新疆的煤炭資源儲(chǔ)量豐富,是我國(guó)重要的能源基地。但新疆地區(qū)煤中堿金屬含量偏高,在利用過程中,堿金屬的揮發(fā)導(dǎo)致了設(shè)備中出現(xiàn)積灰、結(jié)渣、沾污、腐蝕等問題,給煤炭資源的利用帶來不利因素。為了解決高鈉煤中堿金屬產(chǎn)生的一系列問題,我們開展了對(duì)三種新疆典型高鈉煤堿金屬的遷移規(guī)律的研究。本論文選擇了伊犁煤、呼圖壁煤、淖毛湖煤三種煤進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。表明三種煤屬于典型高鈉煤,伊犁煤和淖毛湖煤以水溶鈉為主要存在形式,分別占各自總鈉的80.08%及82.10%;HTB煤中鈉主要以不溶態(tài)存在,占HTB煤總鈉的61.54%。三種原煤中的鉀,主要都是以不溶鉀的形式存在。另外伊犁、呼圖壁、淖毛湖煤中陰離子中硫酸根含量都較高,分別為2998.9μg/g、781.9μg/g、1030.7μg/g,氯元素含量也較高。在固定床反應(yīng)器中研究了伊犁煤、呼圖壁煤堿金屬的遷移規(guī)律,考察了N_2、CO_2、80%H_2O+20%N_2氣氛及溫度對(duì)兩種煤堿金屬遷移規(guī)律的影響。結(jié)果表明:YL煤的形態(tài)鈉中水溶鈉占80.08%,HTB煤的形態(tài)鈉中不溶鈉占61.54%。不同氣氛下,升高溫度都可促進(jìn)兩種煤中鈉的揮發(fā),半焦中水溶鈉比例減小,醋酸銨可溶鈉比例會(huì)出現(xiàn)先增加后減小現(xiàn)象,鹽酸可溶鈉比例呈增加趨勢(shì)。對(duì)于YL煤,CO_2氣氛可抑制鈉的揮發(fā),H_2O蒸氣可促進(jìn)鈉的揮發(fā);900℃時(shí),YL煤CO_2氣氛下鈉揮發(fā)僅為N_2氣氛下的50.25%,而H_2O氣氛鈉揮發(fā)達(dá)到N_2氣氛下的111.45%。對(duì)于HTB煤,CO_2氣氛也可抑制鈉的揮發(fā),900℃時(shí)CO_2氣氛下鈉揮發(fā)為N_2氣氛的80.91%;HTB煤在H_2O蒸氣下,800℃之前鈉揮發(fā)高于N_2,當(dāng)900℃時(shí),鈉揮發(fā)略低于N_2氣氛。YL煤形態(tài)鈉中以水溶鈉為主,其揮發(fā)的同時(shí)會(huì)向鹽酸可溶鈉及不溶鈉轉(zhuǎn)變。而HTB煤形態(tài)鈉中以不溶鈉為主,其次是水溶鈉,CO_2和H_2O氣氛能促進(jìn)不溶鈉向其他可溶態(tài)鈉轉(zhuǎn)變。鉀在熱解氣化中主要以不溶態(tài)存在,且鉀的整體遷移量較小。比較三種氣氛下的鈉揮發(fā)量,發(fā)現(xiàn)在CO_2氣氛下,鈉的揮發(fā)度最小,80%H_2O+20%N_2氣氛下,鈉的揮發(fā)度最大。對(duì)淖毛湖煤進(jìn)行了固定床熱解氣化反應(yīng)、模擬移動(dòng)床熱解氣化反應(yīng)及腐蝕實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:固定床熱解氣化反應(yīng)中,水溶態(tài)鈉對(duì)鈉整體遷移貢獻(xiàn)較大,且主要在氣化前期析出并參與遷移。在熱解氣化過程中,相對(duì)于鈉遷移,鉀整體遷移量較少,且主要以不溶態(tài)鉀為主要存在形式。模擬移動(dòng)床熱解氣化反應(yīng)中,N_2、CO_2、80%H_2O+20%N_2氣氛下各溶態(tài)總鈉在低溫下會(huì)有富集,最高百分比值分別達(dá)到129.09%、119.32%、182.13%;另外,N_2氣氛下在3號(hào)位(686℃)各溶態(tài)總鈉有最小值,CO_2氣氛和80%H_2O+20%N_2氣氛下在4號(hào)位(820℃)各溶態(tài)總鈉有最小值,分別達(dá)到57.10%、57.76%、30.54%。腐蝕實(shí)驗(yàn)中,利用SEM-EDX(掃描電鏡和X-射線能譜)分析N_2、CO_2、80%H_2O+20%N_2三種氣氛下的腐蝕情況。結(jié)果表明:溫度升高,腐蝕加重,且水蒸氣下腐蝕最嚴(yán)重。腐蝕與堿金屬、氯元素、硫元素等有關(guān)。
【學(xué)位單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ536
【部分圖文】：

