相图法在准东高钠煤掺烧研究中的应用

利用三元相图分析了准东地区高钠煤煤灰的相图特征以及准东高钠煤(南露天矿煤)与低钠煤(将军戈壁煤)掺混后煤灰熔融特性的变化,并对南露天矿煤及其高比例混煤做出结渣性预测。通过一维火焰炉试验验证了三元相图的分析结果,得出南露天矿煤为极易结渣煤种,其掺混比例≥70%时混煤结渣状况严重,推荐南露天矿煤的最大掺烧比例为60%。

准东高钠煤气化过程中Na的迁移转化规律

针对新疆准东煤由于碱金属Na含量高而无法直接利用问题,基于0.25 t/d高碱煤热化学转化试验台,利用电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)以及扫描电镜-能谱(SEM-EDX)等先进检测手段,分析了准东高钠煤在循环流化床不同煤气化温度下碱金属Na的迁移转化特性,同时借助Fact Sage6.1化学热力学平衡计算软件,理论分析了碱金属Na的析出形式。研究结果表明:随着煤气化温度的升高,底渣中碱金属Na的含量降低,而飞灰中碱金属Na的含量增加;煤气化底渣中的Na主要以钠的硅铝酸盐形式存在,飞灰中的钠主要以Na Cl形式存在,并含有少量硅铝酸钠;准东高钠煤在循环流化床煤气化试验时未发生失流现象,底渣和飞灰未发现熔融态;煤中Cl在煤气化过程中对金属壁面有腐蚀作用。

不同反应气氛下准东高钠煤中钠的迁移转化与积灰特性

为了获得循环流化床工艺下不同反应气氛对准东高钠煤中钠的迁移转化与积灰特性的影响,在0.4t/d循环流化床实验装置上开展了相同床温(950℃)下的新疆沙尔湖高钠煤的气化(还原性气氛)与燃烧(氧化性气氛)实验研究。结果表明,气化和燃烧气氛下飞灰与积灰中Na主要以NaCl的形式存在;气化比燃烧更容易将Na、Cl固留在底渣和飞灰中,相应的进入气相中的Na、Cl更少;燃烧气氛下,部分NaCl会被烟气中的SO_2硫化,生成稳定性更高的Na_2SO_4并冷凝在飞灰和积灰棒表面,燃烧过程中产生的飞灰粒径更细,积灰更严重;沙尔湖煤燃烧与气化过程中存在HCl对金属壁面的腐蚀。

CO_2-水处理准东煤钠脱除效果研究

为解决新疆准东高钠煤在燃烧利用时所引起的锅炉结渣与沾污等问题,采用CO_2-水处理方法进行煤燃前脱钠,在煤液比为1∶20的混合液中,在保持一定的水浴温度和搅拌转速100 r/min的条件下,持续通入CO_2,考察了煤样粒度、CO_2通入时间和温度对脱钠效果的影响。结果表明:在CO_2通入时间为24 h的常温常压CO_2-水处理过程中,煤样粒径的减小有利于提升脱钠率,粒径为0.1~0.2 mm时,脱钠率达到86.1%,在常温常压下CO_2通入6 h后可以脱除大量的水溶钠和部分有机钠,脱钠率达到83.1%,温度升到40℃时加剧了煤中水溶钠、醋酸铵溶钠、稀盐酸溶钠的脱除效果,脱钠率可达到88.3%,达到了燃烧锅炉对煤质的要求。

330MW四角切圆锅炉燃烧器分层布置防结焦优化研究

准东高钠煤灰熔点较低,针对某厂330 MW四角切圆锅炉燃烧器分层布置上层燃烧器区域严重结焦的问题,采用试验与模拟相结合的方法进行研究。研究表明:稳定运行时,炉内温度场与速度场分布呈"蝴蝶型",在上层燃烧器区域有较强还原性气氛。针对此问题,采用改变上层燃烧器一、二次风配风方式的燃烧优化调整方案,对炉内燃烧进行优化调整。优化后上层燃烧器区域氧化性气氛增强,还原性气氛减弱,抑制结焦能力增强。该方法可供燃用准东高钠煤锅炉的防结焦运行和改造参考借鉴。

