浅谈煤灰熔融性弱还原性气氛的调节

调节碳量改变封碳法的弱还原性气氛，发现碳量与温度间的关系及可能出现的情况。     

不同气氛下的煤灰熔融性研究

在氧化性和弱还原性等气氛下测定了１７种煤灰样品和３个人工配制灰样的熔融性，发现不同气氛下、不同煤灰化学成分对其熔融性的影响不同，煤灰熔融温度的高低不仅与煤灰中Ｆｅ２Ｏ３和ＣａＯ的总含量有关，而且与其ＣａＯ／Ｆｅ２Ｏ３摩尔比有关。     

准东煤灰熔融温度表征结渣特性的试验研究

针对准东煤灰熔融温度与实际结渣特性出现严重不符的问题,利用微波消解法对准东原煤和按GB/T 212-2008制得的灰（称为国标灰）进行分析,得到其金属元素含量。试验结果表明：在国标法制灰过程中,煤中的主要金属元素均有不同程度的逃逸,用金属氧化物逃逸率表征金属元素的逃逸特性,除了熔点比较低的碱金属氧化物逃逸率较高,熔点比较高的Al2O3和CaO的逃逸率也高达87.51%和58.77%,由此导致国标灰灰熔融温度升高,与煤实际的结渣特性不符。灰化温度从815 ℃降低到500 ℃后制得灰的软化温度ST为1 230 ℃,比国标法制得灰的软化温度1 330 ℃低100 ℃。与灰熔融温度相比,灰成分指标更能表征准东煤的结渣特性。     

属性区间识别的煤灰结渣特性的判定

提出煤灰结渣的属性数学综合评价模型,对解决如何准确评判煤的结渣性能提供了科学依据,为研究煤灰结渣综合判别方法提供了一个新的途径。     

还原性气氛下熔渣析铁的影响因素

气化炉在运行过程中出现的堵渣问题严重影响装置的稳定运行,熔渣析铁是导致气化炉结渣、堵渣的主要原因之一。选取含铁量较高的镇雄煤,运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜和X射线能谱仪(SEM-EDX)等测试手段,分析了不同还原性气氛、不同温度下渣样的矿物组成、表观形貌和微区化学组成,探究了还原性气氛下熔渣析铁的影响因素。结果表明:还原性气氛下影响熔渣析铁的因素主要有还原性气氛浓度、反应温度、灰渣中钙长石的含量和硫的含量。还原性气氛浓度的增大促进了铁质矿物间的转化,较高CO体积分数的渣样中含有更多形态的含铁矿物,CO体积分数达到25%可在渣样中检测到单质铁;在相同还原性气氛下,随温度的升高,高价态含铁矿物逐渐被还原,在CO体积分数大于25%的气氛中,温度不低于1 200℃时有单质铁析出;钙长石的形成与铁质矿物的富集和单质铁析出有内在联系。     

不同气氛下煤灰中铁含量对灰熔融特性影响研究

为研究不同气氛下煤灰中铁含量对灰熔融特性的影响规律,配制相应模拟气氛进行灰熔融温度测试,测试气氛包括国标封碳法、燃煤锅炉氧化性模拟气氛和燃煤锅炉强还原性模拟气氛。以某电厂常用神混烟煤作为研究对象的试验结果表明:不同气氛下的该类型烟煤灰熔融特性有较大差异,而差异性与灰成分中氧化铁的含量有较大关系,随着氧化铁含量升高,强还原性气氛下熔融温度下降明显,而氧化性气氛下灰熔融温度有所升高。经数据拟合得出氧化性气氛与还原性气氛神混烟煤类煤灰软化温度差值与灰中氧化铁含量的函数关系:y=-0.110 9x~2+12.84x-43,可将其作为对灰熔融温度常规预测模型的补充。     

