高碱煤液态排渣燃烧条件下碱金属释放特性研究

采用液态排渣旋风燃烧技术可优先将煤中Na等碱金属以硅铝酸盐熔渣的形式从炉底排出,从而有效减缓燃高碱煤锅炉尾部受热面的强沾污、结渣问题。高温液态排渣燃烧条件下Na的迁移、释放特性对其在炉内渣膜的捕捉行为影响巨大。为此,在沉降炉上研究了3种典型高碱煤(地表高氯煤、将军庙煤、沙尔湖煤)在液态排渣高温热解—燃烧过程中,煤中Na的释放特性以及Ca、Fe等对Na释放行为的影响。研究结果表明:热解阶段,水溶性Na主要以Na2SO4、NaCl等形式释放,1500℃下释放率为63.1%~68.6%;酸溶性Na主要通过分解或与自由基反应释放,1500℃下释放率为64.4%~79.2%;高温下,部分水溶性Na、酸溶性Na会与灰中硅铝酸盐矿物反应转化为不可溶性Na。Ca、Fe在热解阶段对Na的释放影响并不显著;焦炭燃烧阶段,水溶性Na和酸溶性Na的释放率达95%以上,灰中不溶性Na分别为3种原煤中不溶性Na的2.64倍、2.28倍和5.6倍,表明高温液态排渣燃烧条件下,高温熔渣对Na具有一定的捕捉作用,且以不可溶性Na的形式固化于高温熔渣当中。

卧式液态排渣旋风炉燃烧高碱煤试验研究

我国新疆地区高碱煤储量巨大,但煤的原生矿物中含有大量Na、K等碱金属元素,导致目前新疆地区无法直接燃用该类煤种,许多电厂不得不掺烧其他煤种以满足锅炉正常运行,极大限制了其广泛利用。液态排渣旋风炉燃烧锅炉技术是一种使煤燃烧产生的大部分灰在旋风燃烧器内形成液态渣膜并从锅炉底部排出的锅炉技术,对于解决新疆高碱煤强沾污结渣问题具有一定优势。为研究液态排渣卧式旋风炉燃用新疆高碱煤液渣捕捉碱金属特性,在实验室条件下搭建液态排渣卧式旋风试验炉,并对新疆沙尔湖煤进行燃烧试验,对试验过程中在卧式液态排渣旋风试验炉内采集到的灰渣样进行SEM-EDS分析,根据其分析结果计算灰渣样中碱金属的固碱率,同时观察试验过程中炉膛内壁液渣的形成情况,测量炉内温度分布情况。结果表明:试验工况稳定后旋风炉内总体温度分布比较均匀,沙尔湖煤适用于液态排渣卧式旋风燃烧炉燃用,燃烧温度1300℃时,旋风炉膛内开始形成液渣,升高燃烧温度,炉内液渣形成较为明显,卧式液态排渣旋风炉燃用高碱煤,炉内形成液渣时,液渣中Fe元素会黏结在硅铝酸盐颗粒表面,增加其黏性,加强烧结层捕获灰颗粒的能力,促进渣层生长;采用卧式液态排渣旋风炉燃用高碱煤能有效缓解炉膛内壁黏污、结渣问题,同时高温燃烧区相对于低温燃烧区缓解效果较为明显;卧式液态排渣旋风炉燃高碱煤时液渣对碱金属Na、K等的捕捉效率达50%以上,最高可达61.01%,高于自身固态灰、高温区添加高岭土对Na的捕捉效率。

高碱煤熔渣捕捉钠的核磁共振研究

准东煤是良好的动力用煤且储量巨大,但碱金属含量过高导致沾污结渣严重。提出液态排渣的方式捕捉煤中碱金属的思路。采用模拟煤灰(SiO_(2)-Al_(2)O_(2)-Fe_(2)O_(2)-CaO-NaCl)代替准东煤灰进行熔融试验,并对样品进行固体核磁共振测试与物相分析,探究煤灰主要成分对Na捕捉率的影响,并结合熔渣结构的变化分析捕捉机理。研究结果表明:Na被捕捉后进入到熔渣的Si-Al网状结构中;煤灰中Si和Al含量越多,Na的捕捉越高;Ca与Na争夺Si-Al网状结构中的配位,对Na捕捉起抑制作用;Si/Al比越高时,Na的捕捉率越高。

单晶硅微纳构件加工表面性能的时变性研究

采用蒙特卡罗方法和分子动力学方法相结合,模拟单晶硅微纳构件加工表面的时效过程,研究其对加工表面质量和构件力学性能的影响.模拟结果表明:在时效过程中,单晶硅微纳构件加工变质层的有序度显著提高,残余应力大幅降低,表面粗糙度略有增加,此外还发现加工变质层中非晶硅原子在时效过程中大幅减少,部分非晶硅出现了再结晶现象,其中部分BCT5-Si以及金属相(Si-II)结构原子转化为金刚石结构(Si-I).时效作用对加工后单晶硅微纳构件表面性能具有重要的影响,同时可以提高微纳构件的拉伸力学性能.