本文關(guān)鍵詞：高堿金屬準(zhǔn)東煤燃燒特性及灰渣行為的基礎(chǔ)研究

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【摘要】：新疆準(zhǔn)東地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的煤炭資源,準(zhǔn)東煤具有高鈉高鈣的煤質(zhì)特點(diǎn),在燃用過(guò)程中給電廠受熱面帶來(lái)嚴(yán)重的積灰結(jié)渣問(wèn)題,影響鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文從基礎(chǔ)問(wèn)題入手,選取五種典型準(zhǔn)東煤對(duì)其普遍煤質(zhì)特征及燃燒特性展開(kāi)實(shí)驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn),準(zhǔn)東煤具有高水分、極低灰分、中高熱值、低氮低硫等特點(diǎn)；灰熔點(diǎn)較高,煤階和著火點(diǎn)均介于褐煤和煙煤之間。隨著采礦深度的增加,煤中水分減少、灰分含量降低、發(fā)熱量增加、含硫量減少,煤質(zhì)更加接近煙煤,結(jié)渣趨勢(shì)減輕；煤的著火溫度略有降低,燃盡情況有很大改善,燃燒特性變好。 以天池能源深層煤為研究對(duì)象,對(duì)比分析高、低溫灰樣中的物相變化,并通過(guò)低溫灰熱重實(shí)驗(yàn)深入了解燃煤過(guò)程中準(zhǔn)東煤的礦物演變規(guī)律。測(cè)定不同溫度灰樣中Na、Ca含量,得到其釋放規(guī)律,并用Factsage軟件模擬出Na、Ca的析出形式。結(jié)果表明,準(zhǔn)東煤的原始礦物主要有石膏、方解石、石英、高嶺石、黃鐵礦等。在燃燒過(guò)程中,礦物間發(fā)生了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)并最終生成鈣鐵鋁石、斜硅鈣石等。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),煤中Na在400～600℃間開(kāi)始析出,Ca在600℃前部分析出,1000℃后析出最快。結(jié)合Factsage的模擬結(jié)果,推測(cè)1000℃前Na的主要析出形式為NaCl(g),1000℃后以NaOH(g)和Na2SO4(g)的形式析出。Ca在1000℃后與灰中鐵、硅等礦物形成低溫共熔體,達(dá)到熔融狀態(tài)后析出,含量急劇下降。 在燃用準(zhǔn)東煤的電廠進(jìn)行試驗(yàn),研究在工業(yè)生產(chǎn)中準(zhǔn)東煤的積灰結(jié)渣特性。結(jié)果表明,隨煙氣流程積灰結(jié)渣有明顯變化。燃燒器區(qū)域結(jié)渣呈金屬光澤,質(zhì)地堅(jiān)硬且接近于玻璃體,微觀形貌呈熔融的塊狀結(jié)構(gòu)、表面致密光滑有氣孔。隨煙氣流程受熱面溫度降低,積灰情況好轉(zhuǎn),灰渣的顆粒尺寸減小,團(tuán)聚現(xiàn)象逐漸消失。煙氣中的Na在豎直煙道區(qū)域發(fā)生冷凝,導(dǎo)致該位置灰渣中出現(xiàn)大量鈉鈣長(zhǎng)石。隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng),渣樣逐漸生長(zhǎng),結(jié)渣量及厚度都有顯著增加。渣樣初始沉積層的主要礦物質(zhì)有石英、鈉長(zhǎng)石、鈣長(zhǎng)石和赤鐵礦。隨著渣樣的生長(zhǎng),石英含量及渣樣中的堿金屬含量逐漸降低。SOFA風(fēng)門(mén)開(kāi)度變化時(shí),會(huì)影響到爐內(nèi)燃燒區(qū)域的溫度及氣氛,在高溫和還原性氣氛下,積灰結(jié)渣變得嚴(yán)重。而隨著準(zhǔn)東煤摻燒比例的提高,爐內(nèi)溫度及堿金屬含量升高,結(jié)渣量有顯著增加。
【關(guān)鍵詞】：準(zhǔn)東煤 煤質(zhì)特征 燃燒特性 礦物轉(zhuǎn)化 Na、Ca遷移 積灰結(jié)渣 電廠試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TK16
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 1 緒論11-25
• 1.1 引言11-14
• 1.1.1 中國(guó)煤炭資源利用現(xiàn)狀11-13
• 1.1.2 煤炭與電力消費(fèi)13-14
• 1.2 課題的研究背景14-16
• 1.2.1 準(zhǔn)東煤開(kāi)發(fā)利用的必要性14
• 1.2.2 準(zhǔn)東煤開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 準(zhǔn)東煤在應(yīng)用中存在的問(wèn)題15-16
