生物质蜂窝煤燃烧过程SO_2排放及灰渣特性研究

以生物质和高硫煤为原料 ,制成了蜂窝状民用生物质复合蜂窝煤 .在一个固定床燃烧实验台上对这种复合蜂窝煤的燃烧特性进行了研究 ,对燃烧过程的 SO2 浓度进行了在线检测 .结果表明 ,生物质的加入能明显减少高硫煤燃烧过程中的 SO2 排放 ,且随着生物质的加入 ,SO2 的排放浓度减小 .并对不含生物质的蜂窝煤和生物质含量为 2 0 %的复合蜂窝煤的燃烧灰渣进行了XRD,SEM分析和比较 ,结果表明 ,生物质复合蜂窝煤灰渣中的 Ca SO4含量比一般蜂窝煤的要高 ,说明生物质能改善蜂窝煤的固硫性能 ,SEM的分析结果表明 ,生物质复合蜂窝煤的灰渣比传统蜂窝煤灰渣具有更发达的微观孔隙结构 ,这种优良的孔隙结构有利于固硫反应的进行 。

小麦秸秆与铁法煤混燃灰渣特性研究

利用马弗炉制取小麦秸秆与铁法煤的混燃灰,研究不同燃烧温度及混配比例下的混燃灰产率、化学成分、熔点及晶相结构等特性。结果表明:随燃烧温度的增加,小麦秸秆与铁法煤的混燃产灰率先升高后降低,700℃时达到最大,800℃以后变化不显著;混燃灰化学成分含量受燃烧温度及混配比例影响较大,相同混配比例下,随温度升高,灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的百分含量增高,K2O、Na2O含量则相对减少,相同燃烧温度下,灰中各成分含量与混合燃料中小麦秸秆的比例呈非线性关系;700℃燃烧时,混燃灰中无机成分主要以石英(SiO2)、单钾芒硝(K2SO4)、方解石(CaCO3)及钾盐(KCl)形式存在,高温时则多以高熔点单体(SiO2、CaSO4)和高温共融体形式存在;混燃灰熔融特性受混配比例影响较大,小麦秸秆比例高于25%时,混燃灰变形温度(DT)显著降低,相同混配比例下,燃烧温度对灰熔融特性影响不大。

半焦加压燃烧的污染物排放及灰渣特性

为研究煤加压分级转化中的半焦燃烧过程,建立了半焦加压燃烧机理实验研究系统.以陕西黑龙沟煤半焦为对象,研究了燃烧压力(0.1~0.5 MPa)、半焦种类(煤气和N2下热解所得)、半焦粒径(0~3和0~6 mm)对半焦燃烧污染物排放和灰渣矿物转化的影响.结果表明,随着燃烧压力的升高,碳氧化物排放量增多,NO和SO2减少,NO排放浓度随压力升高呈多峰分散分布,SO2排放滞后且峰值减小,半焦粒径越大,半焦燃烧产生的CO2和NO越多,CO和SO2越少,煤气气氛热解所得半焦在燃烧时释放出的4种污染物均略大于氮气气氛.同时,随着压力的升高或半焦粒径的减小,由于半焦燃烧过程由非均相燃烧向均相燃烧过渡,灰渣中高温矿物减少,低温矿物增多,不同气氛下制得的半焦燃烧灰渣特性差别很小.

印染废水煤浆灰渣特性的实验研究

介绍了煤样、印染废水以及利用其制成的水煤浆性质,实验分析了普通印染废水煤浆、碱减量废水煤浆及普通水煤浆的灰成分、灰熔融特征温度、固硫率、沾污特性等灰渣特性,并对典型渣样进行了扫描电镜分析。

风化煤流化床燃烧灰渣形成特性试验

山西风化煤灰分高、热值低,导致其燃烧发电利用受限。前人大量研究了从风化煤中提取腐植酸及其相关应用,但目前鲜见风化煤灰渣形成特性相关试验研究。为探究山西风化煤的灰渣形成特性,以小型流化床反应器为主要试验装置,对风化煤在不同煤颗粒粒径、燃烧气氛下分别进行热态燃烧试验。利用天平、振动筛、马弗炉、激光粒度仪、X-Ray衍射仪分析风化煤灰渣的份额分布、颗粒特性及矿物含量,揭示了不同燃烧工况下风化煤灰渣形成特性的差异。结果表明:随煤颗粒粒径增加,燃煤颗粒炉内磨损程度减弱,飞灰份额由43.20%降至1.51%,石英、莫来石、赤铁矿生成量和高岭石转化量增加;出口烟气中O_(2)体积分数增加有利于高岭石和黄铁矿转化分解生成石英、莫来石和赤铁矿:随出口O_(2)体积分数由0增至5.16%,风化煤底渣中石英质量分数由41.21%增至51.13%,莫来石质量分数由7.24%增至21.42%,赤铁矿质量分数由6.81%增至23.32%。高灰低热值风化煤能在流化床中实现稳定燃烧,出口烟气中O_(2)体积分数3%~5%时,2~4 mm风化煤能保持较高燃烧效率和矿物转化率,有利于燃烧系统稳定高效运行和灰渣二次利用,可作为循环流化床燃料选用依据。