新疆典型高鈉煤中堿金屬遷移特性研究10圖1-1 移動(dòng)床反應(yīng)器床層溫度分布Fig.1-1 Bed temperature distribution of moving bed reactor1.5 堿金屬的腐蝕相比于其他形式的反應(yīng)器，固定床反應(yīng)器無耐火襯里，而采用堆鎳的方法防腐蝕，成本較高。高鈉煤中高含量的鈉會(huì)對(duì)設(shè)備有一定的影響，鈉會(huì)在熱解過程中形成多種化合物，一部分化合物會(huì)在加熱層，在高溫的作用下，腐蝕設(shè)備。礦床組成中鈉含量越高，粘結(jié)到表面的程度就越高。許多學(xué)者致力于研究鍋爐熱交換表面結(jié)垢。哈爾濱鍋爐廠已在 300 MW 鍋爐摻燒準(zhǔn)東進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)過十幾天的運(yùn)行，對(duì)流受熱面被嚴(yán)重的結(jié)渣和灰堵塞、沉積。在這個(gè)試驗(yàn)中，在礦渣和沉積物中發(fā)現(xiàn)了大量的硫酸鈣，證明除了堿金屬，硫化物和鈣鹽在結(jié)渣和積灰中也起著重要作用[35]。Hao等開發(fā)了一款由CCD和熱通量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在線記錄300kW試驗(yàn)爐沉積厚度和熱通量的灰沉積探針，結(jié)果表明，礦床生長(zhǎng)過程由四個(gè)階段組成，結(jié)渣礦床呈層狀結(jié)構(gòu)[75]。 Chadwick 等人測(cè)定了煙氣中的堿金屬

反應(yīng)完畢后，保持通氣，等反應(yīng)器溫度降為室溫，將焦樣取出，并進(jìn)行形態(tài)鈉分析。石英管、吸收瓶及盤管由丙酮多次清洗，定容并分析，計(jì)入揮發(fā)堿金屬含量。圖2-1 固定床反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)示意圖1.氣瓶 2.流量計(jì) 3.管式爐 4.溫控 5.吸收瓶 6.盤管 7.吸收瓶 8.冷阱Figure 2-1 Schematic diagram of the fixed bed reactor1. Gas cylinder 2. Flowmeter 3. Tube furnace 4. Temperature control 5. Absorption bottle 6. Coil7. Absorption bottle 8. Cold trap2.2.3 模擬移動(dòng)床熱解氣化試驗(yàn)?zāi)M移動(dòng)床反應(yīng)器是在臥式固定床反應(yīng)器的基礎(chǔ)上加以改動(dòng)，形成模擬移動(dòng)床實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程。根據(jù)移動(dòng)床的特點(diǎn)以及移動(dòng)床的床層分布，我們?cè)诠潭ù卜磻?yīng)器中進(jìn)行模擬移動(dòng)床熱解氣化反應(yīng)，從而研究模擬移動(dòng)床中堿金屬的遷移特性。實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器示意圖見圖 2-2。管式爐內(nèi)徑 30mm，長(zhǎng)度為 450mm。石英管內(nèi)徑 20mm，長(zhǎng)度為 1000mm。實(shí)驗(yàn)流程如下：在原有的臥式固定床反應(yīng)器中放入 6 位石英吊蘭，各石英吊蘭中準(zhǔn)確稱量并填入 2g 煤樣，石英吊蘭兩頭以石英棉固定