• 1.3 Na、Ca在燃煤過(guò)程中的行為規(guī)律16-20
• 1.3.1 Na、Ca在煤中的賦存形態(tài)17
• 1.3.2 Na、Ca在燃煤過(guò)程中的遷移釋放17-18
• 1.3.3 Na、Ca在爐內(nèi)的反應(yīng)18-19
• 1.3.4 氣態(tài)堿金屬的測(cè)量19-20
• 1.4 燃煤礦物轉(zhuǎn)化及積灰沾污的形成20-22
• 1.4.1 煤中主要礦物組成20
• 1.4.2 煤中主要礦物在燃煤過(guò)程中的轉(zhuǎn)化20-22
• 1.4.3 積灰沾污的形成過(guò)程22
• 1.5 積灰結(jié)渣特性的研究手段及預(yù)測(cè)方法22-24
• 1.5.1 國(guó)內(nèi)外關(guān)于積灰結(jié)渣的研究22-23
• 1.5.2 積灰結(jié)渣的預(yù)測(cè)方法23-24
• 1.6 本文的研究意義及主要內(nèi)容24-25
• 2 實(shí)驗(yàn)及分析方法25-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)概述25
• 2.2 燃燒特性研究25-27
• 2.2.1 熱重分析方法概述25-26
• 2.2.2 本文的熱重分析實(shí)驗(yàn)26-27
• 2.3 煤灰特性研究27-33
• 2.3.1 灰樣的制備27-28
• 2.3.2 低溫灰熱重分析28
• 2.3.3 X-射線衍射分析(XRD)28-29
• 2.3.4 灰樣的微觀形貌研究29-30
• 2.3.5 能譜分析(EDS)30
• 2.3.6 堿金屬含量的ICP分析30-31
• 2.3.7 FaceSage軟件介紹31-33
• 3 準(zhǔn)東煤的煤質(zhì)特征及燃燒特性33-46
• 3.1 準(zhǔn)東煤煤質(zhì)特征分析33-38
• 3.1.1 工業(yè)分析33-35
• 3.1.2 元素分析及灰熔點(diǎn)分析35-36
• 3.1.3 灰成分分析36-38
• 3.2 準(zhǔn)東煤的燃燒特性研究38-44
• 3.2.1 熱重曲線分析38-40
• 3.2.2 燃燒特征參數(shù)40-42
• 3.2.3 燃燒動(dòng)力學(xué)分析42-44
• 3.3 本章小結(jié)44-46
• 4 準(zhǔn)東煤的積灰結(jié)渣機(jī)理探究46-56
• 4.1 準(zhǔn)東煤在燃煤過(guò)程中的礦物轉(zhuǎn)化規(guī)律46-51
• 4.1.1 高、低溫灰的物相分析46-48
• 4.1.2 高、低溫灰的微觀形貌特征48-49
• 4.1.3 低溫灰熱重分析49-51
• 4.2 準(zhǔn)東煤在燃煤過(guò)程中的Na、Ca遷移釋放特性51-54
• 4.2.1 Na、Ca在燃煤過(guò)程中的釋放規(guī)律51-52
• 4.2.2 熱力學(xué)模擬結(jié)果52-54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 5 準(zhǔn)東煤積灰結(jié)渣特性的電站鍋爐試驗(yàn)研究56-75
• 5.1 試驗(yàn)工況及測(cè)點(diǎn)介紹56-58
• 5.2 電廠配煤的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)58-63
• 5.2.1 煤質(zhì)分析58-60
• 5.2.2 混煤煤灰成分分析60-63
• 5.3 爐內(nèi)不同位置的積灰結(jié)渣狀況63-68
• 5.3.1 沿程灰渣表觀特性63-65
• 5.3.2 沿程灰渣的微觀形貌65-66
• 5.3.3 沿程灰渣的XRD分析結(jié)果66-68
• 5.4 結(jié)渣隨時(shí)間的發(fā)展過(guò)程68-70
• 5.4.1 結(jié)渣發(fā)展的表觀特性及分層依據(jù)68-69
• 5.4.2 渣樣分層后的XRD分析結(jié)果69-70
• 5.4.3 渣樣分層后的ICP分析結(jié)果70
• 5.5 運(yùn)行工況對(duì)爐內(nèi)積灰結(jié)渣的影響70-73
• 5.5.1 SOFA風(fēng)門(mén)開(kāi)度對(duì)爐內(nèi)積灰結(jié)渣的影響70-72
• 5.5.2 準(zhǔn)東煤摻燒比對(duì)爐內(nèi)積灰結(jié)渣的影響72-73
• 5.6 本章小結(jié)73-75
• 6 全文總結(jié)及展望75-78
• 6.1 全文總結(jié)75-76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-85
• 作者簡(jiǎn)介85
• 教育經(jīng)歷85
• 主要項(xiàng)目經(jīng)歷85
• 發(fā)表論文85

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