煤灰中主要氧化物对宝日褐煤灰熔融温度的影响

针对煤灰中的主要氧化物成分进行不同比例的混合后制备出与原煤灰熔融性相近的模拟灰样品,在弱还原性气氛下对模拟灰样进行熔融特征温度的测定,并分析了各氧化物对灰熔融性的影响,指出在调整宝日褐煤灰熔融性的过程中,SiO2、Al2O3具有升高与降低的双重功效,Fe2O3、Na2O可充当良好的助熔剂,添加氧化钙可起到良好的阻熔作用。     

羊场湾煤灰化过程中矿物演变规律及氧化物添加剂对其灰熔融特性的影响

煤的灰熔融特性及其调控规律研究对于德士古气化炉的长周期稳定运行具有重要影响。用X射线衍射分析（XRD）研究了羊场湾煤低温灰化样和高温灰化样中矿物的晶相特征,分析了高温灰化过程中矿物的演变过程。探讨了添加氧化物 (SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO)对羊场湾煤灰熔融特性的影响规律。结果表明,羊场湾煤中矿物质以石英和高岭石为主,在高温灰化过程中,这些矿物转变为钙长石和斜方钙沸石。钙长石不稳定在高温下极易形成其他低温共熔物,导致灰熔点降低。Fe2O3和Al2O3对羊场湾煤灰熔熔融温度的影响作用相反,随添加量增加,前者使灰熔熔融温度不断降低,后者使灰熔熔融温度不断升高。SiO2、CaO对羊场湾煤灰熔融温度的影响呈出随添加量的增加先降低,后增加的趋势。不同氧化物与煤灰中矿物在高温下的作用机理表现为,添加Fe2O3、SiO2和CaO时,分别生成了灰熔点较低或不稳定且极易生成低温共熔物的铁橄榄石、钙长石和钙铝黄长石;添加Al2O3时生成了灰熔点较高的莫来石。     

府谷煤灰成分对其灰熔融性的影响试验研究

采用控制变量法逐个改变模拟灰中各化学组成含量,通过灰熔融性试验来研究府谷煤灰中SiO2、A12O3、Fe2O3、MgO和CaO对灰熔融性的影响,并利用XRD图谱对添加不同含量CaO的府谷煤灰中物相组分进行了分析.结果表明,Fe2O3和MgO能降低灰的熔融温度,SiO2、Al2 O3和CaO对灰熔融点的具有双重影响性.CaO在一定范围内可显著降低府谷煤灰的熔融温度,在加热过程中与莫来石、SiO2等反应生成多种高含钙化合物,各物质之间会形成低温共熔化合物,造成灰熔点降低;当钙含量过高时,CaO与方石英、钙长石反应生成假硅灰石、钙黄长石,使灰熔点升高.     

Fe_2O_3对林南仓煤灰熔融性的影响研究

利用灰熔融温度测定仪、XRD、SEM-EDX探究了高温弱还原性气氛下,Fe2O3对林南仓煤灰熔融温度、渣样矿物组成,微观形貌的影响。结果表明,随Fe2O3含量增加,煤灰特征熔融温度呈先下降后缓慢上升的趋势。灰渣中赤铁矿主要转化为铁尖晶石等低温共熔物导致煤灰熔融温度降低;在高Fe2O3添加量下,剩余的赤铁矿转化为磁铁矿,导致灰熔融温度升高。     

基于全子集回归和逐步回归的煤灰氧化物组成对熔融性影响的研究

为探究氧化物组成对煤灰熔融特性的影响,选取煤灰中的氧化物含量作为自变量,在SPSS软件平台上对变形温度DT、软化温度ST、半球温度HT和流动温度FT分别进行全子集回归和逐步回归,比较得到显著性最强的新定义的熔融指数FI和最优的回归预测方程。结果表明,单一氧化物组分对灰熔温度的影响不显著|对DT影响最显著的熔融指数为FID=Al2O3+Fe2O3,且煤灰中FID含量低于30%时,DT几乎不变化,含量大于30%时DT发生较大幅度降低|对FT影响最显著的熔融指数为FIF=SiO2+Al2O3+Fe2O3,且随着FIF含量升高,流动温度呈上升趋势|对半球温度HT影响最显著的熔融指数FIH= SiO2+Al2O3,对软化温度ST影响最显著的熔融指数FIS=SiO2+Al2O3+Fe2O3,但FIH和FIS对ST和HT的显著性略低,为得到更准确的预测模型,进一步以十种氧化物为起点通过逐步回归方法分析得到ST和HT的预测方程。     

