal technology, IGCC. This paper particularly discusses the eligibility of Polish lignite from the perspective of the fusibility and fluidity of ash melts and the fundamental drying kinetics of lignite in superheated steam in the light of water removal. The viscosity of ash melts is measured at high temperature up to 1700 °C. In the drying tests, the significant influence of structural issues, because of the provenance and origin of lignite on the drying characteristics, was found by applying the method of sensitivity analysis of physical propensity. This paper concludes that the investigated Polish lignite has characteristics favourable for utilization in IGCC technology, once the precautions related to its high moisture have been carefully addressed. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.