碱金属钾对高碱煤灰熔融特性影响研究

为研究碱金属钾对高碱煤灰熔融特性的影响,将不同质量分数的K2SO4添加到制备的煤灰中进行灰熔融特性分析,并使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对煤灰微观形貌及其矿物质演变规律进行了研究,结果表明：随着K2SO4添加量的增加,煤灰熔融温度先降后升,体积液相收缩率先升后降,两者相互印证,K2SO4的加入在一定范围内加剧了煤灰熔融性,超过这一范围时会减弱其熔融性。随着温度的升高,添加K2SO4的煤灰由红色变为棕黑色,同时发生烧结,当温度高于1250 ℃时,煤灰由固相逐渐变为液相。煤灰中加入K2SO4份额逐渐增高时,高熔点的石英、莫来石、钙长石等不断减少,产生了白榴石、钾霞石等矿物质形成的低温共熔体,从而降低了灰熔点,加剧液相的形成甚至形成致密烧结体。     

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。     

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。     

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.     

生物质与烟煤灰的理化特性及混合灰熔融特性研究

文章利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线荧光衍射仪(XRD)、灰熔融特性分析仪对4种生物质(海草、梨木、榛子壳、稻秆)灰与神木烟煤灰的混合灰的熔融特性进行了研究。研究发现:水生生物质(海草)灰的掺混使混合灰的熔融特性温度先升高再降低;两种木本生物质(梨木和榛子壳)灰的掺混使混合灰的熔融特性温度逐渐升高;草本生物质(稻秆)灰的掺混对混合灰熔融特性温度的影响与水生生物质灰类似。由XRF分析可知:Na2O和CaO对于混合灰的熔融特性温度有更明显的影响,随着混合灰中Na2O含量的逐渐增加,混合灰的熔融特性温度逐渐下降;随着混合灰中CaO含量的逐渐增加,混合灰的熔融特性温度逐渐上升。由XRD结果可知:水生生物质灰在高温下容易形成熔点较低的碱金属硅酸盐,使混合灰的熔点降低;木本生物质灰中的CaCO3含量较高,能够提高混合灰的熔点;草本生物质灰与水生生物质灰类似,含有的低熔点碱金属硅铝酸盐使混合灰的熔点降低。     

洗煤对高碱煤碱金属迁移及灰熔融特性的影响

针对燃用某高碱煤种遇到的强沾污、结渣难题,对典型高碱煤种分别用去离子水、1 mol/L硝酸和1 mol/L醋酸铵进行了洗煤,并用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICPOES)、X射线荧光仪(XRF)、和X射线衍射仪(XRD)等分析测试仪器对不同溶剂洗煤前后煤中的碱金属元素、矿物质组成进行了分析与测试。研究结果表明:3种洗煤介质对煤中Al和Si几乎没有脱除效果。但去离子水对煤中Na、K、S、Fe的脱除率在50%左右;硝酸和醋酸铵能对煤中Ca和Na的脱除率达到90%左右;洗煤后煤灰的熔融温度虽然变化不大(DT升高11~42℃),但洗煤后由于Na、S等碱金属的脱除,使得在灰的熔融过程中,初始液相析出温度由原煤的700℃升至900℃(硝酸)和1 100℃(醋酸铵);且初始液相析出的质量百分比也由17wt%降低至5.38wt%(去离子水)/5.09wt%(硝酸),这对降低高碱煤的沾污程度起着至关重要的作用。     

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.     

煤灰熔融行为及其矿物质作用机制的量化研究

选取典型高灰熔点和低灰熔点煤种,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜能谱仪(SEMEDX)对高温气化条件下煤灰熔融行为及其矿物质演变规律进行了实验研究与量子化学计算.结果表明:高温下大量莫来石的生成是导致煤灰试样A具有高灰熔融温度的主要原因;煤灰试样B中由于存在较多的硬石膏、钠长石等低熔融矿物质,且CaO与莫来石反应生成钙长石与钙黄长石的化学反应在煤灰试样B熔融过程中起到了关键作用,从而使其具有低的熔融温度.经量子化学计算分析表明,由于莫来石易与电子接受体结合而难与电子给予体结合,在煤灰熔融过程中,莫来石易与煤灰中常见的碱性阳离子(Ca2+、Mg2+、Fe2+、Na+、K+)电子接受体反应生成其他物质,通过添加不同的阳离子可促使莫来石向不同矿物质转变,可以进一步控制煤灰的熔融变化过程及其熔融温度.     

添加剂对煤灰熔融特性的影响

在8种煤灰中添加不同矿物质作助熔剂,对煤灰熔融特性进行研究;并用灰色系统方法对8种煤灰的矿物质成分和综合成分与煤灰熔融特性的相关度进行研究,然后对实验方法与灰色系统关联度方法进行比较研究.结果表明:添加剂可以降低煤灰熔融温度,也可以升高煤灰熔融温度,添加剂CaCO3为30%时,F煤和D煤得到最低熔点分别为1 250℃和1 350℃;添加剂硼砂(Na2B4O7·10H2O)为15%时,F煤到最低灰熔点1 150℃,硼砂为20%时,D煤可到熔点1 300℃以下.根据关联度方法可得到:酸性矿物质是影响煤灰熔融温度的主要因素,钠系物质对灰熔融性的关联度比钙系物质影响大,数学方法计算结果与实验结果相吻合.     

