高钠煤掺烧煤矸石固钠和协同作用研究

为研究高钠煤掺烧煤矸石抑制煤灰沾污结渣可行性,采用热重分析仪和固定床反应器考察了二者掺烧性能及掺烧对煤灰中Na保留的影响。通过掺烧前后灰渣中Na含量的差异,评价高钠煤掺烧煤矸石提高Na在灰渣中保留的可行性。通过对比理论和试验燃烧失重和质量变化速率,确定二者掺烧中协同转化性能。试验用高钠煤中的Na主要以水溶性、酸溶性和胺溶性钠为主,但燃烧前后均未检测到含钠化合物的晶体衍射峰。掺烧可显著提高灰渣中钠含量,当高钠煤燃烧中添加10%煤矸石时,灰渣中Na含量提高50%～75%,证实了掺烧煤矸石可实现燃烧中固钠。同时,掺烧提高了燃烧反应速率,降低了最大燃烧失重峰温,表现出明显的协同转化作用。通过进一步优化掺烧工况,有望实现高钠煤与煤矸石协同、高效、安全转化,达到节能减排目的。     

兰炭与生物质混合燃烧对NOx、SO2排放及燃烧特性的影响

生物质与兰炭掺混燃烧被认为是解决大量碳排放、NO_x和SO₂ 等空气污染相关问题的潜在途径。分别通过热重试验和滴管炉试验研究纯兰炭、兰炭与生物质混合物空气分级燃烧特性,分析掺混比对混合燃料着火温度、燃尽温度、结渣特性、沾污特性及燃烧特性指数的影响,确定适宜空气分级燃烧比例、最佳燃烧温度和最佳掺混比。结果表明,掺烧生物质可有效降低混合燃料着火点,其着火点由474℃降至300℃,掺烧生物质后燃尽温度略降低,兰炭掺混生物质燃烧未明显提高燃烧特性指数;兰炭粉掺混生物质燃烧有高灰分沉积倾向,结渣倾向小。相比掺烧前,不同温度掺烧生物质后出口NO_x和SO₂质量浓度均较低,1 200℃出口NO_x和SO₂质量浓度降幅均较高,分别达87.27%和80.2%。未空气分级时,综合出口NO_x等参数得出,适宜生物质质量分数为30%～40%,最佳燃烧温度1 200～1 300℃。分级燃烧时,生物质质量分数30%的NO_x初始排放随温度变化平缓,稳...     

煤与污泥混燃及污染物逸出特性

污泥与煤以一定比例掺烧,有望提高其综合燃烧性,促进污泥的减量化、无害化处理处置及资源化利用。前人对污泥与煤的燃烧及掺烧特性进行了大量的研究,但对燃料中N、S的赋存形态及其对污染物释放的影响,以及污染物在掺烧交互作用中的减排机制尚不清楚。利用热重傅里叶红外联用技术研究了市政污泥与徐州烟煤掺烧综合燃烧性能、交互作用及动力学特性,重点讨论了燃料中N、S赋存形态以及热转化规律。结果表明：污泥与煤掺烧在300～750℃存在显著交互作用,并有利于提高其燃烧性能,随着污泥比例增加,混合样着火温度和燃尽温度逐渐降低。动力学结果表明,掺烧活化能介于两单样之间,掺烧少量污泥的反应机理与煤接近。污泥中N主要以吡咯氮(90.58%)和季氮(9.42%)形式存在,其分解导致大量NH₃及HCN释放;而烟煤中主要以吡咯氮(N-5)的形式存在,其分解主要以NO和HCN逸出;污泥与煤掺烧过程中氮化物排放强度均低于两单样。污泥中S主要为砜硫和非芳香硫类有机硫化合物,其在400℃前分解并释放大量SO₂。而烟煤中S元素主要以硫酸盐(66.24%)、硫铁矿(21.97%)和噻吩硫(1...     

