辣椒秆灰熔融特性分析

分别对辣椒秆在400、600、815℃成灰灰样进行X射线荧光(X-ray fluore scence,XRF)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析、灰熔融烧结及热重(thermo gravity,TG)试验。研究发现:不同温度成灰的形貌及元素比例均存在较大差异,成灰过程均未出现熔融结渣。但按煤质熔融特性指标进行理论计算的结果表明各温度成灰均已严重结渣,而灰熔点烧结仪试验发现各成灰温度灰样其变形、软化、半球和流动温度一致,均高于1100℃。对灰样进行TG实验,表明1100℃以后不同温度成灰的组分已一致,各温度成灰灰样含相同的起骨架支撑作用的高温熔融物质。XRF分析数据显示:随着成灰温度从400℃升高至600℃,灰样内K含量减少8.2%,Cl含量不变;当温度进一步升高至815℃,K含量减少16.6%,而Cl几乎全部析出。XRD分析表明:3个温度下灰样均含石英、铁酸钾、单钾芒硝与方镁石。400℃成灰还含方解石、碳酸钾钙石及钾盐,600℃时方解石与碳酸钾钙石消失,碳酸盐分解释放CO2,生成硅化钙,815℃成灰钾盐消失生成沸石。辣椒秆灰样的熔融特性主要取决于方镁石、石英、铁酸钾、单钾芒硝、沸石及硅化钙6种物质所生成的起骨架支撑作用的高温共融体。因此,实验中无论灰化温度为多少,其熔融特性均一致,评判辣椒秆生物质灰的真实熔融特性不应遵循煤质指标,而应从其本身所形成的共融物着手。     

生物质及其与煤掺烧的灰熔融特性研究

采用YX-HRD灰熔融性测定仪对麦秆、稻秆、杨木屑等7种常见的生物质灰及其与煤掺烧后灰的熔融特性进行了检测。结果表明:煤的结渣判别指数不能完全、可靠地预测生物质及其与煤掺烧的结渣特性。根据生物质灰成分,对灰熔融温度的Pearson相关系数推导出生物质结渣判别指数A=(MgO+Al2O3+Fe2O3)/(CaO+P2O5)。生物质的加入在不同程度上降低了煤的灰熔点,在低配比范围内随生物质添加量的增多掺混煤灰熔点逐渐降低。随秸秆类生物质掺混比增加,碱金属氧化物含量增加使掺混煤灰熔点降低的作用减弱,但同时A值却较高,因而混煤灰熔点反而升高。秸秆类生物质的掺混比例在20%以下,酒糟、花生壳与杨木屑的掺混比例分别在40%、60%、60%以下都可避免严重结渣。     

CaCO3对煤灰熔融特性和黏温特性影响的研究

为研究CaCO3在高温条件下对高灰熔点煤灰的熔融特性和黏温特性的影响,试验选取已应用于气流床气化装置的煤样A、B和C为原料,分别利用灰熔点仪和高温黏度计对添加CaCO3的煤灰样品进行熔融特性和黏温特性测量,并采用热力学计算软件FactSage 6.1中的Phase Diagram和Equilib模块进行热力学平衡计算。结果表明,Al2O3和SiO2含量较高的煤灰样品在熔融的过程中产生大量的莫来石,导致其灰熔点较高。CaCO3的添加可以有效抑制莫来石的生成,改变高温下煤灰中主固相物质的类型,降低固相物质的百分含量,降低煤灰的全液相温度,从而达到降低煤灰熔融性温度和黏度以及改变渣型的效果。数值计算的结果与试验结果基本一致,表明化学热力学反应平衡分析方法是研究灰渣熔融特性和黏温特性一种有效手段。     