从实践中认识神华煤灰熔融性与结渣的关系

从实践中总结出神华煤炭在燃烧中灰熔融性与结渣的关系；结渣的形成原因不是单一的。     

O2/CO2气氛下高温煤灰热行为及其矿物相转化规律

对2种典型的煤样分别在空气和O2/CO2气氛下制取高温灰,并对此高温灰在不同气氛下的热行为及其在高温下矿物相的转化特性进行了研究。结果显示,煤粉在不同气氛下得到的高温灰,其化学成分随着气氛的变化略有不同。O2/CO2气氛下获得的高温灰,煤灰中一些含钙矿物元素易于发生碳酸化,形成较多的碳酸钙等碳酸盐。对于钙铁矿物含量较高的神府煤,在O2/CO2气氛下形成的煤灰高温下的蒸发熔融吸热较少;而在空气气氛下,在950 ℃的较低温度下便形成钙黄长石等易形成含钙低温共熔混合物的矿物相,其熔融行为在较低温度下发生。对于硅铝含量较高的西阳村煤,O2/CO2气氛下形成的煤灰高温下的蒸发熔融吸热也较少,但气氛的改变不会影响高温下矿物相的形成。O2/CO2气氛可以明显的抑制钙矿物含量极高煤灰的熔融结渣行为。     

基于粗集理论的煤灰结渣模糊综合评判权系数确定方法研究

将权系数确定问题转化为粗糙集中属性重要性评价问题，建立了关于综合评判方法的关系数据模型，经过属性值特征化建立了知识系统，在数据驱动下通过分析评判方法对评价对象的支持度和重要性，计算出综合评判模型的权系数。该方法克服了传统权系数确定方法的主观性，使得模糊综合评判方法更具客观性，从而提高了模糊综合评判的精度。     

煤灰熔融性测试中封碳法控制实验气氛研究

针对封碳法煤灰熔融性测试中弱还原性气氛的重要性,以及在实际操作中封入碳物质种类和质量难于确定等状况,选用活性炭加石墨的组合作为碳物质,以GBW11125a为参比灰锥进行封碳法煤灰熔融性测试,给出了控制试验气氛为弱还原性适合的活性碳石墨配比区域,为实际测试中应用提供了参考。     

灰熔融性与煤灰成渣机理的研究

将煤灰连续加热到1600℃，测定其收缩变化，并对其机理进行了研究。确认了快速收缩时的温度与相图中共熔物形成温度的一致。试验将样品加热到这一温度，迅速冷却，然后用扫描电镜（SEM）确认相关的物理和化学变化。同时,对化学组成的进一步变化、未熔融灰颗粒的量和煤灰气孔率进行了测定。发现，其结果与煤灰的均匀性、粘度和灰熔融的过程有关。此外，对不同收缩性煤灰的熔融心血来温度也进行了研究，以说明煤灰附着的趋势。     

燃煤结渣特性的研究

为了准确预测燃煤的结渣特性,对4种不同地区煤样的煤灰化学成分及煤灰熔融温度进行测定,根据结渣特性判别指标对燃煤的结渣特性进行预测,并利用结渣性测定仪考察空气流量对4种煤样结渣率的影响,通过判别指标预测及实验对照分析,综合得出了4种煤样的结渣倾向。研究表明,煤灰化学成分及煤灰熔融温度是影响燃煤结渣特性的主要因素,外界条件也在一定程度上影响燃煤的结渣特性。     

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。     

混煤燃烧结渣性研究

利用结渣性测定仪对陕北地区的3种煤样及不同比例混合后混煤的结渣性进行测定,利用X射线衍射分析对混煤煤灰的矿物组成进行分析,并考察了空气流量及混合比例对结渣率的影响。研究结果表明,易结渣煤与结渣严重的煤混合可以显著降低易结渣煤的结渣率。同单种煤的结渣特性一样,混煤的结渣率不仅取决于煤灰组成,同样与燃烧的外部条件有关。     

烟气气氛对准东煤灰熔融特性影响的显微观察

准东煤田预测储量高,准东煤灰具有高硫,低硅铝,高碱/碱土金属等特点,实际燃用准东煤锅炉出现了严重的沾污、结渣现象,影响准东煤的大规模开发利用。烟气气氛(含有大量SO₂,SO3)可能影响高温下Na2SO4的生成/分解,从而影响煤灰的熔融过程。深入研究烟气气氛对准东煤灰熔融特性的影响,有助于加深对锅炉结渣过程的理解,为燃用准东煤锅炉结渣防控提供技术支持。为获得烟气气氛对准东煤灰熔融特性的影响规律,建立了单热电偶高温显微观察系统(SHTT),比较了还原性气氛、氧化性气氛、惰性气氛及模拟烟气气氛下准东煤灰的熔融特性。结果表明,建立的灰熔融温度测试方法精度较好,96.92%的灰样熔融温度与标准灰熔点仪测得的流动温度相比偏差在3%以内(≤40℃),最大偏差<50℃,测试偏差在煤灰熔融特性测试允许误差范围内。当碱酸比R<2.5时,气氛对灰熔融特性无显著影响;当R>2.5时,煤灰组分中Fe₂O₃质量分数较高,导致还原性气氛下灰熔点降低。烟气中SO₂对煤灰熔融温度的影响与煤灰组分相关,当R>2.5时,煤灰中碱/碱土金属及硫(AAEM/S)质量分数较高,烟气中SO₂会抑制煤灰中CaSO₄的分解,提升高温下煤灰中CaO质量分数,并减少长石,辉石等低熔点矿物的生成,进而提升煤灰熔融温度。烟气中SO₂是促进富含Na/Fe硫酸盐或硫化物超细颗粒生成及沉积的重要因素。     

