典型低阶煤燃烧灰颗粒的生成及混烧对沉积特性的影响
发布时间：2021-08-13 06:43
我国“贫油、富煤、少气”的资源禀赋特点决定了煤炭将长期占据中国能源消费结构的主导地位。随着常规动力煤的不断消耗,低阶煤由于其巨大的储量和低廉的价格而备受关注。但低阶煤通常富含易气化的碱性元素,其高温燃烧转化、成灰特性等与常规动力煤存在较大差异,可能导致十分严重的颗粒物排放及灰沉积（结渣和沾污）问题。混煤技术由于可改善煤质、缓解低阶煤燃烧问题而得到广泛应用,但技术的优化还缺乏有效的科学指导。本文选取我国新疆、内蒙的几种典型低阶煤,研究单烧及混烧过程中矿物的转化、灰颗粒的生成及灰沉积行为,以丰富对低阶煤燃烧问题的深入认识,并为混煤燃烧技术的优化提供理论指导。论文开展的主要研究工作及成果如下:首先,基于高温沉降炉实验系统,对比研究典型低阶煤和烟煤燃烧过程中颗粒物PM10的生成特性,获得了对煤质影响规律的认识。研究表明,虽然低阶煤和烟煤燃烧生成的PM10均呈现典型的双峰分布特性,但在相同灰基条件下低阶煤（尤其是准东煤和哈密褐煤）PM0.5和PM0.5-10的生成量均显著高于烟煤,分别为其约4-15倍和3-5倍。低阶煤的PM0.5富含碱性成分Na2O、K2O、Mg O、Ca O及Fe2O3等,其...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
我国能源及煤炭消费总量[1]
华中科技大学博士学位论文2图1-1我国能源及煤炭消费总量[1]图1-2煤炭占总能源消费的比例[1]随着我国“西部大开发”战略以及西气东输、西电东送等相关政策的实施，西部地区尤其是新疆地区成为国家资源开发的重点区域之一。新疆维吾尔族自治区地域辽阔，约占我国总面积的六分之一，其煤炭资源储量非常丰富。全区资源划分为阿勒泰、准噶尔、天山、塔里木和昆仑山五个含煤区，27个含煤盆地，57个煤田，其预测埋深2000m的煤炭资源总量2.19万亿吨，约占全国预测煤炭资源总量的42%，其中，埋深1000m的煤炭资源总量约1.05万亿吨，约占全区总量的60%。准东、吐哈、库拜、伊犁和丰一克拉玛依等五大煤炭基地累计查明资源储量约占新疆全区的70%以上，其中准东、伊犁、吐哈预测资源储量都在3000亿吨以上[5]。准东煤田是近年来发现的
华中科技大学博士学位论文6成矿物蒸气，然后经过均相成核，一部分经过冷凝直接形成超细颗粒，另一部分通过异相凝结，凝并或聚结形成粒径较大的灰颗粒[37-40]，即中间模态。图1-3燃煤颗粒物形成机理示意图[18]1.2.2.1亚微米颗粒物（PM1）的形成机理矿物质气化和冷凝机理目前被认为是燃煤亚微米颗粒物产生的主要原因。在高温燃烧条件下，一部分矿物会发生气化转化为气相[41]。矿物质的气化取决的因素较多：例如矿物元素本身的气化性，在煤中的赋存形态，颗粒的燃烧温度以及燃烧气氛等[32,42,43]。对纯元素来说，Na和K的气化性要高于Ca和Mg，其他几种主要的成灰元素Si、Al和Fe气化性较低。然而，在煤中这些元素是以不同的形式存在，因而观察到的其气化特性不同于纯元素[29]。例如对于某一具体元素，其以有机结合态的部分在燃烧的初期阶段即可气化，而以硅铝酸盐相结合的形态则难以气化[37,44]。颗粒的燃烧温度越高，还原性气氛越强越有利于矿物元素的气化[37,45]。对于难熔性氧化物（SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3）的气化，其分别是以次氧化物（SiO和AlO）和金属单质（Ca、Mg、Fe）的形式气化[37]。因为在富燃料区和焦颗粒内部具有较强还原气氛有助于难熔性元素的气化。气化出来的矿物组分在远离焦颗粒后遇到氧气会重新氧化[46]。当氧化物气相组分
【参考文献】：
期刊论文
[1]准东煤混烧过程中结渣沾污特性研究[J]. 郭万贵. 锅炉技术. 2019(02)
[2]大南湖二矿煤灰成分表征燃煤结渣特性试验研究[J]. 杨益,陈珣,王敦敦,姚斌. 煤炭科学技术. 2018(11)
[3]大南湖二矿煤灰熔融温度表征结渣特性的试验研究[J]. 杨益,陈珣,王敦敦,姚斌. 粉煤灰综合利用. 2018(05)
[4]新疆哈密市大南湖煤田详查区沉积环境及聚煤规律[J]. 孙清波. 内蒙古煤炭经济. 2018(11)
[5]新疆高碱煤混烧含Ca、Fe矿物分布特性的CCSEM研究[J]. 雷煜,于鹏峰,喻鑫,吴建群,曾宪鹏,于敦喜,徐明厚,姚洪. 动力工程学报. 2017(12)
[6]哈密大南湖矿区高钠煤燃烧应用研究[J]. 程友良,施宏波,张宁,史亚骏. 洁净煤技术. 2017(05)
[7]高氯准东煤中典型矿物元素对颗粒物生成的影响[J]. 徐义书,刘小伟,张鹏辉,郭俊哲,韩金克,王浩,魏思怡. 化工学报. 2017(04)
[8]准东煤热解、燃烧和气化过程中Na的行为及高岭土的捕获作用[J]. 陈媛,许杨,盛昌栋. 中国电机工程学报. 2016(16)
[9]新疆高碱煤沾污结渣特性中试试验研究[J]. 张翔,乌晓江,陈楠. 锅炉技术. 2016(04)
