准东煤燃烧中钠的释放规律与硫酸钠生成的动力学研究

发布时间：2020-10-21 23:04

　　 新疆准东煤田是我国目前最大的整装煤田。准东煤具有高钠、高水分、高挥发分、低硫、低灰分等特点,燃尽特性好,开采难度小,是一种优良的动力用煤。但是准东煤中高含量的碱金属在煤燃烧过程中释放并与烟气中的二氧化硫、飞灰等反应生成在较低温度下呈熔融态的复合硫酸盐冷凝在受热面上,造成设备严重积灰结渣和腐蚀等问题。因此,需要研究准东煤燃烧过程中钠的释放特性,以及烟气中钠的形态变化,特别是硫酸钠的形成过程。但是目前对于燃烧烟气中钠的在线检测及烟气中钠的形态变化的研究较少,对其进行深入研究可为寻求经济、高效的碱金属控制方法提供理论依据。采用热重实验平台研究了升温速率对准东煤失重特性的影响,应用多种煤热解动力学模型对失重数据进行了拟合,计算了准东煤的热解动力学参数,并分析了各种热解模型的适用性。结果表明等转化率模型中的FWO模型比较适用于描述准东煤的热解过程,计算得到了不同转化率下的热解活化能,发现热解活化能随着转化率先下降后上升。在此基础上应用分布活化能模型得到了活化能的分布情况,发现准东煤热解活化能主要集中在200 kJ/mol-225 kJ/mol的区间上,并且指前因子与活化能间表现出明显的“补偿效应”。针对目前仅靠分析底灰的方法研究钠释放行为的不足,利用烟气在线检测系统,对流化床750–900℃下准东煤燃烧释放的钠元素浓度进行实时检测,研究了温度、气氛、氯含量对钠释放的影响。结果表明在空气和富氧气氛下,温度的升高均会促进准东煤中的钠释放。在高温(850℃、900℃)下富氧气氛更有利于钠释放,而在中温(750℃、800℃)下空气气氛更有利于钠释放。Cl的存在会促进准东煤中的钠释放,并且在空气气氛下释放更为明显。根据得到的瞬时浓度曲线,利用反模型法研究了钠释放的动力学特性,发现空气气氛下钠释放的表观活化能为175.6 kJ/mol,指前因子为7.28×10~6mg·kg~(-1)·s~(-1)·m~(-2);富氧气氛下钠释放的表观活化能为304.7 kJ/mol,指前因子为9.67×10~(12)mg·kg~(-1)·s~(-1)·m~(-2)。针对烟气中钠形态转化的具体过程还不清楚,建立了高温烟气中Na/H/O/C/S/Cl气相反应机理,对反应机理进行了化学反应动力学模拟验证。研究了SO_2、H_2O、O_2浓度、温度对气相Na_2SO_4生成的影响,并分析了Na_2SO_4生成的反应路径。反应路径分析表明,Na_2SO_4的生成路径有两个:一是依赖于SO_2直接氧化(NaCl→NaSO_3Cl→NaHSO_4→Na_2SO_4),二是依赖于SO_2间接氧化(NaCl→NaO_2→NaSO_4→NaHSO_4→Na_2SO_4)。敏感性分析结果表明,Na_2SO_4的生成主要对系统中生成或消耗自由基的反应更为敏感。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK227.1;TQ534
【部分图文】：

中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文GCC）和增压流化床联合循环系统（PFBC），要求燃气轮机能超过 0.024mg/m3[5]，而实际准东煤燃烧烟气中含量远远超的碱金属还会造成烟道尾部 SCR 催化剂失活，降低了脱销效能源股份公司自备电厂燃用准东煤时发现[7]，运行一段时间，低温过热器入口和屏式过热器两侧烟温均偏高，分析发现热恶化引起的。 乌鲁木齐地区的电厂进行准东煤掺烧实验时例运行三周，发现锅炉水冷壁、过热器结焦迅速增加，且折。尾部受热面也出现不同程度的积灰，最严重处为高过高，并且炉膛出口烟温过高，无法控制。图 1-1 为折焰角积灰

入口处的碱金属浓度有严格控制以避免叶片的腐蚀。其燃烧过程中 Na 的释放问题值得关注。基于电感（ICP-OES），对准东煤燃烧过程中的 Na 释放进行在绍了在线检测系统的组成以及相应的实验方法，然后煤中 Na 的释放行为。根据得到的瞬时浓度数据，利速率，并推导得到了 Na 释放的动力学方程，最后研Na 释放的影响。实验装置与方法验台架如图 3-1 所示，整个系统有配气单元、反应装元、光谱分析单元以及实时数据处理单元组成。下面
【参考文献】

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本文编号：2850715