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。     

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。     

污水处理污泥掺配水煤浆气化重金属迁移研究及灰渣排放评价

以典型炼油企业污水车间产出的污泥及气化灰渣为研究对象,对其组成进行分析,对掺配油泥水煤浆气化灰渣的排放进行安全性评价,并对煤及油泥中含有的重金属元素在气化处置过程中的转移规律进行了研究。结果表明,掺配5%污泥水煤浆的灰渣其灰分组成基本不变,重金属含量符合排放标准。油泥及煤中的重金属在气化过程中主要迁移至细灰及粗渣中,通过气化炉高温气化反应,可实现重金属的固化。油泥掺配水煤浆气化处置,对灰渣排放无影响,能够实现对油泥的资源化利用及无害化处理。     

煤灰分及CaCO3对鹤岗煤灰熔融性和黏温特性影响研究

针对鹤岗煤灰熔融性温度高,无法满足德士古水煤浆气化工艺煤灰流动温度(FT)低于1 350℃的要求,以鹤岗龙煤(LM)和鹤翔煤(HM)为研究对象,考察了浮选前后灰分对煤灰组成的影响,分析了助熔剂CaCO_3对煤灰熔融特性和黏温特性的影响。结果表明:随着浮选煤灰分的降低,煤灰中SiO_2含量及ω(SiO_2)/ω(Al_2O_3)降低,煤灰FT升高;CaCO_3的加入可有效降低煤的灰熔融性温度,当CaCO_3加入质量分数为4%时,可使LM和HM煤灰熔融性温度均达到德士古气化炉操作温度的要求;LM和HM煤经过浮选降低灰分后,通过添加一定比例的CaCO_3,可有效调控煤灰的流动性,高温下煤灰渣类型由结晶渣转化为玻璃体渣,适宜的操作温度下液态排渣温度范围较宽,灰渣流动性能够较好地满足气流床气化炉对液态排渣黏度的要求。     

卧式液态排渣旋风炉燃烧高碱煤试验研究

我国新疆地区高碱煤储量巨大,但煤的原生矿物中含有大量Na、K等碱金属元素,导致目前新疆地区无法直接燃用该类煤种,许多电厂不得不掺烧其他煤种以满足锅炉正常运行,极大限制了其广泛利用。液态排渣旋风炉燃烧锅炉技术是一种使煤燃烧产生的大部分灰在旋风燃烧器内形成液态渣膜并从锅炉底部排出的锅炉技术,对于解决新疆高碱煤强沾污结渣问题具有一定优势。为研究液态排渣卧式旋风炉燃用新疆高碱煤液渣捕捉碱金属特性,在实验室条件下搭建液态排渣卧式旋风试验炉,并对新疆沙尔湖煤进行燃烧试验,对试验过程中在卧式液态排渣旋风试验炉内采集到的灰渣样进行SEM-EDS分析,根据其分析结果计算灰渣样中碱金属的固碱率,同时观察试验过程中炉膛内壁液渣的形成情况,测量炉内温度分布情况。结果表明:试验工况稳定后旋风炉内总体温度分布比较均匀,沙尔湖煤适用于液态排渣卧式旋风燃烧炉燃用,燃烧温度1 300℃时,旋风炉膛内开始形成液渣,升高燃烧温度,炉内液渣形成较为明显,卧式液态排渣旋风炉燃用高碱煤,炉内形成液渣时,液渣中Fe元素会黏结在硅铝酸盐颗粒表面,增加其黏性,加强烧结层捕获灰颗粒的能力,促进渣层生长;采用卧式液态排渣旋风炉燃用高碱煤能有效缓解炉膛内壁黏污、结渣问题,同时高温燃烧区相对于低温燃烧区缓解效果较为明显;卧式液态排渣旋风炉燃高碱煤时液渣对碱金属Na、K等的捕捉效率达50%以上,最高可达61.01%,高于自身固态灰、高温区添加高岭土对Na的捕捉效率。     

原料煤掺烧高硫石油焦在Shell气化炉中的应用

介绍了石油焦掺烧方案的提出背景,讨论了石油焦与原料煤的混配流程与控制指标,分析了石油焦掺烧对后续工艺系统的要求及可能造成的影响,总结了采取的处理措施。石油焦掺烧后,装置的运行结果表明:高硫石油焦可以满足Shell气化炉的调整入炉煤灰分的要求,在灰分高且灰分含量波动较大的原料煤中,合理掺烧石油焦,可以很好地调整入炉煤灰分含量,确保Shell气化装置实现长周期、高负荷运行。     

