硅酸盐熔体结构对煤灰黏温特性调控研究进展

通过改变硅酸盐熔体结构对煤灰黏温特性进行调控,对气流床气化意义重大.在对硅酸盐熔体结构和黏温特性影响因素(灰渣成分、临界黏度温度、熔体结晶和气氛)分析的基础上,对单一添加剂(SiO2、CaO、Na2 O和Fe2 O3)和煤灰组成关联比(硅铝比SiO2/Al2 O3、钙铁比CaO/Fe2 O3、钙钠比CaO/Na2 O和...     

硅酸盐熔体结构对煤灰黏温特性调控研究进展

通过改变硅酸盐熔体结构对煤灰黏温特性进行调控,对气流床气化意义重大。在对硅酸盐熔体结构和黏温特性影响因素(灰渣成分、临界黏度温度、熔体结晶和气氛)分析的基础上,对单一添加剂(SiO_2、CaO、Na_2O和Fe_2O_3)和煤灰组成关联比(硅铝比SiO_2/Al_2O_3、钙铁比CaO/Fe_2O_3、钙钠比CaO/Na_2O和钾钠比K_2O/Na_2O)对煤灰黏温特性的影响及其机理进行了系统的阐述。     

榆林煤灰熔融特性及黏温特性

榆林煤灰分中钙、硫含量均很高,气流床气化过程中存在易于结渣的问题,实验室测量其黏温曲线波动性很大。 采用FactSage6.2软件计算三元平衡相图和煤灰高温熔融过程的物相变化规律,并结合XRD手段,分析了加入SiO₂引起的煤灰熔融特性和黏温特性改变的机理以及黏度波动的原因。结果表明,榆林煤灰熔点随着硅铝比（S/A）、酸碱比（A/B）的增大先降低后升高;钙铝黄长石与煤灰黏温曲线波动性有较强关联,通过FactSage二元相图得出,加入SiO₂至S/A=2.48可减小曲线波动性。FactSage数值计算结果与实验结果吻合良好,表明化学热力学反应平衡分析方法是研究灰渣熔融特性的一种有效手段。     

煤灰熔融黏温特性及对气流床气化的适应性

以21个中国典型煤样为研究对象,根据煤灰中CaO和Fe₂O₃含量,将之分为低钙低铁类、中钙中铁类、中钙高铁类、高钙低铁类、高钙高铁类等类别。利用高温黏度计测量煤灰熔渣黏温特性,并利用计算软件FactSage对煤灰熔融状态进行热力学平衡计算,研究了液相熔渣及固体矿物质结晶与熔渣黏度的关系,分析整理了煤灰最初硅铝比(SiO₂/Al₂O₃)、固体结晶物以及液相熔渣组成3个因素对煤灰熔融特性和熔渣黏温特性的影响,为根据煤灰组分分析来预测不同煤的熔渣黏温特性及对气流床气化的适应性提供了一个简单而实用的判断方法。对气流床气化液态排渣的适应性从高到低依次为:中钙高铁类、高钙低铁类、中钙中铁类、低钙低铁类和高钙高铁类。     

煤灰分及CaCO3对鹤岗煤灰熔融性和黏温特性影响研究

针对鹤岗煤灰熔融性温度高,无法满足德士古水煤浆气化工艺煤灰流动温度(FT)低于1 350℃的要求,以鹤岗龙煤(LM)和鹤翔煤(HM)为研究对象,考察了浮选前后灰分对煤灰组成的影响,分析了助熔剂CaCO_3对煤灰熔融特性和黏温特性的影响。结果表明:随着浮选煤灰分的降低,煤灰中SiO_2含量及ω(SiO_2)/ω(Al_2O_3)降低,煤灰FT升高;CaCO_3的加入可有效降低煤的灰熔融性温度,当CaCO_3加入质量分数为4%时,可使LM和HM煤灰熔融性温度均达到德士古气化炉操作温度的要求;LM和HM煤经过浮选降低灰分后,通过添加一定比例的CaCO_3,可有效调控煤灰的流动性,高温下煤灰渣类型由结晶渣转化为玻璃体渣,适宜的操作温度下液态排渣温度范围较宽,灰渣流动性能够较好地满足气流床气化炉对液态排渣黏度的要求。     