基于锰矿石载氧体的准东煤化学链气化特性

化学链气化利用循环载氧体为气化过程提供氧化剂,碱金属修饰载氧体能显著催化气化过程.本文以高钠准东煤为燃料,反应性高、稳定性好的锰矿石为载氧体,探究循环次数、比氧耗和温度对准东煤化学链气化特性的影响.结果表明,随着循环次数增加,碱金属Na逐渐沉积在锰矿石表面,载氧体无明显烧结,反应性能良好;比氧耗的变化会影响合成气各组分浓度,比氧耗为4、温度900℃时,有效气组分可达78.83%.

添加剂对高碱煤灰渣流动特性及钠捕获效率的影响

为了给液态排渣锅炉安全燃烧准东高碱煤提供理论依据,在水平管式炉上利用刚玉斜坡对添加不同质量分数SiO2、CaO、Fe2O3和MgO的准东煤灰渣在空气气氛下的流动性能进行研究.利用XRF技术对煤灰渣的钠质量分数进行分析,并通过钠捕获效率来表征煤灰渣的固钠效果.研究表明:SiO2和Fe2O3能够促进准东煤灰熔融.当SiO2的质量分数为10%时,煤灰渣由结晶渣逐渐转变为玻璃体渣,流动性能大大提高;而CaO和MgO则会抑制煤灰熔融,导致流动性能降低.随着SiO2添加比例的增加,灰渣对钠的捕获效率逐渐升高,当SiO2的质量分数达10%时,钠捕获效率由原先的23%上升至30%;而随着Fe2O3添加比例的增加,钠捕获效率缓慢降低.因此,当SiO2的质量分数为10%时即可有效改善煤灰渣的流动性能,又能提高钠的捕获效率.

准东高钠煤在液态排渣旋风炉上燃烧及沾污特性试验

准东煤易着火、易燃尽,是优良的动力用煤,但使用过程中沾污结渣问题严重。本文在液态排渣旋风炉上对准东煤进行燃烧试验,通过扫描电镜对灰渣样的显微形貌及成分进行研究,并分析其飞灰烧结强度。结果表明:准东煤在旋风炉上燃烧完全,且可以通过调整风量和配风方式来控制NOx生成;旋风炉内高温段形成的液渣中出现了Fe元素的富集、中低温段灰样中出现了Na、Ca、S元素的富集,旋风炉灰渣中均含有一定量的碱金属元素,液渣中碱金属元素质量分数低于原煤灰中,而灰样中的碱金属质量分数较高;旋风炉飞灰烧结强度高;低熔点组分的Na、Ca硅铝酸盐、硫酸盐是造成结渣沾污的重要因素。

准东煤一维炉燃烧结渣特性试验

本文采用XRF检测仪、XRD衍射仪和FSEM-EDX分析仪对4种典型准东煤进行一维炉试验,研究硅碳化硅棒收集到的灰渣样的矿物相特征及化学组成。结果表明:高钠煤在高温区渣棒上的渣样表现为黑色熔融状实心球体或油膜,极难除去;低钠煤渣棒上则是通过熔融形成的多气泡渣样或疏松灰样,易于消除;高钠煤渣棒上渣样矿物组成包含钠长石和氯化钠等含钠矿物,而低钠煤则包含多莫来石晶体;高钠煤燃烧过程中的富钠组分的沉积是准东煤沾污结渣的主要诱因。