弱还原性气氛中碱金属盐对煤灰沾污特性的影响

将碱金属盐添加剂折算为对应的碱金属氧化物加入不同种类的煤灰中,在弱还原性气氛中进行烧结实验以研究煤灰沾污特性.结果表明:天池能源煤具有较强的沾污特性,这是因为其煤灰中Na元素含量较高;煤灰中加入碱金属盐可以明显促进煤灰的烧结,降低煤灰的初始沾污温度;煤灰的沾污特性受到碱金属盐与灰样中固有矿物成分的共同作用;低温阶段Na基化合物对煤灰烧结特性的影响强于K基化合物,而高温阶段则是K基化合物的影响更强.     

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。     

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。     

燃高灰分劣质无烟煤角管式链条炉排锅炉技术改造

从工程实践的角度出发,针对高灰分劣质无烟煤的特点,对一台角管式链条炉排锅炉在燃用非设计煤种时,所产生的锅炉出力降低、受热面积灰严重的状况进行了研究和分析.通过对锅炉炉拱和炉内烟气流道的改造,以及二次风的运用,提高锅炉在燃用高灰分劣质无烟煤时的出力和运行效率,改善了炉内的严重积灰现象.改造突出了锅炉前、后拱在链条炉燃烧组织中极其重要的作用,可为其它在燃用非设计煤种时出力降低的锅炉技术改造提供借鉴.     

秸秆灰特性的研究

按照D1102-84灰分标准测定方法,对小麦、水稻、玉米、黄豆、高粱、棉花等几种秸秆样本进行了工业分析;在ZRC2000智能灰熔点测定仪上对不同秸秆进行了灰熔点测试;在不同的温度和停留时间下,在马弗炉上对不同秸秆进行了热灼烧试验.结果表明:秸秆挥发分含量较高,灰熔点比较低,无机碱金属析出量随着温度的升高和停留时间的增加而增加.     

Effect of ash on dielectric properties and micro-structure of high alkali coal at different temperature pyrolysis

The effect of ash on dielectric properties and micro-structure of high alkali coal at different temperature pyrolysis was studied, so as to provide theoretical basis for coal deep processing by microwave. An acid-washed method was adopted to remove ash in Zhundong coal for preparing coal chars at 700 °C–1300 °C. X-ray diffraction analysis was used to characterize the microcrystal structure. The thermal stability was characterized by thermogravimetric analyzer, and the dielectric properties were measured by a vector network analyzer. The results showed that when the pyrolysis temperature was below 1100 °C, the presence of ash hindered the development of carbon structure in raw coal char. The main reason is that the alkali metal oxides (K₂O and Na₂O) in the ash promoted the solution loss reaction during pyrolysis. The structure of the original carbon layer was damaged, thereby the graphitization degree, thermal stability and dielectric properties of raw coal char were weaker than the ash-free coal char. When the pyrolysis temperature reached 1300 °C, the minerals were completely melted. The reaction of phase transition of SiO₂ in ash played a catalytic role on raw coal char structure, resulting in tighter arrangement of adjacent carbon layers. The raw coal char showed stronger dielectric properties and thermal stability.     

碱金属热电直接发电装置的热辐射损失

寄生热辐射损失，特别是BASE管外表面的热辐射是影响碱金属热电转换器(AMTEC)高效运行的主要因素之一。为了量化BASE管外表面的热辐射对碱金属热电转换器热电转换效率的影响程度，文章用一简化模型，计算了采用不同层数遮热屏的碱金属热电转换器中的BASE管外表面的净热辐射量。结果表明，恰当设计AMTEC装置的结构，并在BASE管外加数层遮热屏，可使BASE管外单位电极表面的净热辐射损失在其工作温度范围内控制在1W／cm^2以下。     

生物质热化学转化过程中碱金属问题的相关研究

介绍了生物质中碱金属元素的存在形态及其测定方法,分析了生物质热化学转化过程中碱金属的析出、迁移规律及其影响因素。最后提出了几种减轻碱金属问题的措施,指出了今后的研究方向,为生物质的开发利用提供有价值的参考。     

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。     

准东煤与福建无烟煤燃烧特性的对比实验研究

通过对比准东煤与福建无烟煤的煤质分析、燃烧特性指数、燃烧动力学参数等,分析了准东煤与福建无烟煤的燃烧特性差异。结果表明：准东煤的挥发分明显高于福建无烟煤,属于极易着火的煤种;福建无烟煤与准东煤硫分低,燃烧中对环境污染小,但灰熔点都相对较低,容易结渣;准东煤的热重曲线较福建无烟煤向低温区偏移,峰区较宽,燃烧失重峰为双峰,着火方式由非均相着火向均相着火转变。准东煤的综合燃烧特性指数较大,表观活化能小;准东煤的煤反应活性和燃烧特性明显优于福建无烟煤。依热重分析,准东煤与福建无烟煤的着火温度分别为673.17 ℃和397.49 ℃,燃尽温度分别为803.05 ℃和741.18 ℃,活化能分别为191.39 kJ/mol和26.32 kJ/mol,综合燃烧特性指数分别为3.162×10-5和2.775×10-3。