煤与生物质混燃灰渣特性分析

研究表明,由于棉杆中K含量高于木屑,混燃过程中更易与煤中Si、Al反应生成低熔点物质,因此更易导致积灰结渣。木屑掺混比例上升至30%,棉杆掺混比例上升至20%时,灰渣聚团现象明显,渣块中有明显KAl Si2O6衍射峰。燃烧温度由1050℃升高至1300℃时,KAl Si3O8分解为KAl Si2O6(熔点1100℃),且高温导致灰渣熔融相增加,因此增强了灰渣粘结性。而增加过量空气系数使氧化性氛围增强,增强了S反应活性,S优先和Ca发生硫化反应生成Ca SO4,但未能捕捉挥发态K固定为K2SO4,因此无法减轻积灰结渣。本研究为燃煤电厂在变工况条件下混烧生物质提供了指导依据。

湍动流化床气化焚烧炉灰渣沿程特性分析

湍动流化床气化焚烧炉是一种"变截面"结构,采用分级进料、分级气化、分级燃烧相耦合的方式处理有机废物,其灰渣特性与其他炉型相比有无差别尚待研究。本文以越南某湍动流化床气化焚烧炉为例,采用全自动工业分析仪、马尔文激光粒度仪、X射线荧光光谱分析仪分别对焚烧飞灰的工业分析、粒径及元素组成进行分析,并阐述了沿飞灰路径的灰渣金属氧化物富集特性。结果表明:焚烧炉燃烧充分,飞灰含碳量几乎为0;飞灰粒径大部分小于100μm;灰渣主要成分为SiO2、CaO和Al2O3,Cl元素的质量分数沿飞灰路径增加40%~70%不等;大部分金属氧化物的质量分数沿飞灰路径呈增加趋势。该研究结果可为湍动流化床气化焚烧炉的灰渣合理利用以及工艺改进提供依据。

高灰熔点煤气化特性及灰渣熔融特性的研究

在0.1-0.2 kg/h小型电加热式常压气流床气化装置上,研究了不同温度、不同O/C物质的量比对高灰熔点煤气化特性和煤灰熔融特性的影响.结果表明：在不同温度下,随着O/C物质的量比增加,CO2体积分数呈线性增加.当O/C物质的量比较低时,H2和CH4体积分数较高;随着O/C物质的量比的增加,合成气中H2和CH4的含量下降较快.在不同温度下,随着O/C物质的量比的增加,碳转化率增加;但当O/C物质的量比达到1.1时,进一步增大O/C物质的量比,则使得炉内煤焦及合成气中可燃气体（CO、H2、CH4等）的燃烧份额增加,从而导致冷煤气效率下降;在该文试验条件下的最佳O/C物质的量比为0.9-1.1.对于淮南高灰熔点煤,该试验条件下适合干排渣工艺的最佳气化温度为1 300-1 350℃.

流化床燃烧中煤含灰量对灰渣形成特性的影响

为了研究煤颗粒灰质量分数对煤在流化床燃烧过程中灰渣形成特性的影响,在一台小型流化床反应炉上进行煤的灰质量分数对灰渣形成特性的实验.按煤颗粒的灰质量分数,把义马烟煤分为6个颗粒组,并选用各颗粒组的3个粒径范围的煤颗粒进行燃烧实验,研究煤颗粒的灰质量分数对底渣质量分数、底渣与飞灰中的碳量质量分数和粒径分布的影响.结果表明,随着煤颗粒灰质量分数的增加,燃烧形成的底渣质量分数增加,而煤颗粒的燃尽率和飞灰中的碳质量分数都降低.在粒径和燃烧时间相同的条件下,随着颗粒灰质量分数的增加,底渣中留在本粒径档的颗粒质量分数明显增加,而细颗粒的质量分数明显减少.而颗粒灰质量分数对飞灰的粒径分布没有明显的影响.

