利用XRD辅助煤灰成分预防堵渣的研究

发布时间：2020-04-02 11:31

【摘要】：选取我国不同地区的19种典型煤样为研究对象,利用X-射线衍射仪(XRD)对煤样制成的低温灰和高温灰进行晶体矿物的定性和定量分析,探讨煤灰中晶体矿物与煤灰熔融特性之间的关系,根据煤灰矿物组成和煤灰成分与煤灰熔融特性之间的联系,改善煤灰渣粘度,为预防气化炉堵渣提供理论依据,主要得到以下几点结论：通过XRD定性和定量分析可知,低温灰化后的19种煤样中包含的晶体矿物主要有高岭石、石英、方解石、金红石、黄铁矿、铁白云石、菱铁矿和白云母。在高温灰中晶体矿物主要包括石英、赤铁矿、石灰、方解石、硬石膏、白云母,定量分析结果转化成的氧化物与煤灰成分一致。利用19种煤样灰中晶体矿物组成对煤灰熔融温度进行预测,得出煤灰熔融温度的预测方程式为：FT=1103.8-1.8×[石英]+1.3×[赤铁矿]-8.5×[石灰]-3.0×[硬石膏]+5.6×[白云母]+3.1×[M],对方程进行检验,绝对偏差均小于50℃。利用灰色关联法对煤灰中晶体矿物与煤灰熔融温度间的关联度进行计算,结果为r白云母r石英r赤铁矿≥r石灰≥r硬石膏。对选择的6种煤样的灰渣粘温特性进行分析可知,熔渣的粘温特性曲线与煤灰中铁钙含量有密切关系,铁钙比较低时,熔渣以玻璃渣的形式存在,铁钙比较高时以结晶渣的形式存在。当熔渣为结晶渣时,铁钙比越低,粘温曲线在临界温度点前后变化越明显,可以通过增加铁钙比,改善煤灰粘度。结合工业实际过程中Shell气化炉堵渣实例进行分析,堵渣时用煤方案粘温特性的临界温度大于25Pa.s时熔渣对应温度,易导致熔渣中有钙长石析出。对用煤方案进行调整,增加煤灰中铁钙比例,对调整后的用煤方案进行分析,粘温特性的临界温度大于25Pa.s时熔渣对应温度,熔渣中钙长石的含量明显减少,熔渣粘度得到改善。
【图文】：

利用XRD辅助煤灰成分预防堵渣的研究

KTL-1600高温加热装置示意图

示温,煤灰,允许误差

升温速度（90(rCtM(15~30)°C/min，900°C之后(5?10)°C/min)加热，在电脑记录下整个馆融过程的视频后，人工读取煤灰溶融的特征温度，如图3所示。 -?形 DT ST HT FT图3灰锥溶融时特征示温度意图Fig3 Diagram of the ash cone fusion characteristics变形温度（DT):灰锥顶部尖端（或棱边）^u始溶融成球状（或弯曲）时的温度；软化温度（ST):灰锥弯曲至灰锥顶尖触及托板，灰锥变成球形或高度等于（或小于）底长的半球形时的温度；半球温度（HT):灰锥形变近似半球形，即高约等于底长的一半时的温度；流动温度（FT):灰锥溶化展开成高度在1.5 mm以下的薄层时的温度。在同一实验条件下，DT的允许误差为<6(rC，ST的允许误差为<4(rC，，HT的允许误差为<4(rC，FT的允许误差为<40°C。2.实验仪器本实验的所有煤灰溶融温度数据均是在湖南长沙开元公司生产的5E-AFn智能灰馆融性测试仪（高温管式炉，最高工作温度150(rC)上采集的。根据计算机判别出的溶融特征温度结合实验室经验计数人员的读数记录下所有煤灰馆融温度。2.3.2煤灰灰成分分析本实验采用的X射线突光光谱仪为美国赛默飞世尔科技集团瑞士 ARL应用研宄实验室公司制造的ARL9800XP+型X射线焚光光谱仪。其工作X射线衍射功率(Powder):40 kV-66 mA；分光晶体（Crystal): LiF (200)、Ge(lll)、PET (002)、AX06；温度(Temperature)：室温控制：23°C±3°C
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ533

【参考文献】