[10]大南湖二矿煤沾污因素分析及煤质控制技术[J]. 张广超,刘勇,张继卫,李超. 露天采矿技术. 2016(02)
博士论文
[1]燃煤细颗粒物及痕量元素排放控制特性的试验研究与现场测试[D]. 王超.华中科技大学 2015
[2]燃煤矿物质成灰行为的CCSEM分析与PM10生成特性的研究[D]. 温昶.华中科技大学 2013
[3]燃煤细微颗粒物的模态识别及其形成机理[D]. 于敦喜.华中科技大学 2007
本文编号：3339961
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
我国能源及煤炭消费总量[1]
华中科技大学博士学位论文2图1-1我国能源及煤炭消费总量[1]图1-2煤炭占总能源消费的比例[1]随着我国“西部大开发”战略以及西气东输、西电东送等相关政策的实施，西部地区尤其是新疆地区成为国家资源开发的重点区域之一。新疆维吾尔族自治区地域辽阔，约占我国总面积的六分之一，其煤炭资源储量非常丰富。全区资源划分为阿勒泰、准噶尔、天山、塔里木和昆仑山五个含煤区，27个含煤盆地，57个煤田，其预测埋深2000m的煤炭资源总量2.19万亿吨，约占全国预测煤炭资源总量的42%，其中，埋深1000m的煤炭资源总量约1.05万亿吨，约占全区总量的60%。准东、吐哈、库拜、伊犁和丰一克拉玛依等五大煤炭基地累计查明资源储量约占新疆全区的70%以上，其中准东、伊犁、吐哈预测资源储量都在3000亿吨以上[5]。准东煤田是近年来发现的
华中科技大学博士学位论文6成矿物蒸气，然后经过均相成核，一部分经过冷凝直接形成超细颗粒，另一部分通过异相凝结，凝并或聚结形成粒径较大的灰颗粒[37-40]，即中间模态。图1-3燃煤颗粒物形成机理示意图[18]1.2.2.1亚微米颗粒物（PM1）的形成机理矿物质气化和冷凝机理目前被认为是燃煤亚微米颗粒物产生的主要原因。在高温燃烧条件下，一部分矿物会发生气化转化为气相[41]。矿物质的气化取决的因素较多：例如矿物元素本身的气化性，在煤中的赋存形态，颗粒的燃烧温度以及燃烧气氛等[32,42,43]。对纯元素来说，Na和K的气化性要高于Ca和Mg，其他几种主要的成灰元素Si、Al和Fe气化性较低。然而，在煤中这些元素是以不同的形式存在，因而观察到的其气化特性不同于纯元素[29]。例如对于某一具体元素，其以有机结合态的部分在燃烧的初期阶段即可气化，而以硅铝酸盐相结合的形态则难以气化[37,44]。颗粒的燃烧温度越高，还原性气氛越强越有利于矿物元素的气化[37,45]。对于难熔性氧化物（SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3）的气化，其分别是以次氧化物（SiO和AlO）和金属单质（Ca、Mg、Fe）的形式气化[37]。因为在富燃料区和焦颗粒内部具有较强还原气氛有助于难熔性元素的气化。气化出来的矿物组分在远离焦颗粒后遇到氧气会重新氧化[46]。当氧化物气相组分
【参考文献】：
期刊论文
[1]准东煤混烧过程中结渣沾污特性研究[J]. 郭万贵. 锅炉技术. 2019(02)
[2]大南湖二矿煤灰成分表征燃煤结渣特性试验研究[J]. 杨益,陈珣,王敦敦,姚斌. 煤炭科学技术. 2018(11)
[3]大南湖二矿煤灰熔融温度表征结渣特性的试验研究[J]. 杨益,陈珣,王敦敦,姚斌. 粉煤灰综合利用. 2018(05)
[4]新疆哈密市大南湖煤田详查区沉积环境及聚煤规律[J]. 孙清波. 内蒙古煤炭经济. 2018(11)
[5]新疆高碱煤混烧含Ca、Fe矿物分布特性的CCSEM研究[J]. 雷煜,于鹏峰,喻鑫,吴建群,曾宪鹏,于敦喜,徐明厚,姚洪. 动力工程学报. 2017(12)
[6]哈密大南湖矿区高钠煤燃烧应用研究[J]. 程友良,施宏波,张宁,史亚骏. 洁净煤技术. 2017(05)
[7]高氯准东煤中典型矿物元素对颗粒物生成的影响[J]. 徐义书,刘小伟,张鹏辉,郭俊哲,韩金克,王浩,魏思怡. 化工学报. 2017(04)
[8]准东煤热解、燃烧和气化过程中Na的行为及高岭土的捕获作用[J]. 陈媛,许杨,盛昌栋. 中国电机工程学报. 2016(16)
[9]新疆高碱煤沾污结渣特性中试试验研究[J]. 张翔,乌晓江,陈楠. 锅炉技术. 2016(04)
[10]大南湖二矿煤沾污因素分析及煤质控制技术[J]. 张广超,刘勇,张继卫,李超. 露天采矿技术. 2016(02)
博士论文
[1]燃煤细颗粒物及痕量元素排放控制特性的试验研究与现场测试[D]. 王超.华中科技大学 2015
[2]燃煤矿物质成灰行为的CCSEM分析与PM10生成特性的研究[D]. 温昶.华中科技大学 2013
[3]燃煤细微颗粒物的模态识别及其形成机理[D]. 于敦喜.华中科技大学 2007
本文编号：3339961
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3339961.html
最近更新
教材专著