新疆典型高鈉煤中堿金屬遷移特性研究17圖2-2 模擬移動(dòng)床反應(yīng)器示意圖1.石英棉 2.煤樣 3.管式爐Fig. 2-2 Schematic diagram of the simulated moving bed reactor1. quartz cotton 2. coal sample 3. tube furnace2.2.4 腐蝕實(shí)驗(yàn)我們?cè)诠潭ù卜磻?yīng)器中進(jìn)行了腐蝕實(shí)驗(yàn)，掛片材質(zhì)為 G20。首先對(duì)實(shí)驗(yàn)用的標(biāo)準(zhǔn)掛片進(jìn)行打磨拋光。打磨時(shí)，將鐵片試樣固定，將打磨機(jī)輕壓在試樣磨面上，并向前單方向推移磨制，回拉時(shí)提起打磨機(jī)，不與試樣碰觸，以此反復(fù)打磨。砂紙按粗細(xì)分為 200 號(hào)、500 號(hào)、800 號(hào)、1000 號(hào)、1500 號(hào)、2000 號(hào)等幾種。細(xì)磨時(shí)，依次從 200 號(hào)磨至 2000 號(hào)，打磨至鏡面；機(jī)械拋光時(shí)，將拋光布固定在拋光盤上，拋光盤由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，布上置有拋光液，拋光盤以一定的壓力壓在試樣上進(jìn)行拋光。拋光完畢后在乙醇溶液中密封，放置備用。腐蝕實(shí)驗(yàn)在臥式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王文慧;賈寶玉;姚洪;李顯;;準(zhǔn)東煤熱解過程中鈉的遷移規(guī)律研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2015年12期

2 傅勇強(qiáng);汪華劍;李奎;陳乃曉;王禮鵬;趙永椿;姚斌;;燃用準(zhǔn)東煤鍋爐渣樣形貌及礦物組成特征[J];熱力發(fā)電;2015年07期

3 劉大海;張守玉;涂圣康;金濤;施登宇;裴育峰;;五彩灣煤中鈉在熱解過程中的形態(tài)變遷[J];燃料化學(xué)學(xué)報(bào);2014年10期

4 汪寶林;;煤氣化化學(xué)與技術(shù)進(jìn)展[J];潔凈煤技術(shù);2014年03期

5 劉敬;王智化;項(xiàng)飛鵬;黃鎮(zhèn)宇;劉建忠;周俊虎;岑可法;;準(zhǔn)東煤中堿金屬的賦存形式及其在燃燒過程中的遷移規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究[J];燃料化學(xué)學(xué)報(bào);2014年03期

6 陳川;張守玉;劉大海;郭熙;董愛霞;熊紹武;施大鐘;呂俊復(fù);;新疆高鈉煤中鈉的賦存形態(tài)及其對(duì)燃燒過程的影響[J];燃料化學(xué)學(xué)報(bào);2013年07期

7 張守玉;陳川;施大鐘;呂俊復(fù);王健;郭熙;董愛霞;熊紹武;;高鈉煤燃燒利用現(xiàn)狀[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2013年05期

8 于強(qiáng);張健強(qiáng);;燃用高鈉煤對(duì)鍋爐受熱面的影響[J];鍋爐制造;2012年04期

9 徐靜;蔡?hào)|方;王梓召;王黎;馮霄;;煤氣化耦合C_1合成反應(yīng)熱力學(xué)分析[J];石油化工;2011年12期

10 陳仲波;;煤氣化的工藝技術(shù)對(duì)比與選擇[J];化學(xué)工程與裝備;2011年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 蘭澤全;煤和黑液水煤漿沾污結(jié)渣機(jī)理及灰沉積動(dòng)態(tài)特性研究[D];浙江大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2871009