配煤对煤灰熔融性及黏温特性的影响

宁东地区煤种灰熔融温度和灰黏度均较低,是影响宁东煤化工基地大型气流床气化技术长周期稳定运行的关键因素,用X射线衍射分析(XRD)、Factsage软件、灰熔融温度测定仪和高温黏度测定仪探讨煤灰高温灰化过程中的矿物演变,研究配煤对宁东煤矿区配煤灰熔融特性及黏温特性的影响规律。结果表明,配煤比例与灰熔融特性、灰黏温特性均呈非线性关系。石槽村样煤(SM)与麦垛山煤样(MK)质量比为2∶8时,配煤的灰熔融温度为1 300℃,灰黏度5 Pa·s,基本满足德士古气化炉用煤的煤质要求,该配煤比例下高温灰的矿物组成主要是石英。可见通过配煤可以有效改善煤灰熔融及黏温特性。     

配煤煤灰熔融特性模拟研究

煤灰熔融特性是影响液态排渣气化炉运行稳定性的重要因素,高熔点煤会造成气化炉排渣困难,从而导致气化炉非计划停工。为了将高灰熔融温度的朱集西煤应用于液态排渣的SE-东方炉,利用热力学软件Factsage,研究朱集西煤、神华煤、门克庆煤及朱集西-神华配煤、朱集西-门克庆配煤的煤灰熔融特性,包括全液相温度、灰渣矿物组成及煤灰黏度的变化规律。朱集西-门克庆配煤和朱集西-神华配煤的完全熔化温度分别为1 390℃和1 400℃,配煤灰熔融温度并不是单纯2种煤的灰熔融温度加和; 800℃时2种配煤中堇青石和钙长石含量较高,900℃时朱集西-神华配煤灰中出现少量尖晶石;朱集西-神华配煤在黏度为25 Pa·s时的温度为1 400℃。结果表明,朱集西-门克庆配煤可满足SE-东方炉入炉煤的煤灰流动温度要求,但其在SE-东方炉正常操作温度下灰渣黏度较大,无法顺利排出;朱集西-神华配煤在有效降低灰熔融温度的同时,改善了灰渣的黏温特性,与主体煤朱集西煤相比,灰渣黏度为25 Pa·s时的温度降低100℃,渣型由"塑性渣"变为"玻璃渣",适用于SE-东方炉。朱集西-神华配煤中熔融温度低的堇青石和钙长石含量较高,钙长石和尖晶石形成低温共熔体,是配煤灰熔融温度低的主要原因。     