水汽气氛下氧化铁基高温煤气脱硫剂再生行为

采用以钢厂赤泥为主要组分制备的氧化铁基高温煤气脱硫剂,在固定床反应装置上考察了再生温度、空速以及水蒸气含量对再生行为的影响,通过XRD、XPS测试手段对再生前、后氧化铁基高温煤气脱硫剂物相及表面元素Fe进行了测试,并采用SEM、压汞法对表面和孔结构变化进行了表征。研究结果表明：水汽气氛下脱硫剂再生较为完全,但与含氧气氛再生相比,再生时间相对较长;再生过程中尾气中气体含硫组分主要是H2S,再生后脱硫剂主要组分是Fe3O4和FeO;再生温度、空速以及水汽含量的提高都有利于脱硫剂再生产物硫化氢的回收;水蒸气再生导致脱硫剂样品大孔数目有所增多,平均孔径增大;700 ℃、4 000 h-1和60%H2O(g)为水汽气氛下氧化铁高温煤气脱硫剂的最佳再生条件,初次再生率能达95%以上,且多次硫化/再生循环,硫化活性和硫容几乎不变。     

大柳塔煤及显微组分在不同气氛下的热解行为

煤热解与甲烷二氧化碳重整耦合(CP-CRM)过程是提高焦油产率的重要方法之一。煤的显微组分组成是影响煤热解反应过程的因素之一,N2气氛下的显微组分热解过程已有较为深入的研究,但显微组分在CP-CRM过程中的热解行为规律尚待研究。通过固定床实验探讨不同反应温度和气氛对显微组分热解产物分布规律的影响,对比研究了甲烷二氧化碳重整(CRM)与N2气氛下大柳塔原煤及显微组分热解特性的差异。通过模拟蒸馏、核磁共振和GC-MS等表征方法对焦油进行分析,认识显微组分结构对热解焦油组成的影响。结果表明,在N2气氛下,镜质组和惰质组展现出不同的反应特性,镜质组热解焦油产率明显高于惰质组,主要归结于显微组分结构的差异导致的反应性不同。CRM气氛能显著提高热解焦油的产率,尤其对惰质组的作用效果最明显,使惰质组的焦油产率相比N2气氛提高16%,主要归结于CRM过程产生的自由基参与煤热解反应。焦油组成分析表明,在N2气氛下得到的热解焦油中,镜质组具有较高比例的脂肪类物质,惰质组具有较高比例的芳香类物质;CRM气氛下焦油中单环芳香烃的比例提高,轻质组分中蒽油的相对含量提高最为显著,同时CRM气氛下惰质组产生的焦油中三环、四环芳香烃的比例明显下降。     

助熔剂对淮南煤灰熔融特性的影响行为研究

对所选的淮南矿区煤样分别添加钠系、钙系和铁系助熔剂及其复配物,实验结果表明,煤样的灰熔点均有所降低,其降低程度受助熔剂的种类、加量及复配方式的影响。借助红外光谱和XRD分析煤灰矿物组成的变化,证实煤灰熔点降低的直接原因是助熔剂的加入改变了煤灰矿物组成,高温下生成新的低温共熔物。     

煤灰成分对煤灰黏度影响的试验研究

煤灰黏度是动力用煤和气化用煤的重要指标,而煤灰黏度的大小与煤灰中的化学成分有着十分密切的关系,故针对煤灰化学组成对其黏度的影响进行了试验分析.试验结果表明,影响煤灰黏度的主要成分是二氧化硅、氧化铝、三氧化二铁、氧化钙及氧化镁.随着二氧化硅和氧化铝含量的增加,其最高黏度值增大,而随三氧化铁、氧化钙及氧化镁含量的增加,其最高黏度值减小.