添加剂对准东煤结渣和沾污特性影响的研究

在0.4 MW准东煤燃烧与沾污试验台上进行了3种不同添加剂对某准东煤燃烧时结渣、沾污特性影响的研究。结果表明:炉膛内和蛇形管前屏只存在结渣现象,结渣物是以Fe、Ca为主形成的低熔点复合盐类,而Na对结渣贡献并不占主要地位;各工况的准东煤真实灰熔点在1 100℃左右;烟温在800℃左右时受热面以沾污为主,Na_2SO_4和CaSO_4的冷凝沉积占主导;准东煤自身燃烧产生的底渣作为添加剂时缓解结渣、沾污效果不明显;添加高岭土时结渣物虽较厚但较为疏松,易于清除,说明其具有明显的减弱结渣强度的作用;以将军庙煤为添加剂时能明显减弱沾污强度。     

高岭土对新疆高碱煤沾污结渣特性的影响研究

为深入研究高岭土对减缓新疆准东高碱煤沾污结渣特性的影响规律与作用机制,利用3 MW_(th)多功能煤燃烧中试平台模拟实际电站锅炉四角切圆燃烧环境下研究高岭土对新疆准东高碱煤燃烧过程中灰的生成及沾污结渣特性的影响。试验结果表明:高岭土成分以SiO_2为主,虽然SiO_2单质熔点高达到1 730℃,但煤灰中SiO_2主要以非晶体状态存在,有时可提高熔融温度,有时则起到助熔作用;添加10%高岭土后,其炉膛结焦比纯烧准东高碱煤要好一些,虽然仍有流渣,但其渣的致密程度要比纯烧准东高碱煤要低;在炉膛燃烧区域准东高碱煤的碱酸比(B/A值)高于添加高岭土对应灰样的碱酸比值,而在高温对流受热面烟温区域(末级过热器、末级再热器区域),添加高岭土后其灰样的碱酸比值比燃准东高碱煤工况下灰样的碱酸比要低,添加高岭土后,与纯烧准东高碱煤相比,高碱酸比分布温度区间沿烟气流向方向向后推移,即易发生严重沾污的烟温区间向低温区域偏移。因此,相同条件下其在对流受热面上的沾污烧结程度要低,添加高岭土对降低锅炉对流受热面发生大面积沾污具有一定的效果。     

准东煤掺烧煤矸石安全性与经济性分析

高岭土与低钠煤可以有效抑制燃用准东煤时炉内的沾污结渣问题,但由于其价格升高,为降低电厂燃煤成本,因此提出将煤灰成分相似的煤矸石作为准东煤防结渣添加剂.分析煤矸石作为添加剂抑制炉内沾污结渣的可行性,根据入炉煤灰中折算Na2O含量低于3.0％,确定掺烧比例,并在某150 MW机组上进行实炉掺烧试验.通过掺烧试验分析可见,煤...     

纯烧准东煤循环流化床锅炉设计与运行研究

准东煤中碱金属和碱土金属含量高,在燃烧过程中极易引起受热面结渣沾污,影响锅炉的安全稳定运行。根据准东煤的煤质特点,分析准东煤燃烧过程中的结渣沾污机理,提出纯烧准东煤循环流化床锅炉设计方案,通过调整受热面的布置方式,使对流受热面避开碱金属蒸气的易结渣沾污温度区间,并开展工程验证。结果显示：不同负荷下锅炉能够稳定运行,且效率均超过93%。在锅炉纯烧准东煤6个月后,受热面表面仅有松散浮灰,表明锅炉可长期纯烧准东煤且不会产生结渣沾污现象。     

