煤气化细粉灰的循环流化床燃烧试验研究

发布时间：2017-04-29 06:02

  本文关键词：煤气化细粉灰的循环流化床燃烧试验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：流化床煤气化技术是煤清洁高效利用的主要技术之一,受煤气化反应速率等因素影响,流化床煤气化炉尾部带出的煤气化细粉灰碳损失较高,导致煤气化的碳转化率降低。综合利用煤气化细粉灰成为制约流化床煤气化工艺进一步发展的技术瓶颈。对煤气化细粉灰进行再燃利用可以提高煤炭转化率,煤气化细粉灰具有粒径超细、灰分高、挥发分几乎为零等特点,其燃烧反应活性较差、着火及燃尽温度高,常规煤粉炉及循环流化床锅炉无法实现煤气化细粉灰的高效燃烧。本文系统研究煤气化细粉灰的燃烧特性、硫与氮元素的转化特性,主要结论如下：化学成分和微观结构决定了煤气化细粉灰的燃烧特性。煤气化细粉灰经历了循环流化床煤气化过程,孔隙结构和表面形态发生变化。以位于聊城及宿迁的循环流化床煤气化炉产生的煤气化细粉灰为研究对象,利用激光粒径分析表征了煤气化细粉灰的粒径分布,利用低温氮吸附技术对煤气化细粉灰进行了孔径分布和比表面积测试,利用热重分析仪考察样品来源和粒径等对煤气化细粉灰燃烧特性的影响,获得了煤气化细粉灰的燃烧特性指数和活化能。研究结果表明,原煤的燃烧特性指数均明显高于对应的煤气化细粉灰；两种煤气化细粉灰的取样位置略有差异,聊城煤气化细粉灰包含了一部分布袋除尘器分离飞灰,因此粒径更小,其比孔容积为宿迁煤气化灰的2.3倍,孔隙结构更发达,比表面积更大；聊城煤气化细粉灰的燃烧特性指数高于宿迁煤气化细粉灰,除了二者的组分有所差异之外,更大的比表面积和更为发达的孔隙结构也有助于其着火和燃尽。煤气化细粉灰中硫与氮元素含量较高,掌握煤气化细粉灰燃烧过程硫与氮的转化机理对于污染物的排放控制至关重要。利用X射线光电子能谱仪(XPS)对比分析了原煤及对应的煤气化细粉灰中硫和氮的赋存形态,考察了原煤经循环流化床煤气化转化为煤气化细粉灰的过程中硫和氮的赋存形态及含量的变化,利用热重-质谱联用仪(TG-MS)研究了煤气化细粉灰燃烧过程S02和NO的生成特性。结果表明,煤气化细粉灰中的硫和氮元素的结合能高于对应的原煤,燃烧过程中SO2和NO的释放温度也高于原煤；煤气化细粉灰中硫化物硫和硫酸盐硫减少,噻吩硫和亚砜硫增加；各形态氮含量均降低,不同形态氮元素的析出率不同。在掌握了煤气化细粉灰的理化特征、燃烧特性和污染物排放特性的基础上,进行了煤气化细粉灰的循环流化床燃烧试验,通过改变二次风口位置、二次风份额、流化速度等,考察了提高煤气化细粉灰燃烧效率、控制NO与S02排放的关键因素,对比研究了不同煤种的煤气化细粉灰的燃烧特性。研究结果表明,两种煤气化细粉灰均可以在循环流化床内稳定燃烧,且燃烧效率均超过了98%,二次风的合理布置、更高的料腿二次风份额以及更长的炉内停留时间有助于提高煤气化细粉灰额燃烧效率,提高旋风分离器的分离效率可以提高煤气化细粉灰的燃烧效率。
【关键词】：煤气化细粉灰 循环流化床 燃烧特性 硫与氮转化
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(工程热物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ546
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 符号表10-14
• 第一章 绪论14-27
• 1.1 课题研究背景及意义14-19
• 1.2 本学科领域研究现状19-25
• 1.2.1 理化特性研究20-22
• 1.2.2 燃烧特性研究22-24
• 1.2.3 煤气化特性研究24-25
• 1.3 研究目的及研究内容25-27
• 1.3.1 研究目的25-26
• 1.3.2 研究内容26-27
• 第二章 煤气化细粉灰的理化特征及燃烧特性研究27-49
• 2.1 引言27
• 2.2 实验样品27-29
• 2.3 粒径及孔隙结构分析29-34
• 2.4 热重实验分析34-47
• 2.4.1 实验设备及条件34-35
• 2.4.2 燃烧特性表征35-39
• 2.4.3 热重实验结果及分析39-47
• 2.5 本章小结47-49
• 第三章 煤气化细粉灰硫与氮元素转化分析49-58
• 3.1 引言49
• 3.2 实验设备及参数49-50
• 3.3 结果分析及讨论50-56
• 3.3.1 硫元素转化分析50-53
• 3.3.2 氮元素转化分析53-55
• 3.3.3 粒径对硫与氮元素赋存形态的影响55-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第四章 煤气化细粉灰的循环流化床燃烧特性58-72
• 4.1 引言58
• 4.2 试验物料58-59
• 4.3 循环流化床中试平台59-62
• 4.3.1 中试平台介绍59-61
• 4.3.2 烟气分析61-62
• 4.4 燃烧试验条件62-63
• 4.4.1 宿迁煤气化细粉灰工况62
• 4.4.2 聊城煤气化细粉灰工况62-63
• 4.5 结果分析63-71
• 4.5.1 二次风口位置对煤气化细粉灰燃烧的影响63-64
• 4.5.2 料腿二次风份额对煤气化细粉灰燃烧的影响64-65
• 4.5.3 流化速度对煤气化细粉灰燃烧的影响65-66
• 4.5.4 宿迁煤气化细粉灰燃烧效率及排放分析66-68
• 4.5.5 聊城煤气化细粉灰燃烧效率及排放分析68-71
• 4.6 本章小结71-72
• 第五章 结论与展望72-74
• 5.1 主要结论72-73
• 5.2 工作展望73-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士期间发表论文及参与课题78-79
• 致谢79

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 原永涛;杨倩;齐立强;;循环流化床锅炉飞灰特性研究[A];第十一届全国电除尘学术会议论文集[C];2005年

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本文编号：334297