配煤对新疆准东高碱煤沾污结渣特性的影响

选用我国新疆准东地区某典型高碱煤和某低碱井工煤作为研究对象,研究了不同掺混比例对混煤灰熔融特性的影响,并应用相平衡理论对实验结果进行理论分析.结果表明:2种煤按不同比例混合后,由于混煤中的矿物质组成和煤灰化学成分发生变化,使得混煤灰的熔融特性也发生较大变化,混煤灰的熔融温度并不与2种煤的掺混比例呈线性变化关系,而与相应三元相图上的液相线温度具有一定的相似性;按照不同比例对不同煤样进行配比,可通过高温下煤中耐熔矿物质与助熔矿物质间的化学反应,改变混煤灰中的主要矿物质组成,减少高碱煤中Na、K等碱金属低温共熔物的生成,从而达到改变和调节煤灰熔融特性的目的.     

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.     

降低循环流化床锅炉结渣风险的准东煤配煤掺烧研究

针对循环流化床锅炉燃用准东煤带来的受热面结渣和沾污问题,从降低入炉煤碱金属着手,采用准东五彩湾煤掺烧不同比例的煤矸石、低钠煤、沙漠黄沙,探究不同掺烧物料及比例对锅炉受热面结渣和沾污的影响。研究结果表明:掺烧25%煤矸石时,炉内受热面沾污、结渣严重,且存在频发的爆管现象;掺烧38%艾维尔沟低钠煤时,各级受热面均比较干净,没有明显的结渣沾污现象,但锅炉运行成本显著增加;掺烧5%古尔班通特沙漠黄沙时,仅在一级蒸发管高温烟区出现了类似于沙子的大焦块,其余受热面均比较光滑、干净,没有结渣和沾污现象。     

煤灰熔融特性及矿物组成研究

将Na2O添加剂按不同比例掺入煤灰中制成混合灰样,测定其熔融温度的变化特性和矿物质形态特性,同时用五元体系热力模型相图计算对实验结果进行比较分析。相图计算结果与实验结果相比较,2者较吻合。     

准东高碱煤沾污腐蚀机理与锅炉炉膛选型建议

基于对高碱煤沾污腐蚀化学反应过程与机理的详细分析,从控制反应物浓度、生成物浓度和反应温度入手,对减轻燃用准东高碱煤锅炉受热面管壁沾污腐蚀的运行措施和炉膛设计措施逐一进行了分析,给出了燃用高碱煤锅炉实际运行和设计过程中的具体措施,为减轻燃用准东高碱煤锅炉受热面严重沾污腐蚀难题提供了理论与技术指导。     

准东煤燃烧特性试验研究

为探究准东煤低灰分含量、高碱金属含量特性与参比煤燃烧特性的差异,利用热重分析仪对准东煤及参比煤进行试验,分析了灰分质量分数和碱金属Na氧化物质量分数对煤样燃烧特性和动力学特性的影响。结果表明:根据折算灰量,准东煤相比参比煤的灰分质量分数更低、发热量更高、碱金属Na氧化物质量分数略高;折算碱金属Na氧化物质量分数相同时,相比高灰分参比煤,低灰分准东煤最大燃烧速率、平均燃烧速率和综合燃烧指数高,燃烧进程更为迅速剧烈,燃烧特性更优,且活化能更低;折算灰量相同时,碱金属Na氧化物质量分数高的准东煤比参比煤的最大燃烧速率和综合燃烧指数高、活化能低;准东煤特低灰分或低灰分、高碱金属质量分数是影响燃烧速率的重要因素,其中灰分的影响更明显。     

准东煤锅炉炉膛选型研究

研究了准东煤锅炉炉膛沾污系数和热负荷参数的选取,对进一步降低容积热负荷的可行性进行了探究。     

优化配煤理论的研究肥及配煤专家系统的开发

对优化配煤技术进行了系统的研究,发现混煤特性与组成单煤之间并非是简单的加权关系,而是具有强烈的非线性特性。这种特征可综合运用神经网络理论,模糊数学等现代 满意地描述。作者还根据非线性配煤理论开发了优化煤专家系统,并已成功地于杭州配煤场。     

准东煤结渣沾污特性研究及燃烧技术

研究了准东煤结渣和沾污的机理,分析了灰成分对熔融温度的影响,并通过试验研究准东煤燃烧技术和防止结焦及沾污技术。     

基于热重法的准东煤热解特性研究

采用热重分析法,研究了不同升温速率下准东煤的热解特性。采用Coats-Redfern积分法对不同反应级数下的准东煤热解动力学特性进行拟合,选取拟合度最高的反应级数建立准东煤热解动力学模型。结果表明,随着升温速率变大,热失重速率曲线朝着高温方向偏移,产生热滞后现象;采用Coats-Redfern法计算频率因子时,如果不加以判断,就将(1-2RT/E)项忽略,将会给计算结果带来较大误差。     

准东煤碱金属赋存形态及对燃烧特性的影响

实验研究了准东煤碱金属赋存形态以及不同萃取处理方式对其燃烧特性的影响.结果表明,准东煤的碱金属钠含量明显高于其他煤种,而钾的含量低于其他煤种.准东煤碱金属赋存形态与其他煤种差异很大,准东煤中的碱金属钠主要以水溶性钠形式存在.经过不同萃取方式处理后的准东煤样燃烧的DTG曲线均明显向高温区偏移,燃烧特性变差.萃取方式对准东煤样燃烧行为的影响存在显著差异,水溶性和有机形式的碱金属会对煤燃烧起到催化作用.     

