掺烧新型添加剂对准东煤结渣特性的影响

发布时间：2020-11-08 09:53

　　 准东煤田是目前我国发现的最大的整装煤田,对我国能源开发利用起到重要作用。此煤种灰分含量较低,发热量较高,是一种良好的动力用煤。但是,受其煤成因等因素影响,准东煤中碱金属和碱土金属含量较高,加之国内对高碱煤的使用经验不足,因此在各大电厂实际运行中出现严重的结渣、沾污现象,造成严重的锅炉运行安全隐患。添加剂与煤混烧是有效缓解燃煤过程中结渣、沾污问题的手段之一。本文选用新型添加剂蛭石,以新疆准东高钠高钙煤为研究对象,研究了掺烧蛭石对准东煤结渣特性的影响,揭示蛭石和灰成分的相互作用机理,以期获得新型、高效的防结渣添加剂,为缓解准东高碱煤燃烧结渣、沾污的问题,实现其高效利用奠定理论基础。本文首先研究了蛭石添加剂对标准灰成分、矿物组成及灰熔点等因素的影响。结果表明:随蛭石掺烧量的增加,标准灰中碱金属钠含量逐渐减小,钙含量明显减少,相反钾含量逐渐升高,镁含量明显增加,其余化学成分变化不大;标准灰中钙铝黄长石会向钙镁黄长石转化;添加蛭石抑制了硬石膏的分解,减少了灰中自由CaO的存在;灰熔点没有明显变化。借助沉降炉灰沉积测试实验,研究了蛭石添加剂对准东煤灰沉积现象的影响及蛭石与煤灰的相互作用机理。结果表明:蛭石添加剂能够有效缓解准东煤的灰沉积现象,但对内、外层沉积灰的作用机理不同。对于内层灰,一方面改变了内灰内层的钠盐存在形式,使其更多以NaCl的形式存在;另一方面降低了内灰外层的黏度。对于外层灰,在蛭石薄片上形成的高粘度球形灰颗粒,导致蛭石薄片发生卷曲,因此阻碍了高粘度灰颗粒的团聚现象;镁橄榄石等高熔点矿物会吸附于球形颗粒表面,降低了球形颗粒表面黏度;最终在流场和重力的作用下,这些灰颗粒会从沉积灰中脱落,导致外灰沉积量明显减少。因此,掺烧蛭石能有效抑制准东煤沉积灰的生长。根据沉降炉灰沉积实验结果,本文作者建议蛭石最优掺烧量为5-7%,掺烧粒径为100-150μm。
【学位单位】：上海理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TQ534
【部分图文】：

上海理工大学硕士学位论文程上，大多数相关单位采用传统的结渣、沾污判别指数对准东煤的判别，例如碱酸比（B/A）、硅铝比以及综合判别指数 R，但是传统与电站锅炉实际运行情况严重不符[11]，煤灰中较高的 Na、K、Ca 等金属元素含量被公认为是最主要的原因[12-14]。在煤燃烧过程中，这00℃前大量挥发，随烟气携带易沉积于换热面上，并与其它诸如 C素发生化合、共熔反应，形成低熔点的粘性颗粒，进而捕捉更多烟，最终形成致密的渣层[15-17]。，准东煤已成为国内外学者研究的热点。除对准东煤结渣、沾污机之外，国内外学者对此问题的治理提出了诸多设想。其中，掺烧添本低廉，效果卓著，具有良好的工业应用前景。目前对此类研究尚此本文尝试研究一种新型蛭石添加剂，全面系统的了解其抗结渣特新型、高效的抗结渣添加剂，为缓解准东高碱煤燃烧结渣、沾污的效利用奠定理论基础。

图 1-2 准东煤田矿区分布图§1.2 国内外研究现状§1.2.1 准东煤结渣、沾污机理的研究现状在准东煤开发以前，澳大利亚和德国高钠煤是两种世界上最为典型的高钠煤，这两种煤与准东煤有类似的煤质特性——碱金属含量高。国外学者对其结渣、沾污特性进行了大量的研究，研究结果对准东煤的深入研究具有显著的借鉴意义，例如：Buhre[18-19]指出高钠煤燃烧总共有结渣、沾污以及腐蚀三个方面的问题。结渣被其定义为熔融或半熔融的沉积灰，通常发生于辐射换热面上；沾污被其定于为冷凝或烧结形成的“干”状沉积灰，通常发生于对流受热面上，温度一般低于灰的熔融温度；腐蚀贯穿于整个受热面中，结渣和沾污过程中都能发生，水冷壁墙上的腐蚀主要是由于碱金属的硫化物在高浓度的 FeS 或 CO 的环境下，形成玻璃状的共熔物，对管壁的侵蚀作用。[20]

上海理工大学硕士学位论文等人在煤燃烧中试试验中发现沉积灰发生了明显的分层现象最低，在试验过程中渣层生长速度先减少后增大。此外，向逐渐降低，大量的含钠矿物存在于外侧渣层。学者的研究，准东煤中 Na、Ca、Mg 等元素形成的超细颗象十分严重的根本原因。煤粉粒径在 10~150μm 的条件下积灰主要分为两类：①亚微米级碱金属颗粒(<1μm)，由碱大的灰颗粒上凝结形成；②粒径较大的灰颗粒(1-10μm)，Ca、Si 等）通过加热和氧化过程而形成的。两者形成的粒较易在沉积灰中发生富集，高温下会发生团聚，具有较强图 1-3 所示：
【参考文献】

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本文编号：2874622