磷酸钙对缓解准东高钠-富铁混煤结渣倾向的影响

针对新疆地区高钠煤与富铁煤掺混燃烧中发生的严重结渣难题,本文采用沉降炉探究Ca_(3)(PO_(4))_(2)在降低高钠-富铁混煤结渣倾向方面的潜力,并结合多种表征方法对探针收集的渣样的成分、矿物相和形貌进行了详细分析。结果表明:添加3%Ca_(3)(PO_(4))_(2)即可显著提升准东混煤的灰熔点,软化温度提升幅度高达200℃,变形温度提升150℃;对于高钠与富铁质量比为40:60的原混煤,炉内1200℃位置非冷却探针表面黏附的灰渣呈熔融状,其致渣组分主要为Fe_(2)O_(3)和含Si-Al-Ca矿物相的低温共熔体系;添加Ca_(3)(PO_(4))_(2)后,1200℃区域探针表面黏附的灰渣基本呈颗粒状,熔融度降低,而在1000℃区域探针表面收集的灰样变为松散状且易于吹除;掺混3%Ca_(3)(PO_(4))_(2)后黏附灰渣的熔融度降低的主要原因为Ca_(3)(PO_(4))_(2)能结合含Na、Ca组分生成高熔点的Ca_(5)(PO_(4))_(2)SiO_(4)和Na_(3)Ca_(6)(PO_(4))_(5),有效固留气态含钠组分,减少含碱金属/碱土金属组分的冷凝以及它们同含Si、Al矿物相结合发生低温共熔反应的可能性,该添加剂在减小高钠-富铁混煤结渣倾向方面具有较好的效果。

新疆准东高钠煤燃烧特性的实验平台设计

新疆准东煤炭储量丰富,但高钠煤占比较高,在电站燃烧过程中结垢严重。文中从沾污、结焦的本质出发,对影响钠迁移因素(反应温度、反应气氛等)的实验平台进行了初步设计,为实验研究准东煤中碱金属钠在整个燃烧过程中的变迁形态做准备。文中研究有助于了解准东高钠煤燃烧特性,提高高钠煤的利用率及稳定性。

准东高钠煤流化床气化特性及钠的迁移规律研究

基于小型立式炉试验台,对准东高钠煤在850~1050℃下的气化特性进行了研究,并对气化底渣及飞灰的理化特性进行了表征。研究表明:准东高钠煤在气化当量比不变的情况下,随气化反应温度升高,煤气中可燃成分CO、H_2体积百分比增大,煤气热值、碳转化率、冷煤气效率也均增大。气化反应温度为1050℃时,煤气热值为4.27MJ/m^3,碳转化率为89.07%,冷煤气效率为70.01%。SEM结果显示气化底渣、飞灰表面呈沟壑状,未出现明显熔融。XRD结果显示气化飞灰中钠主要以NaCl和NaAlSi_2O6的形态存在,底渣中钠主要以NaAlSi_2O_6的形态存在。气化过程中钠的析出率随温度升高呈先增后减趋势:气化温度由850℃升至1000℃时,钠的析出率由20.49%升高至53.64%;而气化温度由1000℃继续升高至1050℃时,钠的析出率略有下降,由53.64%降至52.22%。

DG1146/17.55-Ⅱ13型锅炉防结焦优化调整

某厂1号炉为330 MW亚临界四角切圆锅炉,采用低氮燃烧器,燃烧器分层布置,上下层间距2 m。入炉煤为准东高钠煤,锅炉满负荷运行时,炉内火焰充满度较高,温度分布与速度分布呈"蝴蝶型",且上层主燃区CO浓度较高,还原性气氛较强,锅炉上层主燃区出现严重结焦现象。针对这一问题,采用改变上层燃烧器一、二次风配风方式对炉内燃烧进行优化调整。结合温度场试验数据与FLUENT(流体动力学)数值模拟的方法,研究了优化前后炉内风速、温度及组份的分布特性。研究表明:燃烧优化调整后上层燃烧器区域CO浓度由0.8%降低至0.5%,且上层燃烧器区域风速分布与温度分布相对收缩,抑制结焦效果显著。