【摘要】：氣流床氣化爐渣層內(nèi)的結(jié)晶現(xiàn)象對渣層的粘度和導熱有重要影響。論文主要從熔渣結(jié)晶的角度,利用差熱掃描量熱儀(DSC)、單熱偶高溫在線觀察系統(tǒng)(SHTT)、FactSage熱力學軟件、高溫淬冷爐、X-射線衍射(XRD)等對非牛頓型模擬煤灰渣和實際煤灰在不同溫度、冷卻速率條件下的結(jié)晶過程及動力學進行研究。采用五種氧化物組分(Si-Al-Ca-Fe-Mg)模擬煤灰渣,選取硅鋁比、硅鋁和、CaO、Fe2O3四個變量改變模擬渣的組分比例,根據(jù)模擬渣的實驗結(jié)果建立結(jié)晶預測模型,并采用實際煤灰對預測結(jié)果進行驗證。論文主要取得以下結(jié)論:(1)獲得不同熔渣結(jié)晶的時間-溫度-轉(zhuǎn)變(TTT)和連續(xù)-冷卻-轉(zhuǎn)變(CCT)曲線,探討了溫度和冷卻速率對結(jié)晶的影響。溫度降低會使晶體析出速率加快,結(jié)晶孕育時間縮短,但溫度過低會造成粘度過大使晶體來不及充分生長,生成的晶體尺寸變小。冷卻速率的增加會使結(jié)晶溫度降低,結(jié)晶比例減少,晶體生長尺寸變小,高冷卻速率下這種影響更為明顯。(2)組分及其比例是熔渣結(jié)晶的內(nèi)在影響因素。研究結(jié)果表明,硅鋁比過低,結(jié)晶傾向會明顯削弱;當硅鋁比在一定范圍內(nèi)(1.5~4.5),結(jié)晶變化不大,但是結(jié)晶的溫度范圍會變窄。硅鋁總量的降低會使結(jié)晶傾向增強,結(jié)晶溫度升高,結(jié)晶速率加快,堿性金屬含量增多會促進透輝石、黃長石等晶體生成。CaO對結(jié)晶的影響在不同的比例范圍內(nèi)由于析出晶相不同而具有不同的特性:CaO比例較低的熔渣結(jié)晶傾向很弱,僅在熔渣表面生成薄層的晶體;隨著CaO比例的增加,結(jié)晶傾向增強,在20~40%比例范圍內(nèi)初始結(jié)晶溫度下降,低溫區(qū)結(jié)晶傾向增強,主要生成輝石、鈣長石和黃長石;CaO比例增大至超過40%時,生成硅酸鈣晶體,結(jié)晶溫度急劇升高,高溫區(qū)結(jié)晶增強。Fe2O3比例增加,會使晶體生長速率加快,且結(jié)晶溫度向高溫方向移動,促使較高比例尖晶石的析出,在60/40 CO/CO2氣氛下還原的渣樣高溫區(qū)的結(jié)晶傾向減弱,析晶需要更長的孕育時間和更高的過冷度。(3)建立五元系統(tǒng)對結(jié)晶傾向的判據(jù)和結(jié)晶溫度的預測關(guān)系式,并采用實際煤灰進行驗證。堿度大于0.7且硅鋁比在1~4之間時,熔渣一般會呈現(xiàn)比較明顯的結(jié)晶現(xiàn)象,堿度越大,結(jié)晶傾向越強。初始結(jié)晶溫度和熔渣的全液相溫度具有一定的線性相關(guān)性,建立二者預測關(guān)系式,并采用7個煤灰樣品對關(guān)系式進行了驗證,實驗結(jié)果和預測結(jié)果吻合較好。
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ536.4

【參考文獻】

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本文編號：2695319