煤灰流动性研究方法进展

随着煤转化工业对转化率和生产效率要求的进一步提高,煤的热转化过程更趋向于在高温高压转化器中进行。在高温高压的液态排渣燃烧炉和气化炉中,煤中矿物质完全熔融成熔渣形式再排出。对于采用液态排渣和水冷壁的气流床气化炉,要求煤灰熔融温度低于操作温度,熔渣黏度范围为2.5~25.0 Pa·s,且在操作温度范围内黏度随温度的波动较小,因此气化过程中煤灰的熔融性和黏温特性是影响熔渣流动的关键因素。笔者论述了传统灰熔融评价方法的发展过程,各国标准方法的原理都是通过被压实样品在升温过程中的形变来判断得出熔融温度,但仅靠熔融温度无法提供实现现代大型气化过程精细化控制所需信息,而对煤灰熔融过程的全阶段测试有助于更准确地指导实际生产。对比各国研究者对熔融过程的定性和定量研究表明,熔融温度中的变形温度并非煤灰开始熔融的温度,针对煤灰沉积、烧结等问题,熔融全过程测试提供的开始收缩温度和热力学计算预测的液相最初形成温度有助于更准确地预测煤灰可能产生沉积或烧结的温度。黏温特性的测试目前仍依靠高温旋转黏度测试法,该法耗时较长且流程繁琐,因此研究者更趋向于用更简便和省时的方法实现对适用样品的黏温特性的快速筛选。除了试验方法,模拟计算方法在煤灰流动性研究中的应用越来越普遍,通过热力学计算和分子模拟方法,能够获得试验难以测得的矿物质组成及熔体的微观结构变化,且分子模拟中非平衡分子动力学方法可更准确模拟复杂流体的剪切稀化过程,从而获得更接近试验值的黏度计算结果。采用非平衡方法提高了计算结果的准确度,但也增加了计算的复杂程度及所耗费的机时,且目前煤灰体系的计算模型选择不多,因此采用分子模拟方法应综合考虑体系的复杂度与计算结果的准确性。随着熔融过程研究的进一步深入和模拟计算方法的普遍应用,试验结果呈现的宏观性质变化机理将更易于通过微观结构变化来阐明,反过来也将有助于优化现有的模拟计算方法和参数。     

煤灰熔融温度计算公式的研究

依据172组商业用煤分析数据,对7种经验公式的准确性和适用性进行了检测;在此基础上,进一步对煤灰酸碱比与ST和FT关系进行了分析,采用分段拟合的方法,推导出利用煤灰酸碱比计算ST和FT的一组关系式,预测结果与实测值具有较好的一致性,且关系式适用范围较广,可对实际工作起到指导作用。     

油煤浆黏温特性的初步研究

在煤直接液化中，煤浆黏度变化是一个十分重要的工艺性问题，至今尚未得到充分研究。研究了在常压、200℃以下三种煤与四氢化萘制成煤浆的黏温变化。研究发现：随温度的增加，三种煤样的黏度呈先降后增的变化趋势，其黏度值都在160℃时达到最低，160℃～200℃黏度迅速增加，煤的溶胀及溶出物是升温过程中煤浆黏度变化趋势的主要影响因素。     

助熔剂对宁东煤灰熔融特性影响的研究

通过添加CaCO3、MgO和Fe2O3三种助熔剂,考察其对宁东矿区两种煤样（1#、2#）灰熔融温度的影响,并利用三元相图及XRD对煤灰矿物组成进行分析.结果表明：在高温下煤灰中矿物质之间形成低温共熔物,使煤灰的灰熔点降低,且硅铝比较低的煤样具有较低的灰熔融温度.实验表明在弱还原性气氛中,三种助熔剂对2#煤样灰熔融温度的降低效果较明显.     

不同氧化物对宁东煤灰熔融特性影响的实验研究

通过实验,研究探讨了不同氧化物对宁东煤灰熔融特性的影响规律。研究结果表明,煤灰熔融性温度随着CaO添加量的增加先降低、后升高;Fe_2O_3、Na_2O降低煤灰熔融特性温度的作用非常明显;添加Al_2O_3,可使煤灰熔融性温度持续升高。掌握了不同氧化物对煤灰熔融特性的影响规律,有助于扩大气化炉煤种适应范围。     

宁东煤田中部2号煤煤相特征

采用煤岩学方法,对宁东煤田中部2号煤煤相特征进行了分析,研究结果表明2号煤层属于淡水陆相沉积,其成煤植物以草本植物为主,煤相类型以低位泥炭沼泽相为主、潮湿森林沼泽相为辅。通过煤相分析,为宁东煤田中部2号煤成煤环境的研究提供了佐证。     

宁东煤水煤浆浆体性能实验研究

通过宁东煤的成浆性实验,考察了添加剂种类、温度、水煤浆浓度和放置时间对煤样成浆性的影响。实验结果表明:1#、3#煤样适合制备水煤浆;HY系列添加剂对宁东煤的成浆性较好;随着温度的升高,水煤浆黏度降低,稳定性降低;水煤浆黏度随放置时间的延长而增加;水煤浆浓度高,稳定性好;水煤浆适宜的输送温度为15℃~35℃。     