基于全子集回归和逐步回归的煤灰氧化物组成对熔融性影响的研究

为探究氧化物组成对煤灰熔融特性的影响，选取煤灰中的氧化物含量作为自变量，在SPSS软件平台上对变形温度DT、软化温度ST、半球温度HT和流动温度FT分别进行全子集回归和逐步回归，比较得到显著性最强的新定义的熔融指数FI和最优的回归预测方程。结果表明，单一氧化物组分对灰熔温度的影响不显著|对DT影响最显著的熔融指数为FID=Al2O3+Fe2O3，且煤灰中FID含量低于30%时，DT几乎不变化，含量大于30%时DT发生较大幅度降低|对FT影响最显著的熔融指数为FIF=SiO2+Al2O3+Fe2O3，且随着FIF含量升高，流动温度呈上升趋势|对半球温度HT影响最显著的熔融指数FIH= SiO2+Al2O3，对软化温度ST影响最显著的熔融指数FIS=SiO2+Al2O3+Fe2O3，但FIH和FIS对ST和HT的显著性略低，为得到更准确的预测模型，进一步以十种氧化物为起点通过逐步回归方法分析得到ST和HT的预测方程。     

淮南煤灰熔融过程的红外光谱分析

安徽淮南淮化集团近年来引进的TEXACO炉水煤浆加压气化系统，受炉型的影响，需要液态排渣，但淮南煤的灰熔融温度比较高，无法在德士古气化工艺中直接使用。煤灰成分及矿物组成是影响灰熔融温度的一个很重要因素，本文通过红外光谱分析，初步研究了煤灰在熔融过程中各矿物质之间发生的复杂的共熔变化。研究发现，在灰样熔融过程中，SiO2、Al2O3单矿物质含量急剧减少，它们与CaO形成一种新的CaO-SiO2-Al2O3共熔体系。     

煤在高浓度CO2环境下的燃烧、气化及吸附实验

利用热重-差热分析（TG-DTA）探讨了大同煤样在20～1 400 ℃,在不同O2浓度（≤5%）的CO2气体环境、不同升温速率及气体流量条件下的燃烧及气化反应特征。同时,对50～200 ℃条件下煤对二氧化碳（CO2）气体的吸附特性进行了研究。随后,应用能谱分析仪对残余灰分进行了碳含量分析。实验结果表明,煤在高浓度CO2氛围中的燃烧是在360～1 100 ℃;煤在高浓度CO2氛围中的气化是在1 100～1 300 ℃。常压下当环境温度低于200 ℃时,煤对于100%CO2气体主要表现为物理吸附,且吸附量随温度的降低遵循阿伦尼乌斯方程。当温度低于1 000 ℃时O2浓度对残余灰分中碳含量有着较大的影响;但是当温度高于1 000 ℃发生气化反应后,残余灰分中碳含量的结果没有显示出过多地依赖O2的浓度。     

淮南煤Fe_2O_3催化气化及硅铝对催化的影响

以高硅高铝淮南煤为研究对象,利用纯化学试剂配制模拟淮南煤灰,改变其中组分的配比,添加至脱灰淮南煤中,研究了Fe2O3对煤焦气化的催化作用,并考察了灰中Si O2和Al2O3对Fe2O3催化作用的影响。     

助熔剂对煤灰熔融性影响的研究

对添加不同比例Fe2O3,CaO和MgO助熔剂的某种煤灰熔融特性及其在高温下的矿物质特性进行试验研究,用X射线衍射分析不同温度下的煤灰矿物组成变化.试验结果表明,在弱还原性气氛下,3种助熔剂均可有效降低煤灰熔融特性温度,高温下煤灰中矿物质与助熔剂发生反应,生成低温共熔物从而降低煤灰熔融温度,这与三元系统相图的验证结果一致.     