榆林煤灰熔融特性及黏温特性

榆林煤灰分中钙、硫含量均很高,气流床气化过程中存在易于结渣的问题,实验室测量其黏温曲线波动性很大。 采用FactSage6.2软件计算三元平衡相图和煤灰高温熔融过程的物相变化规律,并结合XRD手段,分析了加入SiO₂引起的煤灰熔融特性和黏温特性改变的机理以及黏度波动的原因。结果表明,榆林煤灰熔点随着硅铝比（S/A）、酸碱比（A/B）的增大先降低后升高;钙铝黄长石与煤灰黏温曲线波动性有较强关联,通过FactSage二元相图得出,加入SiO₂至S/A=2.48可减小曲线波动性。FactSage数值计算结果与实验结果吻合良好,表明化学热力学反应平衡分析方法是研究灰渣熔融特性的一种有效手段。     

高钠煤灰烧结特性研究进展

中国新疆准东煤具有储量巨大、开采成本低、挥发分高、硫含量低等特点,是优质的动力用煤。但准东煤钠含量高,燃烧利用时易在受热面上形成烧结性积灰,产生严重的结渣,极大限制了高钠煤的开发利用。因此,要实现高钠煤的清洁高效利用,需充分认识高钠煤灰的烧结特性。总结了高钠煤积灰结渣机理,概述了高钠煤灰烧结机制,探讨了二者之间的内在关联。高钠煤在燃烧过程中,煤中碱金属(主要为钠)释放并以Na_2SO_4、NaCl及Na的形式存在于烟气中,与受热面接触并于其上冷凝形成黏性内白层,内白层捕获飞灰颗粒后反应生成低熔点化合物,其烧结温度降低,使锅炉受热面上发生沾污增强型的"沾污烧结"过程。高钠煤灰的烧结过程包含固相烧结、液相烧结和气相烧结3种方式,对煤灰烧结过程的影响因素包括反应温度、化学组成、煤灰粒径、反应气氛、添加剂种类、锅炉设计和锅炉运行工况等。其中添加剂按氧化物种类可分为碱性氧化物和酸性氧化物,一般情况下碱性氧化物可以降低煤灰烧结温度,酸性氧化物可提高煤灰烧结温度。未来对于提高高钠煤灰烧结温度的研究方向可从新型添加剂出发,找到既能固定烟气中的钠,又能与灰渣中的低熔点含钠矿物质反应生成高熔点化合物的单一或混合成分的添加剂。同时,关于钠蒸气对积灰结渣在微观层面上的动态特性的影响机制也需进一步研究。概述了煤灰烧结温度的测量方法,热导率分析法、压力测量法、热机械分析法、筛分法和压降法,其中压降法是目前为止测量烧结温度较为准确的方法。介绍了上海理工大学碳基燃料洁净转化实验室在高钠煤灰烧结特性方面的研究方向,以期为解决燃用高钠煤锅炉积灰结渣问题提供参考。     

水煤浆性能对Texaco工艺的影响

我公司油改煤化肥工程“18·30”装置造气系统采用的Texaco水煤浆加压气化技术是一种以水煤浆为原料、氧气为气化剂直接生产以CO和H2为主的混合气体的工艺。其水煤浆性能直接影响该工艺的生产操作和工厂效益。本文结合浩良河化肥分公司的实际情况,简要介绍水煤浆性能对Texaco制气工艺的影响。1 Texaco工艺对制备水煤浆的煤质要求1·1煤的灰分含量煤的灰分含量不得高于20%,且越低越好。灰分含量高的煤比灰分含量低的煤更易结渣,且灰分含量越高,结渣越严重,同时煤灰成分还决定了灰渣的灰熔温度、粘温特性及对气化炉砖的腐蚀性。根据Texaco…     