350MW机组锅炉准东煤掺烧试验研究

准东煤具有极易着火、极易燃尽的特性,燃烧性能优异,但具有严重的结渣、沾污特性。对某电厂350 MW机组锅炉进行了不同负荷段掺烧准东煤的试验,对不同负荷时燃用不同比例准东煤时锅炉炉膛及过热器、再热器管壁结渣及沾污情况进行了对比分析。通过试验掌握了锅炉在不同负荷段对掺烧不同比例准东煤的适应能力,为准东煤在电站锅炉的应用提供参考。     

300MW循环流化床锅炉准东高碱煤掺烧高岭土运行特性研究

准东高碱煤具有灰分低、挥发分高、燃烧反应性好、结渣沾污性强等特点。向准东高碱煤中掺烧一定比例的高岭土,可起到减轻沾污的作用。为研究循环流化床(CFB)锅炉准东高碱煤掺烧高岭土实炉运行特性,在1台300 MW CFB锅炉上开展了高岭土实炉掺烧试验,获得了不同高岭土掺烧比例下锅炉主要运行参数、环保参数及飞灰特性。结果表明:当高岭土掺烧比例达到30%时,CFB锅炉燃用准东煤整体上能够稳定运行;当高岭土掺烧比例不超过25%时,锅炉效率变化较小;实际运行中掺烧高岭土可有效抑制尾部烟道的结渣沾污现象,当高岭土掺烧比例达到15%后,飞灰特性已经趋于稳定。     

高碱煤熔渣捕捉钠的核磁共振研究

准东煤是良好的动力用煤且储量巨大,但碱金属含量过高导致沾污结渣严重.提出液态排渣的方式捕捉煤中碱金属的思路.采用模拟煤灰(SiO2-Al2O3-Fe2O3-CaO-NaCl)代替准东煤灰进行熔融试验,并对样品进行固体核磁共振测试与物相分析,探究煤灰主要成分对Na捕捉率的影响,并结合熔渣结构的变化分析捕捉机理.研究结果表...     

准东五彩湾煤中碱/碱土金属含量及迁移特性试验研究

了解新疆准东煤中碱金属不同赋存形态的含量及其在燃烧过程的迁移特性对于了解准东煤燃烧过程中的沾污结渣特性具有重要意义。采用以去离子水、醋酸铵溶液、盐酸为萃取剂的有序萃取法测量准东五彩湾煤中不同赋存形态的K、Na、Ca、Mg,研究了不同萃取时间、粒径下煤燃烧过程中碱/碱土金属的迁移特性。结果表明,采用有序萃取法测量煤中Na、Ca和Mg含量的推荐测量时间为12 h,而K的则应大于24 h;从大粒径准东五彩湾煤中萃取得到的水溶性Na、Ca、Mg含量相对较少,醋酸铵溶性、盐酸溶性和不溶性含量受粒径影响不大;煤中Ca含量较高,Na、Mg含量次之,K含量较低;可溶性Na占煤中Na的质量分数为90%。Ca和Mg主要以醋酸铵溶性成分存在,可溶性成分占比高达90%;准东五彩湾煤在900℃温度下,约有一半可溶性Na迁移到了气相中,可溶性K同样有较明显的迁移量,但Ca、Mg的迁移量较少。     

掺烧印尼煤对某锅炉燃烧及结渣影响的数值模拟

本文通过数值模拟的方法分析了掺烧印尼煤时炉膛内的燃烧特性和结渣特性,研究了印尼煤在不同掺混比例下对炉膛结渣的影响,试验结果表明:掺烧一定量的印尼煤有利于改善炉膛内的结渣特性,印尼煤灰熔点较低,与高热值基础煤掺混时容易产生结渣,掺烧比例不宜过大,基础煤与印尼3进行混配的最优推荐比例为5∶1。     