准东煤中钠的赋存形态及蒸发冷凝特性

针对新疆准东高碱煤由于高钠特性而在燃烧过程中出现严重结渣沾污等问题,通过三步萃取实验研究了准东煤中钠的赋存形态;通过钠的蒸发实验测量了不同燃烧温度下准东煤灰中钠的含量并分析其释放规律;通过钠的冷凝实验确定了钠的最佳冷凝温度区间并分析其冷凝形态;通过化学热力学平衡计算模拟了钠的析出及其化学反应.结果表明:准东煤中的钠大部分以水溶钠形式存在;在400～700℃,钠的蒸发最快,主要为水溶钠的释放过程,其析出活化能较低;钠的最佳冷凝温度区间为(670±20)℃,而冷凝区域具有分散、成块、呈流动性的特点;煤中钠的主要化学反应是NaCl、Na_2O·SiO_2、Na_2SO_4和NaOH等的固相、液相和气相之间的转化.     

添加剂对准东煤结渣特性的影响

针对富碱金属准东煤燃烧易结渣问题,采用哈尔滨锅炉厂有限责任公司煤燃烧特性试验炉对准东煤进行掺混添加剂的燃烧结渣特性试验。试验结果表明:掺混本种添加剂可以提高灰熔点温度,随着掺混比例的提高,抑制准东煤结渣的作用增强。进一步分析显示添加剂的加入未明显改变渣层的晶体结构,其对结渣的抑制作用主要源于其与渣层的高速碰撞、摩擦和冲刷导致渣层疏松。     

逐级萃取对准东煤的热解特性影响

为探究洗煤对准东煤热解特性的影响机理,采用逐级萃取法对准东煤进行洗煤处理。利用热重分析仪对比研究了洗煤对准东煤热解的影响规律,结合煤样热解前后样品的微观结构分析了洗煤对准东煤热解过程的作用机理,并采用分布活化能模型对煤样的热解反应动力学参数进行了计算。结果表明:脱除与煤中有机质结合的矿物质可以使煤样中产生大量新的多孔结构;洗煤会影响煤孔隙结构与官能团结构,导致煤样在热解初始阶段与热缩聚阶段失重量与失重率减少,主热解阶段失重量与失重率增大,并有利于煤焦微晶结构向石墨化进程演化;分布活化能模型可以较好地描述煤样的热解过程,随着洗煤程度的加深,活化能的分布曲线f(E)极大值对应的活化能由265.32升高至377.20 kJ/mol,说明热解反应活化能的主要分布区间向活化能较高的区域移动。     

准东煤沾污结渣特性试验研究

在200 k W试验台上进行了准东煤的沾污、结渣特性试验,分别比较了管壁金属材质、管壁温度、烟温对沾污和结渣的影响。试验结果表明,管壁金属材质对沾污、结渣的影响不明显;在管壁温度较低时,烟温对管壁表面沾污、结渣的影响更明显,烟温越低沾污和结渣情况减弱;当管壁温度较高时,烟温对管壁表面沾污、结渣的影响弱化,此时壁温越高,管壁沾污、结渣越严重。试验结果可为准东煤在电站锅炉的应用以及锅炉设计提供参考。     

准东煤旋风燃烧过程碱金属迁移规律

为研究旋风燃烧过程对碱金属迁移的影响,对比研究了燃用准东煤的旋风炉和室燃炉内碱金属Na、K的迁移规律.结果表明:旋风燃烧条件下Na在渣中的存在形式为不可溶的硅铝复盐,而在灰中的存在形式为硫酸盐和硅铝酸盐;渣中不可溶的K被全部置换进入气相;与固态排渣的室燃炉相比,旋风炉具有较高的捕渣率,水平烟道飞灰中Na、K盐浓度会升高...     

神华煤配煤的试验研究

介绍了选用榆林D矿区神华煤和平朔煤进行配煤试验,通过工业分析、灰熔点和灰成分测试分析研究混煤的灰熔融特性。掺入平朔煤能有效地改变神华煤高钙高铁的灰成分特点,提高神华煤的灰熔点。不同混配比例混煤的沉降炉燃烧结渣试验结果表明,平朔煤能降低神华煤的粘结性、熔融性和结渣趋势,且灰渣易吹落。     

优化配煤理论的研究以及配煤专家系统的开发

对优化配煤技术进行了系统的试验研究,发现混煤特性与组成单煤之间并非是简单的加权关系,而是具有强烈的非线性特性。这种特征可综合运用神经网络理论、模糊数学等现代数学方法加以满意地描述。作者还根据非线性配煤理论开发了优化配煤专家系统,并已成功地应用于杭州配煤场。图７ 表１ 参５     

优化配煤专家系统的研究及应用

对配煤燃烧进行了大量的实验分析和理论研究,指出混煤特性与组成单煤之间并非是简单的加权关系,而是具有强烈的非线性特征。这种特征可以综合运用神经网络、模糊数学等现代数学方法加以满意地描述,并在此基础上成功地开发了优化配煤专家系统。     

准东煤与玉米秆共热解特性及气体产物释放规律

利用热重-质谱联用(TG-MS)和原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in situ DRIFT)等实验手段对准东煤与玉米秆的混合样品进行共热解实验,研究了共热解中主要小分子气体(H_2、CH_4、CO和CO_2)的释放规律,探讨了样品中官能团对小分子气体释放的影响。结果表明:准东煤与玉米秆共热解组分相互作用,当玉米秆与准东煤的掺混比K≤0.4时,加入玉米秆可以促进混合样品的热解失重,且K=0.2时促进作用最优,此时玉米秆中高含量的碱金属和热解时产生的大量H自由基会催化热解,能提高H_2、CO和CO_2小分子气体的生成量,并且强化去甲烷化反应;加入玉米秆促进了官能团的脱氢缩聚进程,大量含氧官能团会催化混合样品中半挥发性有机组分的裂解和重组。