【摘要】：隨著煤炭加工業(yè)的快速發(fā)展,煤泥作為洗選工藝的廢棄物,其產(chǎn)量不斷增加。在現(xiàn)有的燃煤鍋爐中摻燒煤泥是一種非常環(huán)保的煤泥資源化利用方式。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬以及工業(yè)試驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)一臺(tái)600MW W火焰鍋爐無(wú)煙煤摻燒煤泥后的燃燒特性、燃燒交互作用、灰熔融特性、NO_x排放特性以及經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行了研究。首先,通過(guò)熱重法求解分析了不同摻燒比例的無(wú)煙煤與煤泥混合煤樣的燃燒特性參數(shù)及燃燒交互作用。摻燒煤泥可以提高無(wú)煙煤的著火性能,但會(huì)使綜合燃燒效果變差。無(wú)煙煤與煤泥間存在燃燒交互作用:揮發(fā)分較高的煤泥優(yōu)先燃燒釋放出熱量,促進(jìn)低揮發(fā)分的無(wú)煙煤的著火;但煤泥優(yōu)先燃燒會(huì)消耗部分氧氣,對(duì)無(wú)煙煤后期的燃燒及燃盡有抑制作用。當(dāng)煤泥的摻混比例小于5%時(shí),對(duì)無(wú)煙煤著火的促進(jìn)作用大于對(duì)燃盡的抑制作用。并利用X-射線衍射、礦物三元相圖及灰熔點(diǎn)分析等方法,對(duì)無(wú)煙煤與煤泥摻燒后的灰熔融特性進(jìn)行了研究。摻燒煤泥對(duì)灰熔融特性的影響較小。其次,通過(guò)數(shù)值模擬分別對(duì)370MW低負(fù)荷以及600MW滿負(fù)荷條件下W火焰鍋爐無(wú)煙煤摻燒煤泥后的燃燒特性以及NO_x排放特性進(jìn)行了研究。不論是低負(fù)荷還是滿負(fù)荷條件,隨著煤泥的摻燒比例增加,爐內(nèi)平均溫度降低,燃盡速率降低,主燃燒區(qū)CO濃度上升,爐膛出口的飛灰含碳量增加;但NO_x排放量降低。但滿負(fù)荷條件下?lián)綗耗鄬?duì)爐內(nèi)燃燒特性的影響要小于低負(fù)荷。當(dāng)摻燒比例大于10%時(shí),通過(guò)提高風(fēng)粉比、降低顆粒粒徑等方式可以改善爐內(nèi)燃燒狀況降低飛灰含碳量;但NO_x排放會(huì)增加。最后,對(duì)該電廠的W火焰鍋爐在370MW低負(fù)荷條件下進(jìn)行了摻燒煤泥的工業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬得到的規(guī)律一致。隨著煤泥的摻混比例增加,飛灰含碳量從6.43%增至7.22%,SCR裝置入口處的NO_x排放量從893.92 mg/Nm~3降至809.00 mg/Nm~3;該電廠的鍋爐效率從90.88%降至89.77%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)摻燒煤泥的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。當(dāng)煤泥與無(wú)煙煤的差價(jià)大于無(wú)煙煤價(jià)格的16%時(shí),電廠摻燒煤泥可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。
【圖文】：

1 緒論 研究背景及意義盡管隨著能源效率的不斷提高以及能源結(jié)構(gòu)不斷向更清潔、更低碳的燃料轉(zhuǎn)在全球一次能源消費(fèi)中的占比在逐漸降低，如圖 1.1 所示，2017 年煤炭在一費(fèi)中占比 27.6%，但煤炭在全球能源生產(chǎn)中仍占據(jù)著相當(dāng)重要的地位，且 20球煤炭探明儲(chǔ)量還可滿足全球 134 年的開(kāi)采量[1]。而隨著太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔力行業(yè)中逐漸活躍，發(fā)電結(jié)構(gòu)在過(guò)去 20 年間卻幾乎沒(méi)有發(fā)生大的變化，如圖，1998 年和 2017 年，燃煤發(fā)電在世界發(fā)電量中占比均為 38%，幾乎是排名第三位的天然氣（23.2%）和水電（15.9%）占比的總和[1]，煤炭仍是全球發(fā)電量源。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文高容易結(jié)團(tuán)，水分含量較高并具有高持水性，且熱值較低[5-7]。相比于原煤，高水分、高灰分、低熱值等諸多不利的特點(diǎn)，需要再處理才可以使用；且遇水風(fēng)易飛揚(yáng)，因而在堆放、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)确矫娑即嬖诶щy，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用[8作為煤炭洗選工藝中的副產(chǎn)品，每年由煤炭加工業(yè)產(chǎn)生的煤泥數(shù)量巨大，而分煤泥都被當(dāng)做廢料處置，直接丟棄或者棄置在煤礦；部分煤泥低價(jià)賣給當(dāng)?shù)捎谑褂貌划?dāng)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染[11-13]。這種粗放的煤泥處置方式利用因而造成了極大的資源浪費(fèi)。煤泥的合理利用問(wèn)題已迫在眉睫。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK229.6

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本文編號(hào)：2703630