水蒸汽对煤流化床富氧燃烧及SO_2析出和脱除的影响

为研究水蒸汽对煤燃烧的影响,以黄陵烟煤和晋城无烟煤为研究对象,在流化床多功能试验台上对比了水蒸汽加入前后煤的富氧燃烧性能,获得了水蒸汽对燃烧特性及SO2析出和石灰石脱硫特性的影响。结果表明:通过对流化床空气燃烧试验台架的简单改造即可实现煤在21%~40%富氧气氛下安全、稳定的燃烧。O2/CO2气氛下,随着O2体积分数的增加,炉膛温度上升,燃烧效率提高,SO2的析出量逐渐增加;石灰石脱硫由直接硫化转变为间接硫化,脱硫效率明显增大。水蒸汽对燃烧的影响更多的体现在水煤气反应等化学作用方面;水蒸汽加入后燃烧温度稍有降低,燃烧效率增加;SO2的析出量减小。此外,水蒸汽的加入明显促进了石灰石颗粒内部固态离子的扩散,石灰石的脱硫能力增强,尤其是在间接硫化时。     

循环流化床工业气化炉高钠煤配煤气化

印尼煤具有良好的气化反应活性,但煤灰分中的Na_2O质量分数较高,容易导致系统产生黏结、积灰和腐蚀等问题。利用Na_2O-SiO_2-Al_2O_3三元体系相图分析了印尼煤灰的相图特征,选择了掺配煤种并优化了配煤比例,进而在设计给煤量为350 t/d的循环流化床工业气化炉上,以印尼煤质量分数为75%的配煤为原料进行了168 h气化试验,考察了装置的运行特性和配煤的气化特性,并采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了气化灰渣的微观形貌和晶相组成。配煤气化试验过程中,炉膛底部温度和密相区压差稳定、无大幅波动,飞灰和底渣无明显变形或熔融现象发生,实现了高钠煤配煤气化的连续稳定运行。冷煤气效率为70.75%,碳转化率为89.49%,煤气热值为5.30 MJ/Nm~3。飞灰和底渣中钠长石的衍射峰均较弱,表明钠长石的生成量较少,可有效抑制低温共熔反应的发生。工业气化炉试验验证与三元相图理论分析基本一致。     

高灰熔点烟煤的分质利用技术研究

以河南平顶山矿区拥有气煤、肥煤、焦煤到无烟煤的多煤种为例,通过对不同煤层煤样的分析,发现主炼焦煤灰分低、结焦性好,非炼焦煤种硫分高、灰熔融性高,提出了优先生产炼焦精煤用于焦化工业,扩大中国炼焦煤资源;高硫和高灰分烟煤采用水冷壁气流床气化生产合成气;中煤、煤泥、矸石以及劣质煤,用于循环流化床燃烧发电;粉煤灰用来生产建材的煤炭分质利用路线,为煤炭清洁高效利用提供实施案例。     

CO2气化反应对O2/CO2气氛中煤焦燃烧特性影响

为探讨CO2气化反应在低氧气体积分数下对煤焦燃烧及燃烬过程的影响,利用热天平对比研究了大同煤焦在O2/N2/和O2/CO2气氛中的燃烧行为,主要探讨CO2气化反应对煤焦富氧燃烧特性的影响。实验结果表明,在5%氧气体积分数下,煤焦在O2/CO2气氛下的燃烧速率要低于O2/N2气氛下。当氧气体积分数降低到2%,且温度高于900 ℃时,在CO2气化反应的作用下,煤焦在O2/CO2气氛中的整体反应速率逐渐高于O2/N2气氛中的燃烧速率,使得燃烬提前。随着环境温度的升高,煤焦在O2/CO2和O2/N2气氛下的反应速率均有所增加,但在O2/CO2中增幅更显著。动力学分析显示,在5%氧气体积分数时,大同煤焦在O2/N2中的活化能要低于O2/CO2中。当氧体积分数减少到2%时,由于高温下煤焦的燃烧和气化反应同时进行,较高的气化反应活化能使得煤焦在O2/CO2中的整体反应活化能有明显增加。     

燕子山选煤厂煤泥的热重分析及水煤浆制备研究

以燕子山煤泥为研究对象,对其进行工业分析、元素分析和灰熔融行分析,通过TG-DTG-DSC分析了煤泥的燃烧特性和CO2气氛气化特性,并选用亚甲基二萘磺酸钠作为分散剂,研究了煤泥水煤浆的流变性。试验结果表明,在10℃升温速率条件下,该煤泥在氧气氛围中的着火点温度为456℃,在二氧化碳还原气氛中的解聚和分解反应起始温度为355℃|燕子山选煤厂煤泥能制备较高浓度的水煤浆,最佳药剂量下的定粘浓度为72.01%,且表现为屈服假塑性流体的“剪切变稀”特性。燕子山选煤厂煤泥具有低硫、高灰熔点的特点,可以考虑以配煤方式制备为燃料型或气化型水煤浆,实现煤泥高附加值洁净利用。     