磷酸钙对缓解准东高钠-富铁混煤结渣倾向的影响

针对新疆地区高钠煤与富铁煤掺混燃烧中发生的严重结渣难题,本文采用沉降炉探究Ca3(PO4)2在降低高钠-富铁混煤结渣倾向方面的潜力,并结合多种表征方法对探针收集的渣样的成分、矿物相和形貌进行了详细分析。结果表明:添加3% Ca3(PO4)2即可显著提升准东混煤的灰熔点,软化温度提升幅度高达200 ℃,变形温度提升150 ℃;对于高钠与富铁质量比为40:60的原混煤,炉内1 200 ℃位置非冷却探针表面黏附的灰渣呈熔融状,其致渣组分主要为Fe2O3和含Si-Al-Ca矿物相的低温共熔体系;添加Ca3(PO4)2后,1 200 ℃区域探针表面黏附的灰渣基本呈颗粒状,熔融度降低,而在1 000 ℃区域探针表面收集的灰样变为松散状且易于吹除;掺混3% Ca3(PO4)2后黏附灰渣的熔融度降低的主要原因为Ca3(PO4)2能结合含Na、Ca组分生成高熔点的Ca5(PO4)2SiO4和Na3Ca6(PO4)5,有效固留气态含钠组分,减少含碱金属/碱土金属组分的冷凝以及它们同含Si、Al矿物相结合发生低温共熔反应的可能性,该添加剂在减小高钠-富铁混煤结渣倾向方面具有较好的效果。     

准东煤防结渣添加剂应用试验

针对锅炉燃用新疆准东高钠煤存在严重的结渣问题,本文通过一维火焰炉模拟实际燃烧环境,试验研究了多种添加剂的防结渣效果,并对其防结渣机理进行了分析。试验结果表明:试验所用的高岭土、黏土类矿物对缓解结渣有较好的效果,试验样品中添加剂添加比例达到3%以上时防结渣效果更明显;添加剂起作用的前提是将煤灰中钠、钙、铁等元素质量分数降低到合理水平,尤其是将煤灰中Na_2O质量分数降低到3%以下,且钙、铁元素质量分数不大幅增加;添加剂加入后煤灰中的硅铝比对防结渣也起重要作用,合理的硅铝比有利于使低熔点的钠、钾、钙等碱/碱土金属化合物形成熔点相对较高的硅铝酸盐,单纯提高煤灰中Al_2O_3质量分数防结渣效果不明显。     

灰化条件对稻壳灰和稻秆灰理化特性的影响

采用X射线荧光光谱仪、X射线衍射、扫描电镜、能谱分析等实验方法研究了不同灰化温度(600和815℃)下制得的稻壳灰和稻秆灰的理化特性。通过马弗炉灼烧实验考察了灰化温度和灰化时间对稻壳和稻秆灼烧后的灰分量及其表观形貌的影响,并基于灰成分对2种生物质灰的结渣特性进行对比分析。结果表明:不同灰化条件对生物质灰的灰分量、灰组成、灰熔点、物相变化和积灰结渣等特性均有较大影响;灰分量随着灰化温度和时间的增加而降低,稻壳灼烧后的灰分量明显高于稻秆;灰化温度高于600℃时,灰样逐渐出现烧结结构,815℃时灰颗粒表面逐熔融,黑色碳颗粒逐渐暴露而被氧化去除;相同温度下灼烧,2种灰的颜色均由黑变为灰白,最后呈浅红色;稻秆灰中K、Na、Ca等碱金属和Cl含量明显高于稻壳灰,更易造成设备腐蚀;灰化温度对灰的结渣特性影响较小;600℃灰化时形成絮状颗粒,815℃的灰表面发生软化熔融,絮状物减少,逐渐有碱金属物质析出,并以熔融状态粘结形成块状结构。     

