前处理方法对准东煤中钠含量测定的影响

为研究前处理方法对准东煤中钠含量测定的影响,以新疆准东木垒煤和五彩湾煤为原料,对比分析了逐级萃取、直接消解、815℃高温灰化、575℃低温灰化4种前处理方法对煤中钠含量测定的影响。结果表明:2种煤样中水溶性钠均占各自总钠含量的70%以上,硅酸盐形式的钠元素均不足5%。4种前处理方法测定2种准东煤中钠含量的大小顺序均为:逐级萃取575℃低温灰化直接消解815℃高温灰化;煤样逐级萃取过程中并无钠损失,钠含量测定结果准确,但操作步骤多、耗时长;2种煤直接消解的钠元素含量为煤样逐级萃取的75%以上;815℃高温灰化时钠元素含量均不足煤样逐级萃取的60%;575℃低温灰化钠元素含量均在煤样逐级萃取的85%以上。因此575℃低温灰化是一种简单、快捷、较准确获得准东煤中钠含量的前处理方法。     

高钠煤气化过程中的灰化学研究进展

煤气化是发展煤基大宗化学品及清洁燃料的关键技术，也是实现双碳目标的重要途径。准东高钠煤中碱金属钠含量高，气化过程中碱金属钠释放造成严重的灰释放问题，因此，探究准东高钠煤在气化过程中灰沉积、结渣机理及煤灰流动性对准东煤的清洁高效利用具有重要意义。鉴于此，综述了近年来气化过程中高钠煤的灰化学研究最新进展。总结了煤中钠的赋存形态及含量，阐明了气化过程中钠的迁移转化机制及钠释放导致气化炉受热面造成的灰沉积、结渣问题。由于高钠煤中钠释放主要受气化温度的影响，因此成灰温度不宜高于500℃。气化过程中易生成熔点低的含钠矿物质，降低高钠煤煤灰熔融温度。高钠煤中钙、铁含量高时，煤灰中钙长石及钙铝黄长石在高温下生成低温共晶体、Fe²⁺与煤中矿物质反应形成低熔点尖晶石均是加剧煤灰熔融的重要原因。同时，热转化过程中气氛对高钠煤中矿物演化具有一定影响。高钠煤灰的熔融区间窄，熔融速率快，表明高钠煤灰流动性强，由于Na⁺的离子势较低，O^2-被Si⁴⁺夺取，导致桥氧键断裂成非桥氧键，熔渣网格结构解聚，黏度降低，其熔融机理符合“熔融...     

碱性氧化物对煤灰熔融特性影响的研究进展

准东煤中的钠、钙含量较高,导致在燃用过程中锅炉受热面发生严重的结渣。煤灰的结渣问题与煤灰的熔融特性密切相关,灰中碱性氧化物对灰熔融特性具有重要的影响。本文综述了碱性氧化物对煤灰熔融特性的影响。现有的研究表明,添加Na_2O可以显著降低灰熔融温度,钠长石、霞石等低熔点含钠矿物质的生成及其形成的低温共熔体是灰熔融温度降低的主要原因。灰中K_2O主要以伊利石的形式存在,对灰熔融温度的影响较小。随灰中CaO和MgO含量的增加,灰熔融温度具有先降低后升高的变化趋势,矿物质熔点的变化是灰熔融温度变化的主要原因。灰中Fe_2O_3的存在形式与反应气氛有关。在还原性气氛下,铁主要以FeO的形式存在,铁橄榄石、铁尖晶石等含铁矿物质容易形成低温共熔体,使灰熔融温度降低。未来应着重研究碱性氧化物对准东煤灰熔融特性影响的机理,开发抑制准东煤结渣的高效添加剂。     

高碱煤中碱金属及氯元素析出特性

煤灰的理化特性与灰化温度密切相关,试验研究了不同灰化温度下高碱煤中碱/碱土金属以及氯元素的析出特性,分别采用X射线荧光光谱分析(XRF)与电感耦合等离子光谱分析(ICP-OES)对样品成分进行分析,并对结果进行对比。结果表明,煤的灰分和煤灰中的碱金属含量随灰化温度的升高而降低,碱土金属含量变化不大;Cl元素析出温度低于500℃,且在815℃前基本完全析出;Na元素的析出特性与煤中Cl元素含量密切相关;低温灰化造成高灰分煤种碳燃尽困难,但对碱金属测量造成的相对误差有限,ICP-OES对于元素含量测试的结果低于XRF,但2种测试方法获得的碱/碱土金属元素含量随灰化温度的变化趋势一致,前者具有更高精度,因而推荐采用ICP-OES测试方法测量碱/碱土金属的含量。     