生物质焦与煤焦及煤灰的流化特性研究

在φ 115 mm×1 000 mm有机玻璃制成的圆柱型流化床中,对生物质焦、煤焦、煤灰及其混合颗粒的流化特性进行了实验研究.实验结果表明,单一生物质焦颗粒不能正常流化,煤焦和煤灰颗粒可以很好地流化.当煤焦和生物质焦混合颗粒中生物质焦颗粒的质量百分比小于33%时,两者混合颗粒可以达到较好的流化状态,煤焦和生物质焦双组分混合颗粒的最小流化速度随生物质焦质量百分比的增加而减小.生物质焦和煤焦的混合体系中添加煤灰,流化质量可进一步提高,生物质焦、煤焦和煤灰三组分混合颗粒的最小流化速度随着煤灰质量百分比的增加而增大.双组分和三组分混合颗粒的最小流化速度和经验公式预测结果具有良好的一致性.     

安徽煤灰熔点特性研究

对淮南（张集、顾桥）、淮北（桃园、朱庄、朔里）和宿州（木瓜界）等六个煤样的灰熔点进行了研究,并与陕西神府煤灰熔点进行了对照.通过实验,表明安徽煤的灰熔点普遍比神府煤灰熔点偏高.神府煤在弱还原气氛下的煤灰熔点比模拟德士古气氛下低.     

新疆煤样与宁东煤样水煤浆性能对比研究

为保证神华宁煤水煤浆气化项目的用煤要求,考察分析了宁东矿区煤样与新疆矿区煤样特性及水煤浆流变性等影响因素对比研究。     

聚合物溶液流变曲线及粘温特性研究

用长庆油田北三区处理后清水、聚丙烯酰胺配制了聚合物母液和目的液,聚合物母液浓度5000mg/L、目的液浓度2000mg/L,测量温度为10~60℃,剪切速率为1~100s~(-1),考察了剪切速率、温度对不同浓度聚合物的流变性、粘度影响。结果表明,聚合物溶液的粘度随剪切速率的增大不断降低,同一剪切速率下聚合物溶液的表观粘度随温度的升高也有所下降,随着测量温度的升高,聚合物溶液的屈服应力逐渐降低,稠度系数K逐渐增大而流变行为指数逐渐减小,在实际测量温度范围内,聚合物溶液属于非牛顿流体,体现出典型的屈服-假塑性流体特性,剪切速率对聚合物溶液的粘度值影响很大,测量温度对粘度值的影响较小。     

神华宁煤煤化工基地粉煤灰的资源化利用

简述了煤化工生产过程中产生的粉煤灰来源,通过XRD、SEM、FT-IR等手段对气化炉粉煤灰和锅炉粉煤灰的性质迚行检测,根据分析检测结果,提出了煤化工粉煤灰资源化综合利用的建议。选用适宜的粉煤灰处理技术,创建煤化工基地粉煤灰综合处理示范项目,对基地粉煤灰利用乃至全国煤化工行业粉煤灰能源化利用都有重要的意义和积极的推动作用。     

矸石电厂粉煤灰理化特性研究

以陕西某矿矸石电厂的湿排粉煤灰为研究对象,采用化学分析、激光粒度分析、X衍射、扫描电子显微镜等测试手段,研究了粉煤灰的理化特征.研究表明,矸石电厂粉煤灰颗粒较粗,以20～70 μm的颗粒为主,颗粒形状不规则,球形颗粒较少;化学组成以氧化硅、氧化铝和氧化铁为主,含量超过70%,属于低钙灰,烧失量不满足国家标准三级灰要求;粉煤灰由大量的多孔玻璃体、碳粒以及少量晶体矿物所组成,矿物组成主要为石英,还有少量的莫来石、赤铁矿.