海藻生物质灰熔融特性分析

通过灰成分分析、X射线衍射方法、热显微镜观察及TG-DTG-DTA联用试验,对3种海洋生物质--海藻的灰熔融过程进行了研究。研究表明：海藻灰渣中都有大量碱金属氯化物结晶相,随着灰化温度的升高,结晶相强度减弱,发生了碱金属的蒸发,因而海藻热化学转化能源利用时必须考虑碱金属的蒸发问题。海藻的灰熔点较低,我国国家标准(GB)与美国ASTM标准规定的灰化温度都不适合海藻类生物质,同时江蓠与马尾藻在较高灰化温度下,生成了较多的高熔点物,影响了灰熔点的判断。低温(530 ℃)下制得灰样的灰熔点更具有参考性。此外,各海藻结渣特性与灰熔融特性相差较大,江蓠与马尾藻灰的变形温度与半球温度相差很大,条浒苔则相差很小。     

煤与生物质混燃灰渣特性分析

研究表明,由于棉杆中K含量高于木屑,混燃过程中更易与煤中Si、Al反应生成低熔点物质,因此更易导致积灰结渣。木屑掺混比例上升至30%,棉杆掺混比例上升至20%时,灰渣聚团现象明显,渣块中有明显KAl Si2O6衍射峰。燃烧温度由1050℃升高至1300℃时,KAl Si3O8分解为KAl Si2O6(熔点1100℃),且高温导致灰渣熔融相增加,因此增强了灰渣粘结性。而增加过量空气系数使氧化性氛围增强,增强了S反应活性,S优先和Ca发生硫化反应生成Ca SO4,但未能捕捉挥发态K固定为K2SO4,因此无法减轻积灰结渣。本研究为燃煤电厂在变工况条件下混烧生物质提供了指导依据。     

准东煤掺烧NH_4H_2PO_4对灰分变化和灰熔融特性的影响

通过X射线衍射图谱分析结合灰熔融性测定,研究了准东煤燃烧过程中的矿物质赋存形态变化及添加NH_4H_2PO_4对准东煤灰分特征和灰熔融特性的影响。试验结果表明,空气气氛下,随着准东煤燃烧温度从800℃升高至1100℃,灰中钠长石、钙铁辉石和蓝方石等熔点较低且熔融性较强矿物质含量升高,灰中主要矿物质皆为助熔性矿物质。煤中添加比例PO_4~(3-)/Na≥0.5、温度800℃以上,混煤灰中生成新的Ca_(2.71)Mg_(0.29)(PO_4)_2、 Al PO_4、 Ca_3(PO_4)_2、Ca_9Fe(PO_4)7、Ca_9Al(PO_4)7、Ca_2P_2O_7和Mg_2P_2O_7等高熔点物质。当PO_4~(3-)/Na 1时,混煤灰熔融性温度明显升高,软化温度由1144℃增加至1418℃(PO_4~(3-)/Na=4),煤改善为中等结渣倾向。可见添加NH_4H_2PO_4能够有效抑制低熔点、助熔性含钠矿物生成,促进高熔点物质形成,提高灰熔融特性温度。     

硫酸钠沉积转化特性及对灰熔融性的影响

Na2SO4是加剧高碱煤沾污结渣特性的重要中间物质。为阐明炉内固相Na2SO4生成转化机理及对灰熔融性的影响规律,采用气相反应动力学分析了Na2SO4(g)的生成,总结了渣层不同温度下Na2SO4的沉积和转化特性,通过灰熔融性和高温矿物演变实验研究了Na2SO4的高温转化及对灰熔融性的影响。结果表明:Na2SO4(g)是气相Na的主要赋存形式。900℃及以下Na2SO4(g)大量凝结并沉积,中低温渣层中的Na2SO4稳定存在。渣层温度沿径向升高,沉积于高烟温区域灰渣外层的Na2SO4熔融,并发生高温转化,与飞灰中石英、刚玉等矿物发生铝硅酸化反应,1 000℃左右大量生成钠长石,硫酸钠含量高时生成钠霞石,高于1100℃进一步转化为钙钠长石、青金石、蓝方石等矿物。Na2SO4高温下转化为低熔点含钠铝硅酸盐,其助熔共晶效应导致灰熔融温度大幅降低,加剧结渣。     