高碱煤灰渣在涂镍钢表面的粘附特性研究

利用高温钼丝烧结点仪记录准东和神华2种煤灰在奥氏体钢和涂镍钢表面的熔融形态及接触角变化,分析煤灰的熔融特性和在材料表面的粘附特性。结果表明:准东煤灰的初始烧结温度(770℃)较低,半熔融态灰渣量(24%)较大,说明高碱煤更易沾污;1 200℃~1 280℃内,准东煤灰在涂镍钢表面的接触角比奥氏体钢大8.5°以上,该温度区间内涂镍钢可有效减弱高碱煤结渣;1 150℃~1 190℃内,准东煤灰在涂镍钢表面的粘附功增长缓慢,涂镍钢对该温度区间内的高碱煤结渣有减弱作用。     

高碱煤液态排渣燃烧条件下碱金属释放特性研究

采用液态排渣旋风燃烧技术可优先将煤中Na等碱金属以硅铝酸盐熔渣的形式从炉底排出,从而有效减缓燃高碱煤锅炉尾部受热面的强沾污、结渣问题。高温液态排渣燃烧条件下Na的迁移、释放特性对其在炉内渣膜的捕捉行为影响巨大。为此,在沉降炉上研究了3种典型高碱煤(地表高氯煤、将军庙煤、沙尔湖煤)在液态排渣高温热解—燃烧过程中,煤中Na的释放特性以及Ca、Fe等对Na释放行为的影响。研究结果表明：热解阶段,水溶性Na主要以Na₂SO₄、NaCl等形式释放,1 500℃下释放率为63.1%～68.6%;酸溶性Na主要通过分解或与自由基反应释放,1 500℃下释放率为64.4%～79.2%;高温下,部分水溶性Na、酸溶性Na会与灰中硅铝酸盐矿物反应转化为不可溶性Na。Ca、Fe在热解阶段对Na的释放影响并不显著;焦炭燃烧阶段,水溶性Na和酸溶性Na的释放率达95%以上,灰中不溶性Na分别为3种原煤中不溶性Na的2.64倍、2.28倍和5.6倍,表明高温液态排渣燃烧条件下,高温熔渣对Na具有一定的捕捉作用,且以不可溶性Na的形式固化于高温熔渣当中。     

准东高碱煤特性分析及防止锅炉结渣的对策措施

根据准东煤煤质进行了特性分析,同时针对准东煤灰熔点偏低、碱金属含量偏高等问题进行了详细分析,在结合各种实例的基础上,总结出准东煤掺烧其他煤种的工艺路线,确定了燃烧技术改进和设备及系统的技术改造方案,最后指出设计与运行中应该注意的问题,为燃烧准东煤并改善锅炉尾部结渣、减少掺烧比例积累了经验。     

准东煤及配煤的矿物相变及熔融机理

准东煤储量大,但其燃烧过程中严重的结渣和沾污特性对电站锅炉的安全经济运行仍然是一个极大的挑战.本文通过对准东煤低温灰化样的TGA-DSC分析,并对不同温度段的准东煤及配煤灰样辅以XRF、XRD的矿物识别及显微形态和组分的FSEM-EDS分析,得到了主要矿物的相变温度段及发生烧结和熔融的温度.研究表明:灰中对沾污结渣有重要贡献的含钠矿物在800℃以前大部分蒸发,未蒸发的含钠矿物的存在温度小于1 150℃;在1 280℃存在的矿物晶相以Ca(Mg,Fe)-Al-O、Ca(Mg,Fe)-Si-O、Fe-Ca-O等三元系如钙铝石、铁钙铝石、黑钙铁石、变硅黑石、钙镁硅石和铁橄榄石等及四元系的Ca-Al-Si-O,如钙铝黄长石等为主;分解产物CaO及熔体Fe-S-O促进了低温共融体的形成;富含Al的煤样按1∶9被掺入准东煤灰中,提高了该灰样流动温度,推迟灰熔融结渣的发生.     