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。     

布风对生物质与煤矸石混烧NO和SO2排放的影响

将煤矸石与生物质混合燃料置于小型流化床装置中燃烧,通过改变一次风量与二次风量研究不同风量对煤矸石与生物质混合燃料燃烧过程中NO和SO₂排放特性的影响,并对煤矸石单独燃烧和煤矸石分别与两种生物质混合燃烧的排放特性进行对比分析。结果表明：随着一次风量增加,煤矸石单独燃烧、煤矸石与小麦秸秆混合燃烧、煤矸石与玉米芯混合燃烧的NO气体总排放量增幅分别为38%,46%,44%;燃料总量相同时,煤矸石与生物质混合试样燃烧的NO气体总排放量低于煤矸石单独燃烧的NO气体总排放量;混合试样燃烧的SO₂气体总排放量在一次风量为1.5 m³/h时最少;煤矸石质量相同时,混合试样燃烧的SO₂总排放量低于煤矸石单独燃烧的SO₂总排放量;随着二次风量增加,煤矸石单独燃烧、煤矸石与小麦秸秆混合燃烧、煤矸石与玉米芯混合燃烧的NO气体总排放量增幅分别为46.9%,47.7%,62%;燃料总量相同时,煤矸石与生物质混合试样燃烧的NO气体总排放量低于煤矸石单独燃烧的NO气体总排放量;煤矸石单独燃烧、煤矸石与小麦秸秆混...     

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。     

城市污泥对五彩湾高钠煤灰熔融特性的影响

通过X射线衍射（XRD）谱图分析结合灰熔融温度测定,研究了五彩湾高钠煤灰中矿物转化机理及城市污泥对高钠煤灰分特性的影响。试验结果表明：当污泥添加质量比为S/C（sludge/coal）=4时,结渣指数（F_s）_sludge=1150℃,污泥提高灰熔融温度程度较小。对污泥改性使其（SiO₂/Al₂O₃）物质的量比为2,添加至煤中,当S/C > 1时,F_s > 1235℃,灰熔融温度明显提高。R_b/a、R_b/a（+P）、R_b/a×Na等指标可良好预测高钠煤与污泥混合物燃烧的沾污、结渣倾向。煤在空气气氛下,燃烧温度800～1100℃,灰中主要矿物钠长石、钙铁辉石、蓝方石等熔点低,高熔点矿物霞石等助融性强、消失温度低。而添加污泥后,混合物灰中新生成Ca₃（PO₄）₂、Ca₂P₂O₇、CaAl₂Si₂O₈等高熔点物质,有利于提高煤灰熔融温度。而污泥中（SiO₂/Al₂O₃）比、Fe含量高,会对硅铝酸盐等产生助熔作用,抑制污泥中P提高灰熔融温度的作用。     

煤粉掺烧气化细渣的燃烧特性研究

为有效地对气流床煤气化细渣进行资源化利用,研究了高活性神华煤和低活性宁夏煤掺混气化细渣的燃烧特性,探究了煤粉掺烧气化细渣燃烧反应的协同机理.结果表明:煤粉中气化细渣添加量的增加会导致燃烧过程灰渣出现不同程度的熔融现象,表明气化细渣内Ca和Mg等碱金属降低混合样品的灰熔融温度.在非等温及空气气氛的燃烧条件下,宁夏煤粉/气...     

调控煤灰流动特性的气化配煤研究进展

在对气化配煤调控煤灰熔融特性、结渣特性综述的基础上,从矿物质演变和量子化学角度对配煤改变煤灰化学特性机制进行了重点分析。配煤本质上改变了煤灰中易熔矿物与难熔矿物组成和含量,含钙与含铁硅酸盐矿物所形成的低温共熔物是煤灰熔融温度降低主要原因;莫来石、钙矾石、钙铝榴石等高熔点矿物的生成是提高煤灰熔融温度、改善高碱煤结渣特性的重要原因。进一步从煤灰化学组成与矿物组成两个方面对配煤灰熔融特性预测模型进行了阐述。最后对配煤改善煤灰流动特性研究方法和方向提出了建议。     

浅谈油灰渣与硫酸铵产量的关系

为了解决大量油灰渣的处理问题,将其与原煤和矸石混合作为锅炉燃料。脱硫系统采用一炉一塔的布置,3台440t/h锅炉烟气直接进入对应吸收塔,脱硫后净湿烟气脱硫塔直接排放。通过煤的热解反应也就是加氢裂化等多种试验后产生的残渣,其中油灰渣的含量比较多,而油灰渣又属于高热值、高挥发分、低灰分的燃料。油灰渣是一种很好的燃料,如果能有效并且合理地掺烧在现有的燃料中,将大量节约原煤量,因其易结焦但含硫量较多,为了达到系统稳定运行必须把握好其掺烧比例。