氧化硅添加剂对准东煤高钙飞灰物相热转化作用的差示扫描量热分析

为研究氧化硅添加剂粒径和掺加比对防治准东煤结渣沾污的影响,使用差示扫描量热仪(differentialscanning calorimeter,DSC)研究准东煤高钙飞灰和2种不同粒径氧化硅的掺混样品的升温热流特征,并使用X射线衍射分析加热样品的物相变化。结果表明准东煤飞灰中含钙相的显著热转化和氧化硅添加剂的作用均发生在810℃以上温度,添加剂促进高钙飞灰加热产物的钙黄长石向钙长石转化。2000目氧化硅的防治效果比100目氧化硅的更好。硅灰比为1:9时2000目氧化硅可使飞灰DSC吸热谷温度延后50℃,有效地减缓飞灰熔融物质的生成,但是硅灰比增加到1:1时,其减缓飞灰生成熔融物质的效果并不更显著。工程上使用氧化硅添加剂防治准东煤的结渣沾污时,选择粒径小的添加剂可能比增加氧化硅的掺加量更有效。     

电站锅炉高效防结渣剂应用研究

介绍ＣＤ－１型高效防结渣剂的质量标准及提高烯煤的灰熔点温度，促进灰熔体结晶，使在高温下易结渣的玻璃形态渣向不易结渣的结晶形态渣转变，防止炉内结渣等作用。通过试验阐述防结渣效果。     

基于系统分类的配煤灰熔融特性研究

根据不同熔融性和不同的矿物质组成对14种煤进行系统归类,利用硅酸盐相图理论解释混煤结渣的原因。并根据矿物组成,寻找不同类别煤种之间配煤的熔融性规律,探讨了选择合适煤种配煤使混煤灰熔点提高的配煤方法。同时,还设计了一种判别配煤效果的方法:T-φ法(T表示混煤灰熔点的软化温度,φ表示混煤熔点与低熔点煤之间的温度差,根据这2个指标,确定混煤灰熔点在坐标轴中的位置,判断配煤效果的好坏)。文中以灰熔点作为判断煤灰结渣倾向的标准。实验结果表明:由于配煤使灰中的成分更复杂,低温共熔现象更易发生,因而配煤总体是一个降低灰熔点的过程;但是将煤种分类,不同类别之间合理掺配能改善这种状况。富含勃姆石的高熔点的煤种参与配煤,能确保使混煤灰熔点一定高于低熔点煤;其他类型的高熔点煤,参与配煤后混煤灰熔性各异,并大体呈降低的趋势;中等熔点煤和低熔点煤混煤熔点一致呈现出低于2种单煤的规律;2种低熔点煤混合不能得到高熔点混煤的结果。     

CaO对神华煤灰熔融性的影响

选取煤灰使主要成分为SiO2、Al2O3、Cao、Fe2O3、Na2O,以模拟神华煤灰.利用灰熔点测定仪测定弱还原气氛下各种配比的煤灰熔融特征温度,以表征煤灰的熔融性,主要了解CaO含量对煤灰熔融性的影响.模拟结果表明,CaO对灰熔点起显著作用,在不同的含量范围内,作用表现不同.调整CaO含量可提高煤灰熔点.     

玉米秆气化过程添加剂对钾固留特性的影响

在生物质热转化过程中,加入不同成分的添加剂可以抑制碱金属K的析出,从而缓解由K引发的受热面积灰、结渣和腐蚀等问题。本文选取Al2O3、CaO、MgO、粉煤灰和炉渣作为添加剂,利用固定床实验系统研究了玉米秆气化过程中添加剂对K的固留特性。实验结果表明:温度是影响K析出的主要因素;不同添加剂对K的固留效果差异较大,MgO和CaO的固留效果最好,粉煤灰和炉渣次之,Al2O3的固留效果相对较差;对添加剂的经济性分析结果表明,CaO和MgO更适合作为玉米秆气化的添加剂。     