流化床锅炉燃烧中煤颗粒粒径对灰渣形成特性影响试验研究

煤颗粒特性对煤在流化床锅炉燃烧过程中灰渣的形成特性影响很大。将义马烟煤按煤颗粒的粒径和灰含量分为数个规格,在小型流化床反应炉上进行煤颗粒粒径对灰渣形成特性的试验研究。结果表明,随着灰含量的增加,煤颗粒粒径对底渣粒径分布的影响逐渐增加;随着煤粒径的增大,底渣份额降低,但降低的幅度随着灰含量的增加而减小;灰含量低的煤颗粒燃尽率与煤颗粒粒径之间没有明显的规律,灰含量高的煤颗粒燃尽率随着煤颗粒粒径的增加而降低。

混烧石油焦油页岩循环流化床灰渣特性的试验研究

在1 MW流化床(CFB)燃烧试验台试烧5种不同掺烧比例的石油焦和油页岩混合燃料。对燃烧产生的灰渣特性进行了分析研究。分析结果表明,石油焦和油页岩混合燃料试烧后形成的底渣和飞灰粒度与常规煤种相比趋于偏细;而且,随着混合燃料中油页岩掺烧比例的升高,对灰渣份额、燃烧效率、飞灰比电阻值、飞灰磨损特性等都有明显的影响。在钙硫比为0和2.4时,随着油页岩掺烧比例由2∶8升高6∶4,飞灰份额均明显增加,灰渣排放总量也同时提高,试验所得燃烧效率均逐渐降低。在钙硫比为2.4时,当油页岩的掺混比例由3∶7提高至5∶5,飞灰的比电阻值由1.15×1012Ω.cm升高至1.40×1012Ω.cm。飞灰磨损特性指数Hm由10.27%升高21.34%。试验结果对实炉试烧混合燃料以及采用相近燃料的CFB锅炉的设计、运行有一定的参考意义。

气化温度对型煤加压固定床气化反应特性的影响

基于小型加压固定床气化炉考察一定压力下温度对型煤气化特性的影响。研究了不同温度下气化产物演变规律并计算气化反应活化能;利用X射线荧光光谱仪、扫描电镜和X射线衍射仪对型煤以及原煤中矿物质含量、气化后灰渣形貌以及矿物质组成进行分析。结果表明:气化压力3MPa下,气化温度由1223 K提高到1473 K后,气相中CO体积浓度由14.71%增至41.36%,H2含量维持55%左右,有效气体(CO+H2)含量增加了25.88%。可见气化温度对型煤气化的产气特性有显著影响。随气化温度升高,受扩散效应与灰渣熔融双重影响,气化温度高于1323 K后碳转化率与反应速率增幅趋缓。采用未反应缩核模型(GM)与随机孔模型(RPM)计算得到的气化反应活化能分别为44.00 kJ/mol和48.56 kJ/mol,说明型煤的反应活性较高而易于气化。此外,由于生成低熔点物相钠钙长石,当气化温度高于1323 K后灰渣局部熔融,结渣性大于80%;而气化温度较低时,灰渣主要由石英和莫来石等非易熔物相构成,呈松散状,结渣性较低(20%)。

沥青岩循环流化床燃烧与排放特性试验研究

介绍了一种特殊燃料沥青岩在西安热工研究院有限公司1MW循环流化床(CFB)燃烧试验台上的试验研究结果。通过对试验数据的分析研究,较详细地描述了相关运行参数对沥青岩CFB燃烧、脱硫及排放特性的影响。试验结果对采用性能相近燃料的CFB锅炉设计和运行有一定的参考价值。

外在矿物质对型煤加压气化特性的影响

以无烟煤粉煤为原料,腐植酸钠为基础添加剂,复配高岭土、蒙脱土、坡缕石和角闪石等无机粘结剂制备高性能型煤,利用小型高温加压固定床气化炉进行型煤的气化试验。结果表明,外在矿物质可促进气化剂的扩散,增强与煤颗粒内外表面的接触,提高碳转化率,由于外在矿物质中碱金属和碱土金属等的催化作用,使得反应初期(前30min)的反应速率明显加快。腐植酸钠分别复配高岭土、蒙脱土和坡缕石的灰渣中碱金属与硅铝氧化物生成钠长石,造成灰渣层局部熔结,有利于气化床层的整体稳定;添加腐植酸钠复配角闪石,气化后灰渣中生成钙长石和尖晶石等高熔点矿物质,灰渣结渣率较低且呈多孔状,床层松散不利保持稳定。

一种预测煤灰粘温特性的数学模型

整理煤气化产生灰渣的粘温特性试验数据,发现当煤灰粘度η<150 Pa.s时log(η/(T-Ts))和1/(T-Ts)存在线性关系。同时,推导出log(η/(T-Ts))和1/(T-Ts)存在线性关系时Ts为灰渣的凝固温度。利用多元线形回归,综合考虑SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、Na2O等组分的影响,得到了预测灰渣粘度的经验公式。用3个煤种对预测模型进行了检验,结果显示预测的灰渣粘度与试验值吻合较好。

