【摘要】：气流床气化炉渣层内的结晶现象对渣层的粘度和导热有重要影响。论文主要从熔渣结晶的角度,利用差热扫描量热仪(DSC)、单热偶高温在线观察系统(SHTT)、FactSage热力学软件、高温淬冷炉、X-射线衍射(XRD)等对非牛顿型模拟煤灰渣和实际煤灰在不同温度、冷却速率条件下的结晶过程及动力学进行研究。采用五种氧化物组分(Si-Al-Ca-Fe-Mg)模拟煤灰渣,选取硅铝比、硅铝和、CaO、Fe2O3四个变量改变模拟渣的组分比例,根据模拟渣的实验结果建立结晶预测模型,并采用实际煤灰对预测结果进行验证。论文主要取得以下结论:(1)获得不同熔渣结晶的时间-温度-转变(TTT)和连续-冷却-转变(CCT)曲线,探讨了温度和冷却速率对结晶的影响。温度降低会使晶体析出速率加快,结晶孕育时间缩短,但温度过低会造成粘度过大使晶体来不及充分生长,生成的晶体尺寸变小。冷却速率的增加会使结晶温度降低,结晶比例减少,晶体生长尺寸变小,高冷却速率下这种影响更为明显。(2)组分及其比例是熔渣结晶的内在影响因素。研究结果表明,硅铝比过低,结晶倾向会明显削弱;当硅铝比在一定范围内(1.5~4.5),结晶变化不大,但是结晶的温度范围会变窄。硅铝总量的降低会使结晶倾向增强,结晶温度升高,结晶速率加快,碱性金属含量增多会促进透辉石、黄长石等晶体生成。CaO对结晶的影响在不同的比例范围内由于析出晶相不同而具有不同的特性:CaO比例较低的熔渣结晶倾向很弱,仅在熔渣表面生成薄层的晶体;随着CaO比例的增加,结晶倾向增强,在20~40%比例范围内初始结晶温度下降,低温区结晶倾向增强,主要生成辉石、钙长石和黄长石;CaO比例增大至超过40%时,生成硅酸钙晶体,结晶温度急剧升高,高温区结晶增强。Fe2O3比例增加,会使晶体生长速率加快,且结晶温度向高温方向移动,促使较高比例尖晶石的析出,在60/40 CO/CO2气氛下还原的渣样高温区的结晶倾向减弱,析晶需要更长的孕育时间和更高的过冷度。(3)建立五元系统对结晶倾向的判据和结晶温度的预测关系式,并采用实际煤灰进行验证。碱度大于0.7且硅铝比在1~4之间时,熔渣一般会呈现比较明显的结晶现象,碱度越大,结晶倾向越强。初始结晶温度和熔渣的全液相温度具有一定的线性相关性,建立二者预测关系式,并采用7个煤灰样品对关系式进行了验证,实验结果和预测结果吻合较好。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ536.4
【参考文献】
相关期刊论文 前9条
1 刘超;张玉柱;康月;;Factsage计算MgO含量对高炉渣粘度的影响[J];河北联合大学学报(自然科学版);2014年04期
2 马志斌;白宗庆;白进;李文;郭振兴;;高温弱还原气氛下高硅铝比煤灰变化行为的研究[J];燃料化学学报;2012年03期
3 孔令学;白进;李文;白宗庆;郭振兴;;氧化钙含量对灰渣流体性质影响的研究[J];燃料化学学报;2011年06期
4 刘文胜;赵虹;杨建国;翁善勇;周永刚;冯国华;凌柏林;郑航;;三元相图在配煤结渣特性研究中的应用[J];热力发电;2009年10期
5 宋文佳;唐黎华;朱学栋;吴勇强;荣用巧;朱子彬;;Shell气化炉中灰渣的熔融特性与流动特性[J];化工学报;2009年07期
6 曹战民;宋晓艳;乔芝郁;;热力学模拟计算软件FactSage及其应用[J];稀有金属;2008年02期
7 李寒旭;二宫善彦;董众兵;张明旭;;Application of the FactSage to Predict the Ash Melting Behavior in Reducing Conditions[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2006年06期
8 孙俊民;燃煤固体产物的矿物组成研究[J];矿物学报;2001年01期
9 龚德生;煤灰的高温粘度模型[J];热力发电;1989年01期
相关博士学位论文 前1条
1 唐萍;连铸结晶器内渣膜结晶动力学及渣膜结构研究[D];重庆大学;2010年
相关硕士学位论文 前2条
1 李德侠;煤灰熔融及粘温特性的研究[D];华东理工大学;2012年
2 辛雪倩;CaO-SiO_2-Al_2O_3-FeO_x四元氧化物体系热力学性质研究[D];东北大学;2011年
，
本文编号：
2695319
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/2695319.html