合成煤中钠对煤燃烧及灰特性影响

准东煤中钠含量高，燃用时锅炉会出现严重结渣问题。通过向准东煤为原料制取的超纯煤中添加灰的模型化合物，得到合成煤。并在此基础上利用热重-差示扫描量热分析法（TG/DTG/DSC）、X射线衍射仪（XRD）和灰熔融温度测定分析手段，研究Na₂O含量对煤燃烧特性和灰熔融性的影响。结果表明：钠主要影响合成煤的着火温度（T_i）与焦炭燃烧阶段，钠含量增加使T_i升高，并且Na₂O在灰中质量分数由5%升高至8%后，钠含量增加使焦炭燃烧速率先减小后加快，并能够改善煤粉燃尽特性。钠能够降低灰熔融温度，并在Na₂O质量分数高于5%后，温度下降更加明显。在三元相图中钠对莫来石的助熔作用是造成灰熔融温度降低的重要原因。XRD分析表明Na₂O含量增加，充当骨架作用的石英在钠的助熔作用下与难熔矿物硅钙石、MgO等生成低熔点长石类矿物，这类矿物在高温下有助熔作用，能够降低灰熔融温度。同时还生成助熔性含钠矿物霞石，加剧了灰熔融。     

准东煤及其混煤燃烧与结渣特性

准东煤田是我国目前最大的整装煤田,煤质总体呈现中高水分、中高挥发分、低灰、低硫、低磷、中等热值、反应活性好等特点,是大规模煤化工、煤电气联产优质原料。但准东煤中较高的Na、Ca含量影响锅炉正常运行,限制了准东高钠煤的燃烧利用,目前电厂主要通过掺烧低钠煤方式加以利用。为考察准东煤及其混煤燃烧与结渣特性,在五彩湾电厂采集了准东煤(ZD)和乌东煤(WD)等2种原料煤。采用热重分析仪研究30%、50%和80%等不同配比下混煤燃烧特性,并分析响应配比下煤灰特性变化规律。结果表明,准东煤混煤燃烧的DTG曲线有2个特征峰。随准东煤配比增加,混煤燃烧TG和DTG曲线向低温区移动,DTG曲线特征峰更明显;混煤燃烧特征温度逐渐降低,最大燃烧速率与综合燃烧特性指数先降低后升高,混煤灰熔融温度逐渐降低。准东煤相对乌东煤具有较高的碱性氧化物和较低的酸性氧化物含量,准东煤配比越高相应的SO_3、CaO、Na_2O的含量越高结渣倾向性更强。但部分指标并不能准确预测结渣强弱,如准东煤硅铝比为1.67,而乌东煤硅铝比为3.02,依据硅铝比判断结渣倾向性与事实不吻合。另外,煤中CaO含量大于30%后继续增加则灰熔融温度升高,是准东煤比乌东煤具有更高灰熔融温度的原因,随准东煤配比增加,混煤灰熔融温度呈明显降低趋势。燃烧结渣与沾污倾向指标主要有基于煤灰成分和基于煤灰熔融温度的指标,总结分析以往结渣与沾污预测指标结合试验结果认为:基于煤灰成分的碱酸比以及基于煤灰熔融温度的特征温度差值(FT-DT)是判别准东煤及其混煤结渣与沾污倾向性的理想指标。     

