【摘要】：新疆準(zhǔn)東煤田預(yù)測(cè)儲(chǔ)量非常大,是我國(guó)目前發(fā)現(xiàn)的最大整裝煤田。它的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用對(duì)我國(guó)的能源體系建設(shè)有著重要意義,但是準(zhǔn)東煤在鍋爐燃燒過(guò)程中其受熱面存在嚴(yán)重的結(jié)渣、沾污問(wèn)題,要高效安全地利用準(zhǔn)東煤必須解決這個(gè)難題。本文針對(duì)循環(huán)流化床燃用準(zhǔn)東煤時(shí)的結(jié)渣沾污機(jī)理及防止手段進(jìn)行試驗(yàn)和理論研究,為準(zhǔn)東煤的大規(guī)模應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和應(yīng)用建議。具體的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論包括以下5個(gè)方面:(1)針對(duì)準(zhǔn)東煤,并以塔爾煤作為對(duì)比煤種,研究煤中堿金屬的賦存形式和燃燒過(guò)程中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律�；诨瘜W(xué)逐級(jí)萃取法,獲得了準(zhǔn)東煤和塔爾煤中堿金屬的賦存特性。煤中的堿金屬以Na為主,賦存形式以水溶性為主。燃燒實(shí)驗(yàn)在電加熱管式爐內(nèi)進(jìn)行,研究結(jié)果表明揮發(fā)的Na主要來(lái)源于水溶性和醋酸銨溶性,并且部分水溶性Na會(huì)轉(zhuǎn)化為鹽酸溶性和不可溶性。Na的揮發(fā)特性與煤中Si和Al含量密切相關(guān)。(2)在30 kW循環(huán)流化床試驗(yàn)臺(tái)上,采用自制采樣管,研究不同燃燒溫度下準(zhǔn)東煤的結(jié)渣、沾污特性。通過(guò)對(duì)沉積灰樣和飛灰的全面分析,發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)致密灰渣由Na_2SO_4凝結(jié)引起,并且其中富含F(xiàn)e_2O_3和CaSO_4等低熔點(diǎn)礦物。尾部低溫受熱面的積灰較為松散,與煙氣流場(chǎng)和飛灰的粒徑分布有關(guān)。此外,積灰的形成會(huì)降低受熱面的換熱性能。(3)通過(guò)Factsage理論分析,獲得堿金屬在煙氣中的存在形式以及飛灰的礦物演變特性,并且結(jié)合試驗(yàn)研究結(jié)果,總結(jié)了循環(huán)流化床內(nèi)準(zhǔn)東煤燃燒時(shí)飛灰的“煙溫 分區(qū)”沉積機(jī)理。(4)實(shí)驗(yàn)研究高嶺土、SiO_2和Al_2O_3對(duì)準(zhǔn)東煤中Na遷移和灰分燒結(jié)溫度的影響。在電加熱管式爐內(nèi)燃燒,三種添加劑的Na捕集效率依次為:高嶺土SiO_2Al_2O_3;灰分燒結(jié)溫度采用壓降法測(cè)量,SiO_2能明顯提高準(zhǔn)東煤灰的燒結(jié)溫度,而高嶺土和Al_2O_3影響較小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為論文第6章結(jié)渣沾污防止試驗(yàn)中,選取高嶺土作為添加劑提供基礎(chǔ)。(5)在循環(huán)流化床試驗(yàn)臺(tái)上研究加入高嶺土和摻燒神華煤對(duì)準(zhǔn)東煤結(jié)渣、沾污的影響和作用機(jī)理。高嶺土有效抑制堿金屬的揮發(fā),使?fàn)t內(nèi)的致密灰渣消失,尾部受熱面的飛灰收集效率在添加比例為3%時(shí)達(dá)到最小值;神華煤對(duì)準(zhǔn)東煤中的堿/堿土金屬主要起稀釋作用。當(dāng)摻燒比例高于20%時(shí),結(jié)渣管上致密灰渣基本消失,同時(shí)由于飛灰粒徑的增大使尾部積灰傾向大幅降低。在基于灰成分的結(jié)渣沾污指數(shù)中,硅比和硅鋁比與試驗(yàn)結(jié)果較吻合。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X701;TK229.66
【圖文】：

圖 1-1 某燃用新疆準(zhǔn)東煤煤粉鍋爐內(nèi)的結(jié)渣沾污情況[4屬的賦存形式和遷移規(guī)律的賦存形式的結(jié)渣、沾污問(wèn)題不僅與煤中堿金屬含量有關(guān)，還與它們因?yàn)閴A金屬的賦存形式會(huì)影響其在燃燒過(guò)程中的揮發(fā)特的含量和賦存形式可以通過(guò)化學(xué)逐級(jí)萃取法分析獲得。依NH4Ac 和 HCl，堿金屬可以分為水溶性、醋酸銨溶性和鹽渣中的部分是不可溶性堿金屬。其中，水溶性堿金屬指的的堿金屬，例如硫酸鹽和氯化物；醋酸銨溶性指的是與羧機(jī)堿金屬；鹽酸溶性指的是以配位鍵形式存在于含氮或含屬；不可溶性主要以硅鋁酸鹽的形式存在[7]。對(duì)多種煤樣的堿金屬賦存形式進(jìn)行了分析，包括紫金煙煤

金屬的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律已有研究，但是不同煤種之間必然會(huì)存在的反應(yīng)氣氛會(huì)影響煤中礦物的轉(zhuǎn)化過(guò)程，進(jìn)而影響堿金屬的揮，準(zhǔn)東煤中堿金屬的揮發(fā)與煤中其它成分之間的關(guān)系并不明確渣沾污特性和機(jī)理研究受熱面的灰分沉積可以分為結(jié)渣和沾污兩大類，其中結(jié)渣指的的熔化或者部分熔化的顆粒撞在爐墻、水冷壁或管子上冷卻凝態(tài)主要以粘稠或熔融的沉淀物形式出現(xiàn)，并且主要出現(xiàn)在輻射稱為積灰，指的是溫度低于灰熔點(diǎn)的灰顆粒在受熱面上沉積，低溫灰沉積兩類[31]。分沉積機(jī)理ter 等[32]和 Kleinhans 等[33]歸納了灰分沉積的主要機(jī)理，包擴(kuò)慣、熱泳力、凝結(jié)和化學(xué)反應(yīng)（見(jiàn)圖 1-3）。

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文 1 緒論究了準(zhǔn)東煤在循環(huán)流化床氣化過(guò)程中的結(jié)渣特性，發(fā)現(xiàn)床料的團(tuán)聚風(fēng)險(xiǎn)隨著煤中堿金屬含量和床料溫度的上升而增加。團(tuán)聚體顆粒中 SiO2/Na2O 的比值從外到內(nèi)不斷增大，認(rèn)為 Na2O SiO2反應(yīng)是引起床料團(tuán)聚的主要原因。因此，在循環(huán)流化床燃用準(zhǔn)東煤時(shí)，同樣需要關(guān)注床料團(tuán)聚問(wèn)題[81]。

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本文編號(hào)：2794314