罗马尼亚罗威纳里褐煤在循环流化床锅炉中的燃烧及排放特性

罗马尼亚罗威纳里(Rovinari)超临界(21)(15)(15)MW机组循环流化床(CFB)锅炉设计燃用该地区Pinoasa煤、Rosia煤、Tismana煤,本文对这3种褐煤进行了理化分析,并在(18)MW CFB热态试验台上进行了燃烧特性、排放特性、灰渣特性等试烧研究。结果表明:设计燃料为高水分、中高硫分、高挥发分、低灰熔点、低热值的年轻褐煤,石灰石中CaCO_3质量分数为(24)(21)(13)(23)%;3种燃料采用CFB燃烧具有很好的燃烧稳定性和安全性,在设计床温下运行不存在结焦、结渣和沾污风险,同时爆裂特性较强、着火和燃尽特性优良,污染物排放低,非常适宜CFB燃烧。

火力发电厂灰渣水达标排放与利用技术的研究和应用

针对火力发电厂水力除渣系统存在的问题,从灰渣水的构成及特性展开研究与分析、查找原因、采取对策和实验分析,根据渣水分离原理提出了改善工艺的要求与技术措施,使灰渣水系统处理效果达到国家一级排放标准,避免工业废水外排到自然水体造成环境污染事故;其次,为电厂利用灰渣水系统处理水作锅炉熄渣水和实现工业废水零排放创造条件。

还原条件下准东煤煤灰的凝结特性研究

本文使用灰熔融特性实验台,对还原性气氛下降温过程中准东煤煤灰的熔融特性进行实验研究,通过使用SEM(Scanning Electron Microscopy)、EDS(Energy Dispersive Spectrometer)和XRD(X-Ray Diffraction)等实验仪器,考察了不同温度激冷条件下的准东煤高温灰和低温灰凝结特性的差距,并对碱金属影响熔融态灰渣样品的凝结过程,进行了相应研究。研究结果表明,受晶体成核速率和晶体生长速率的影响,准东煤样品在降温激冷过程中,晶体成分的含量先增加再减少;准东煤样品晶体析出主要集中在800~1 200℃,出现了较为规则的图案和孔隙、棱角结构,元素出现了富集的情况;在灰渣降温过程中,析出的高温晶体类物质在熔融态玻璃体内形成了骨架结构,同时低温共熔物质填充了晶体骨架之间的孔隙结构。

高浓度有机废液对水煤浆气化的适用性研究

为实现己内酰胺车间高浓有机废水资源化利用,对废水进行了成分分析和制浆试验,并采用Aspen Plus软件模拟了添加有机废水制浆对气化运行的影响。结果表明,加入有机废水后,煤灰成分变化不明显,煤灰渣黏温曲线黏度3 Pa·s~25 Pa·s对应的温度范围由1323℃~1379℃拓宽至1244℃~1382℃;单独使用有机废水制浆,煤浆流动性有所增强,但黏度明显变低,稳定性变差,煤浆静置24 h析水率大于5.00%;通过调节废液酸碱度,并使用羧甲基纤维素钠作为稳定剂,可改善煤浆稳定性;随着有机废液使用量增加,气化温度有所降低,有效气含量略有升高,节煤量增加。

液化油渣萃余物大规模气化行为

煤液化油渣萃余物气化制氢既可有效解决油渣萃余物的处理问题,又可为煤直接液化装置提供所需的原料氢气,是实现液化油渣萃余物资源化利用的有效途径。针对液化油渣萃余物大规模气化应用中的关键问题,开展了液化油渣萃余物的气化反应活性、干粉输送特性及灰渣特性的相关研究,对液化油渣萃余物的干粉气化适应性进行了评估。在此基础上,依托国家能源投资集团低碳研究院3 t/d规模的密相输送和气化中试试验装置开展了相关中试试验研究,重点考察了其工艺稳定性、液态排渣情况、气化性能指标等,提出了液化油渣萃余物大规模气化的整体解决方案。最后,依据中试试验结果,运用数值模拟方法分析了在神华鄂尔多斯煤气化制氢装置进行萃余物掺烧对其气化性能的影响。结果表明,萃余物焦的气化反应活性优于煤焦,萃余物焦添加后,混合物焦的气化反应活性有所提升。当萃余物的含量不高于20%时,含萃余物混煤可在背压4 MPa、压差0.5 MPa、管径25 mm工况下稳定输送。当萃余物含量高于20%时,混煤的熔渣由玻璃渣转变为结晶渣,在气化过程中有堵渣风险。中试试验验证发现:掺混20%萃余物的混煤在中试装置中气化时,气化炉排渣口发生较为严重的堵渣现象,而当将萃余物掺混量降为10%时,气化过程排渣顺畅,因此建议工业装置掺烧萃余物的比例应控制在10%以下。同时,数值模拟结果也进一步表明,当气化原料中掺混10%萃余物时,对工业规模气化炉内温度场及组分分布无显著影响。