准东煤燃烧过程中碱金属迁移规律

由于准东矿区地域宽阔,不同地区的准东煤性质存在一定差异。为了探求某准东煤的结渣沾污机理,在卧式管式炉及一维沉降炉中进行不同工况的准东煤燃烧试验,并通过电感耦合等离子体发射光谱仪对煤灰中碱及碱土金属含量进行表征,研究了准东煤在不同反应环境中碱及碱土金属的迁移和沉积规律。结果表明:随燃烧温度的升高,煤样中钠金属逃逸量升高,当温度超过1 100℃时,钠金属逃逸量为2 760μg/g,超过85%。不同温度下煤灰中相同种类的其他氧化物含量较接近,CaO与MgO在灰中占比较大。O_2体积分数对钠逃逸量的影响不明显,对相同种类氧化物占比影响较小,最大相差仅为0. 52%。在沉降炉试验中,随温度的升高,沉积灰灰样颜色由浅变深,灰沉积逐渐加重并难以清除,表明温度升高对结渣有促进作用。温度超过1 000℃时,Na挥发基本完成,含量稳定在11%左右。高温下,灰沉积管表面产生氧化皮脱落现象。在过量空气系数较大时,沉积灰灰样中的团聚烧结物较其他2种气氛少,但减弱幅度较小。炉膛中的煤粉燃烧均匀性随煤粉细度的增大而变差,导致部分煤粉剧烈燃烧使炉膛内局部温度偏高,灰沉积加重。此外,灰中的大颗粒数量也随粒径的增大而增多,黏结在结渣棒上的大颗粒增多。     

五彩湾煤中钠在燃烧过程中的迁移释放规律

采用不同萃取液对新疆准东高钠煤进行逐级萃取实验, 分析了煤中钠的存在形式。分别检测了不同温度下五彩湾煤原煤以及815℃下不同萃取方式处理的煤燃烧后煤灰中钠的含量, 研究了五彩湾煤燃烧过程中钠的迁移释放规律。并且对传统灰分分析方法和微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱仪分析法(微波消解-ICP-AES分析法)测量煤中钠含量进行了比较。实验结果表明, 新疆高钠煤中钠主要为水溶钠。五彩湾煤燃烧过程中, 钠的释放主要发生在815℃之前, 并且以水溶钠和有机钠的释放为主。不同存在形式的钠在燃烧中存在转化, 主要表现为水溶钠向不可溶钠的转化以及不可溶钠向有机钠的转化。通过比较, 微波消解-ICP-AES分析法对煤中钠含量的分析更准确。     

准东粉煤不均匀熔融规律研究

针对准东煤燃烧过程中存在的结渣问题,采用浮沉法将准东原煤分成不同密度子样,测定了各密度级别灰样的化学组成、矿物组成、煤灰熔融温度和烧结温度,探索准东煤灰微观不均匀熔融规律,揭示准东燃烧结渣机理。结果表明,准东煤粉主要分布在1.40~1.50 g/cm3。煤粉密度从1.50g/cm3升至1.60 g/cm3时,煤灰中SiO_2含量从28.82%提高至60.27%,CaO含量从29.91%降至3.96%,Fe_2O_3含量则从5.85%提高至12.68%,MgO含量从9.09%降至1.92%;软化温度从1 297℃降至1 127℃,烧结温度则从551℃升高至1 000℃。不同密度煤粉颗粒中化学组成和矿物组成的分化导致灰熔融性的不均匀分布,而其灰成分的特殊性导致了熔融温度和烧结温度变化趋势的差异。     

萃取对准东煤金属脱除及其燃烧特性的影响

为了降低碱金属含量对燃准东煤锅炉结渣、沾污的影响,在分析准东煤主要金属赋存形态的基础上,研究了水浴和微波水热处理方式下,水、醋酸铵、醋酸-醋酸铵混合溶液和醋酸-双氧水混合溶液对准东煤金属元素脱除规律及其燃烧特性的影响。研究表明:水浴加热时,去离子水对准东煤中钠脱除率为43.1%,对钙、镁、铁脱除率较少;醋酸-双氧水混合溶液对钠脱除率高达90.1%,铁脱除率达到31.9%。与水浴20 h相比,微波加热15 min处理对煤中主要金属脱除率相近。去离子水萃取处理后,煤样着火温度、燃尽温度均降低,燃烧特性得到改善;而采用醋酸铵溶液和醋酸-双氧水混合溶液萃取时,煤样燃烧特性变差。4种萃取溶液萃取后,煤样燃尽剩余量均由8.20%降至2.91%~4.27%。     

掺加增钙灰对混凝土耐久性能的影响

增钙灰是发电厂采用立式旋风炉并添加石灰作为助熔剂时生产出的副产品,它的品质与普通粉煤灰在诸多方面存在差异,从而限制了增钙灰在混凝土中的应用.本文就增钙灰在混凝土中的应用问题进行了试验研究,在体积安定性合格的前提下,按照等稠原则,采用等量取代掺和方法,讨论了增钙灰对混凝土耐久性的影响.     