锅炉内卫燃带上高熔点灰渣沉积机理分析

针对一台燃用高熔点灰(初始变形温度大于1400℃)的水煤浆锅炉内卫燃带上(耐火材料)发生较严重结渣的情况进行了分析和实验研究对于卫燃带上不同阶段灰渣沉积的元素分析表明,卫燃带上初始阶段、中间阶段与成熟阶段沉积渣样铁和钙元素表现出富集。现场观察和扫描电镜形貌分析表明,沉积渣样并未发生熔融。晶相分析结果表明,各个阶段沉积样品的晶相组成变化不大,主要形成莫来石,长石类和部分铁的矿物质。不同温度下煤灰烧结样品的氮吸附比表面积测定表明,在低于变形温度下,煤灰尽管不发生熔融,但却会发生强烈的烧结,表现为比表面积和孔容积的降低。铁和钙在沉积表面的富集加剧了颗粒的烧结程度,为沉积灰渣颗粒不脱落提供了条件。     

循环流化床燃烧条件下糠醛渣粘结特性

糠醛渣灰分中钾、钠等碱金属含量较高,导致灰熔点降低,因此在循环流化床燃烧过程 中,存在严重的床料粘结倾向,直接影响锅炉的安全经济运行。为了缓解糠醛渣燃烧过程中的粘结问题,本文在分析糠醛渣基本理化特性的基础上,系统分析了糠醛渣在循环流化床燃烧过程中的粘结规律,在小型热态鼓泡流化床试验装置上,分别研究了温度和添加剂对糠醛渣燃烧过程中粘结特性的影响,并采用扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱对床料粘结前后的微观特性进行测量分析。试验结果表明:随着温度的升高,床料发生粘结的倾向增大,维持流化床正常流化的时间减少;糠醛渣在循环流化床燃烧过程中,应尽量控制运行温度在900 ℃以下;采用高熔点的添加剂可以改善床料的粘结倾向,与石灰石和高铝矾土相比,高岭土是相对更有效的抗粘结添加剂。     

多种生物质与煤掺混燃烧灰熔融特性研究

选取贫煤、秸秆、污泥和中药渣为研究对象,通过灰熔融性的测定实验,确定各实验原料及其掺混样品的软化温度,并对其结渣特性进行研究。结果表明：贫煤的软化温度高于1 500℃,生物质的软化温度由高到低依次为药渣、污泥、秸秆。煤属于中度偏轻微结渣,3种生物质均属于严重结渣。秸秆和煤掺混后,在小于30%的掺混比例下,对混合灰的结渣特性影响较小,属于中度结渣;污泥、药渣和煤掺混,随着掺混比例的增大,结渣倾向加重。掺混秸秆混合物的灰融特性最好,其次为污泥,掺混药渣的灰融特性最差。     

型煤原料粒度、配煤/灰比和助剂对煤灰熔融特性的影响

研究了型煤原料粒度、助剂及配煤对型煤灰熔融特性的影响。结果表明,原料粒度大于3.2mm的型煤灰熔融温度高于粒度小于3.2mm型煤灰熔融温度;型煤中的低灰熔点煤含量在90%~98%之间时,其煤灰流动温度可降至1 350℃以下;2种高灰熔点煤中CaO添加量分别在8.09%~10.92%和5.01%~8.07%之间时,其煤灰流动温度可降至1 350℃以下;Fe2O3的添加量分别大于9.26%和4.95%时,其煤灰流动温度可降至1 350℃以下;MgO对煤灰流动温度的降低效果不明显;灰中化学组成间反应生成低温共熔物是温度降低的主要原因。     

煤灰中化学成分对熔融和结渣特性影响的探讨

煤灰中化学成分对煤灰的熔融和结渣特性的影响比较复杂。采用SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaCO3、Na2CO3等化学品替代煤灰中的化学成分,通过人工控制灰样的成分和含量的变化,用XRD等测试手段,结合渣样的抗剪切强度加以分析,探讨煤灰中化学成分对熔融行为和结渣特性的影响规律。