多层流化床褐煤热解半焦特性与自燃倾向性抑制

为揭示多层流化床热解用于褐煤提质的技术优势,利用多层流化床热解实验装置在不同床层数的操作模式下连续进料制备半焦产品,并评价其特性与自燃倾向性。随着多层流化床床层数由单层增加为3层,半焦的燃点从369.2℃显著增大到459.6℃,自燃倾向性判定指数从880增大到1 953(1 200为转折点),表明褐煤半焦的自燃倾向性显著减低,由"自燃"转化为"不易自燃"。与单层流化床直接部分气化相比,经多层流化床(两层以上)的上部热解和底部部分气化,延长了煤在热解段的停留时间,所制备的褐煤半焦其挥发分含量大幅降低,表面官能团大部分被脱除,使得褐煤半焦的稳定性显著提高。     

煤燃烧过程中多环芳烃生成影响因素分析

综合论述了煤燃烧过程中多环芳烃(简称PAHs)生成的影响因素。多环芳烃的生成量随挥发分含量、燃烧温度增高而增大,随碳、灰分、氯含量的减小而减小;采用流化床燃烧方式可以有效地减少煤燃烧时PAHs的排放;煤在氮气中热解产生的PAHs量比在空气中燃烧产生的大很多;多环芳烃的生成量随过剩氧气量的增加先减小后增大;在临界点前,随停留时间延长而减少;随添加剂铜的增加先增大后减小。     

制焦条件对煤焦燃烧反应性的影响

煤的反应中绝大部分化学能在焦炭反应阶段释放或转化,相关研究中采用多种方法在不同环境条件下制焦以进行后续研究,而煤焦反应性又受热解条件影响很大。为研究制焦条件对煤焦燃烧反应性的影响,本文在不同热解温度下分别采用马弗炉、管式炉和鼓泡床3种方法制焦,利用热重分析法(TGA)比较各焦样的燃烧反应性,并借助化学渗透析出(Chemical Percolation Devolatilization,CPD)模型和单颗粒传热模型,对各条件下煤颗粒的热解进程,如颗粒温度、挥发分析出总量、残余旁链结构份额等随时间变化规律进行了模拟。主要内容包括:①实验结果表明,热解环境温度越高,煤焦着火延迟,燃烧反应性越低,即存在"热失活"现象。而从CPD模型计算结果可以看出,热解温度越高,最终析出的挥发分总量越高(煤样工业分析结果也验证了残留在焦炭中的挥发分物质含量随热解温度升高而减小),且残留在碳网中的旁链结构份额越少,反映出酚羟基、羰基、脂肪侧链等的裂解加剧,减少了焦炭表面反应活性位点数量,可能是导致煤焦"热失活"的主要原因之一。另外,对各焦样的孔隙结构测量表明,热解温度越高,微孔与中大孔的相对比例逐渐减小,大量微孔相互缩并,导致孔隙直接连通率降低,气体扩散阻力增大,同样不利于焦炭燃烧。②不同制焦方法对煤焦反应性同样存在很大影响,相同热解温度下,鼓泡床、管式炉和马弗炉制得焦样的燃烧反应性依次降低。模型计算表明,马弗炉、管式炉和鼓泡床内煤样升温速率依次增大,煤焦反应性的差异可能与热解升温速率及热解气氛有关。对此,CPD模型尽管反映出热解进程不同,但热解终态3者近似相同,尚无法解释制焦方法对煤焦反应性的影响,还有待后续进一步研究。     

低碱酸比煤灰在碳化硅质耐火板上的煅烧结渣特性

采用了扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射等方法对高温煅烧下酸性煤灰在SiC质耐火板上煅烧渣样进行了测试,并就渣样的形貌、渣样成分及与SiC质耐火板之间的高温煅烧结渣特性进行了分析。结果表明：高温煅烧下,低碱酸比煤灰的结渣难以破坏SiC质耐火板表层的SiO2保护膜,其在SiC质耐火板上灰渣的结晶度取决于煤灰本身受高温煅烧的影响。随着温度的升高,煤灰的结晶度呈指数下降趋势,特别是在接近始变形温度1 450 ℃处,结晶度降为21.08%。因此,高温煅烧下低碱酸比煤灰更加容易在SiC质耐火板上黏连结渣。