分选与磨细粉煤灰对水泥胶砂性能的影响

研究了分选与磨细粉煤灰的颗粒分布与形貌的差异及对水泥胶砂性能的影响。研究结果表明:当勃氏比表面积相近,磨细粉煤灰的中位粒径大于分选细粉煤灰,其圆珠状颗粒较少,表面较为粗糙。在相同水胶比的条件下,掺分选粗粉煤灰的水泥胶砂流动度及强度均低;分选粗粉煤灰磨细后,不仅减少了颗粒的粘连,增加了比表面积,而且提高了粉煤灰的反应活性和水泥胶砂流动度及强度,虽其水泥胶砂流动度仍小于掺分选细粉煤灰的水泥,3d水泥胶砂强度也略低,但其28d水泥胶砂强度略高于掺分选细粉煤灰的水泥;在相同水泥胶砂流动度的条件下,掺磨细粉煤灰配制的水泥胶砂3d强度低于掺分选细粉煤灰的水泥,但随着水化龄期的增长,其差距逐步缩小,至60d时可超过后者。     

煤灰成分对灰熔融性影响研究

通过对154个煤样的灰成分进行分析,探讨了煤灰主要成分及煤灰中酸碱比对灰熔融性的影响,并回归出了酸碱比与灰熔融性的关系式,预测结果与实测值具有较好的一致性。     

Influence of the type of ash on the fire resistance characteristics of ash-enriched mortars

The possibility of using different types of fly ash as a major component of pastes used for the manufacture of thermal insulating elements was studied. Fly ashes from the combustion of pulverized coal in a power plant and from the combustion of biomass were tested. The insulating capacity and compressive strength of the cured pastes were measured. The effect of some binders and additives were also studied. A good linear correlation between the insulating capacity of the mortars and the energy absorbed by them in the Differential Scanning Calorimetry test was observed. This relationship allows us to draw conclusions about the insulating capacity of different ashes, and makes it easier to choose those ashes that present better behavior. Consequently, there is no need to prepare such a large number of test pieces and the work involved in the experiment is simplified. Results show that some of the products prepared in this experiment, containing a high proportion of ash, have promising thermal and mechanical properties, and show a potential use as new fireproof products.     

用固化粉煤灰加高电厂灰坝

本文介绍固化粉煤灰的工程特性及利用固化粉煤灰加高电厂挡灰坝的施工方法及技术要求，并进行了技术经济效益分析。     

循环流化床燃煤固硫灰作为混合材的应用

粉煤灰以其优越的性能作为水泥混合材被业内普遍使用,但循环流化床燃煤固硫灰,其烧失量、SO3、f-CaO均高于粉煤灰,本文通过所用固硫灰与粉煤灰的对比,小磨和大磨的对比试验表明：固硫灰细度比较细、28 d活性指数高于普通粉煤灰,用于水泥生产可以减少熟料消耗、提高磨机产量、降低电耗。     

回转凉碱炉的工艺结构改造

分析了原设计的回转凉碱炉在工艺结构上存在的不足,提出了改造方案。经实施后的生产运行证明改造是成功的,从而使回转凉碱炉工艺结构更加合理,同时为设计新型回转凉碱炉积累了经验。     

气化条件下煤灰熔融性研究

以CaO和Fe2O3为助熔剂,分别与7种煤样进行不同比例的混合,在气化条件下进行煤灰熔融性实验,降低煤灰熔融性温度,为生产合成气用煤的选择提供科学依据。实验结果表明,7种煤样的流动温度均能降至1400℃以下,煤灰添加CaO助熔剂时的灰熔融性温度变化比较稳定,而对Fe2O3助溶剂都较为敏感,仅在很小的含量范围内能达到最低点,而且规律性较差。     

高灰分煤煤灰对硅酸盐水泥熟料烧成的影响

通过在水泥生料中掺加不同品质高灰分煤的煤灰,研究了灰分对硅酸盐水泥熟料液相变化、矿物形成及岩相结构的影响.结果表明,灰分含量的升高是降低液相初析温度的主要原因,随着灰分含量的升高,C3S的含量降低,C2S的含量增加.同时,灰分使生料中酸碱矿物比例改变,造成熟料矿物分布的均匀性更差,熔蚀现象更多.     

德士古装置合成气洗涤的持续改进

由于灰份高,造成合成气带灰、带水及洗涤塔阻力上升快.介绍了对德士古气化系统合成气洗涤的改进措施.