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。     

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。     

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。     

准东煤混烧过程中结渣沾污特性研究

针对准东煤在实际电厂燃烧过程中的强结渣、强沾污问题,选取了典型的高Ca、高Na南矿煤为研究对象。在0.4 MW燃烧试验台上进行了准东煤结渣特性试验研究,并通过添加不同比例的将军庙煤来研究混烧对煤灰结渣、沾污特性的影响。研究结果表明:纯烧南矿煤时结渣较为严重,灰渣呈现灰褐色,且质地较为疏松,其不同区域的灰渣主要以Ca的低温化合物为主;沾污样呈现亮白色,主要以硫酸钠为主。添加将军庙煤后,煤灰中的Al、Si与Ca、Na发生强烈的交互反应,生成高熔点的硅铝酸盐类物质,结渣和沾污倾向大为减缓。最终结果表明:实际电厂再燃用南矿煤时,可部分掺烧(10%～20%)将军庙煤,能够明显减缓煤灰的结渣沾污强度。     

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.     

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。     

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。     

烟气激冷对准东煤沾污特性的影响

在3 MW煤粉锅炉试验台和循环流化床(CFB)锅炉试验台上研究了烟气激冷对准东煤沾污积灰的影响,并用X射线衍射(XRD)和X射线荧光检测(XRF)对沾污物质进行了分析。结果表明:无论是煤粉锅炉还是CFB锅炉,烟气激冷均可减轻受热面的沾污;准东煤的初始沾污积灰主要是由Na2SO4造成的,而CaSO4被尚未凝结的Na2SO4捕捉,引起沾污加剧;烟气激冷使Na2SO4在接触沾污测试管之前就已凝结固化,从而起到减缓沾污的作用。     

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。     

磨煤机动态分离器改造对准东煤燃烧经济性及结渣特性的影响研究

为降低燃料成本,某电厂150 MW机组进行了燃烧准东煤改造,改造完成后一直存在煤粉偏粗、飞灰炉渣含碳量过高、水冷壁及高过结渣严重等问题,影响锅炉运行的经济性和安全性。经燃烧调整,发现主要原因是煤粉细度过大,且常规调整措施均无法将煤粉细度降低到合格水平,分析认为是磨煤机选用的静态分离器对准东煤适应性不佳,因此对磨煤机进行了静态分离器改动态分离器改造。改造结果显示,采用动态分离器后煤粉细度R90由改造前的40%以上降低到20%左右,飞灰和炉渣含碳量由改造前的10%以上降低到2%以下,水冷壁及高过结渣明显减轻,显示对磨煤机进行动态分离器改造是成功的。     

准东煤在350MW电厂锅炉内燃烧结渣特性研究

选取天池露天煤样进行研究,以昭通褐煤和大同烟煤作为对比,通过煤质分析预测准东煤结渣特性趋势。在某电厂锅炉燃烧天池露天煤,通过硅碳棒实验获得燃烧器区域渣样。研究发现,天池露天煤变形温度与软化温度均低于褐煤与烟煤,碱性氧化物含量均为最高,具有严重结渣倾向。硅碳棒结渣实验表明,由于粘性表面的形成,使得结渣速率提高。结渣样品分层分析表明,外层沉积物中石英是主要晶相,内层以钠长石为主,外层相比于内层烧结程度增加,沿生长方向处于晶体转化为非晶体过程。     

多因素添加剂对玉米秸秆结渣特性影响的研究

以玉米秸秆灰中的主要元素Mg、Ca、Al、Fe、P、S对应的氧化物或盐为添加剂,做单因素试验,之后选取合适的水平点做六因素四水平正交试验,通过极差法分析正交试验结果,得出各因素对SII值影响的大小顺序依次为P、Mg、Ca、Al、S、Fe,其中P最大,Fe最小。根据极差法测算出的添加剂最优组合,选定合适的添加剂及其添加量,即:MgSO_4、MgO、CaO和Al_2O_3。燃烧测试得出,这种添加剂组合对缓解结渣作用非常明显,SII值可达0.35。     

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。     

锅炉设计中对结渣和沾污的考虑

在电力研究所(EPRI)支持下,进行了一项综合调查:由三家锅炉厂分别设计一批燃用六个不同煤种假定的500兆瓦基本负荷锅炉机组,取得设计数据。为评定各制造厂修改锅炉设计以适应燃用强结渣性、强沾污性煤的设计意图,将所得方案进行了比较。正如本报告注意到的,各制造厂都认为这六个不同的煤代表了一个较严重的沉积问题。设计的结果表明,各制造厂在设计锅炉时使用了不同的煤质判据。     

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。     

燃用新疆高碱煤锅炉防结渣和沾污措施

根据300 MW等级电站锅炉的实际运行情况,分析了燃用高碱煤锅炉存在的主要问题,主要为沾污和结渣,以及随之产生的腐蚀问题和热效率降低。以某新疆煤为例进行了煤质分析,结合其热物理特性探讨了形成沾污结渣的原因。最后结合新疆高碱煤的特点,从锅炉设计和煤粉控制方面提出了多种防止结渣和沾污的技术措施。     

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。     

用比重分级法来评价煤灰结渣和沾污特性

本文主要根据煤粒不同密度,用具有一定比重的比重液对煤进行比重分级。并对不同比重的煤粒进行灰成分分析,找出在不同比重的煤中含碱量及含铁量的规律,从而预测和分析煤在炉膛中燃烧时引起结渣和沾污的程度,为锅炉设计和运行提供依据。     

煤的结渣特性磁力分析的研究

从煤的物理特性研究煤灰结渣特性,煤中所含各类物质中,铁化合物具有最低的熔化温度,易在炉膛内燃烧中产生结焦。本文提出了一种根据磁铁对煤的磁力吸附百分比来判别不同煤种煤的结渣倾向的新方法,并对这种方法的机理和应用进行了深入分析。这种方法实现了煤的结渣特性的现场快速测量。