新疆高碱煤沾污结渣特性中试试验研究

为了深入研究新疆高碱煤沾污结渣特性,利用3 MW煤粉燃烧中试平台进行了典型新疆高碱煤燃烧过程中灰的生成及其沾污结渣特性研究。实验结果表明:在炉膛燃烧区域的渣样主要以含铁、钙矿物为主,如:磁铁矿(Fe3O4)、钙硅石(CaSiO_3)等;在高温对流受热面区域,由于煤中Na、K等碱金属的升华、冷凝作用以及沾污层与烟气中SO_2、飞灰颗粒之间的物理化学反应,其沾污层主要以熔点较低的无水石膏(CaSO_4)、无水芒硝(Na_2SO_4)以及Na-Al-Si和Ca-Al-Si的低温共熔体。这些低温共熔体在较低的温度下(850℃~1 150℃)具有较强的黏性,能够进一步捕捉烟气中的飞灰颗粒,加速沾污层厚度的增长,使得新疆高碱煤沾污层增长速度较其他易沾污煤要快得多。     

恒温下准东煤粉燃烧特性研究

针对准东煤碱金属含量高导致灰熔融温度低、在燃烧过程中容易造成沾污及结焦等问题,利用恒温热重实验系统,研究了准东煤的燃烧特性及温度、煤种掺混等对燃烧特性的影响。实验结果表明：单煤煤种燃烧过程中,不同煤种燃尽时间、燃烧速率存在显著差异,其中路茂通坎乡煤种和永华金泰煤种差异最大,路茂通坎乡煤种易着火,燃烧速率快,燃尽时间短;随着温度升高,单煤燃烧失重曲线发生左移,燃尽时间缩短,燃烧速率上升,表明温度升高会加速煤粉燃烧,并且1 000℃后提高温度对焦碳燃尽的促进作用更明显;掺混燃烧过程中,掺烧高挥发分的煤种可以有效改善煤粉燃烧初期着火特性,而掺烧高固定碳煤种可使燃尽时间延长,从而降低燃尽率;混煤掺烧能够提高灰熔点,有效改善准东煤熔融特性,从而在煤源方面减少或者避免炉膛受热面沾污、结渣,确保锅炉运行的安全性和经济性。     

五彩湾煤燃烧特性的试验研究

对五彩湾煤与乌东煤2种煤种及3种不同掺烧比例的混煤分别进行了物理化学特性分析、煤粉气流着火温度测试、一维火焰炉中燃烧与结渣试验以及200kW沾污试验台的沾污性能试验,并对各种混煤的着火、燃尽和结渣性能进行了评定.利用专家系统对试验煤样的主要特性进行了最终评价,并结合2种沾污性能判别指标对煤灰的沾污性能进行了验证,给出推荐的设计煤种和校核煤种.结果表明:混煤具有严重结渣倾向;五彩湾煤具有严重的沾污倾向,而乌东煤为低沾污倾向煤种,通过掺烧乌东煤可以减轻五彩湾煤的沾污;推荐选用五彩湾煤与乌东煤的掺烧比例为7∶3和5∶5的混煤1和混煤3分别作为设计煤种和校核煤种.     

10MW试验台准东煤结渣沾污试验研究

通过在哈尔滨锅炉厂有限责任公司10MW燃烧试验台,对准东煤从锅炉主燃烧区域至炉膛出口前,采用布置硅碳棒计算Sc值对其结渣特性进行评价;同时在炉膛出口处布置试样管进行沾污特性试验。通过扫描电子显微形貌成分的方法对灰渣样进行研究分析,研究结果可为燃用准东煤锅炉设计提供参考。     

循环流化床锅炉燃烧新疆准东五彩湾煤的对策探讨

新疆准东片区煤碳储量丰富,是优良的动力用煤,但准东煤灰熔点低、灰中钙、钠、钾含量较高,具有严重的沾污、结渣特性,本文对神华米东热电厂使用燃烧准东煤所产生的问题及对策的探讨,提出了流化床锅炉燃烧使用准东煤的对策建议,解决锅炉结焦保证锅炉安全运行的措施。     

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。     

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。