准东煤中碱金属的赋存形式及其在燃烧过程中的迁移规律实验研究

对新疆煤采用三步化学提取实验（蒸馏水洗、醋酸铵洗、稀盐酸洗）以分析其碱金属赋存特性,对水溶的阴离子进行了离子色谱分析.分别检测了在不同温度、不同停留时间下准东煤灰的碱金属量,并用Factsage软件模拟该煤灰中碱金属的析出形式.结果表明,煤中的钠主要是水溶钠,钾主要以不可溶钾存在,水溶碱金属主要以水合离子形式的氯化物存在.准东煤中碱金属在400 ～ 600℃析出最快,主要是水溶态碱金属的释放,碱金属的释放主要发生在燃烧后期.灰中碱金属在高温下会与烟气中的成分发生反应,主要产物是氯化物以及氢氧化物.在700℃钠对准东煤中低温共融物的形成有很大贡献.

臭氧氧化结合湿法喷淋对玻璃窑炉烟气同时脱硫脱硝实验研究

采用臭氧氧化结合湿法喷淋对模拟玻璃窑炉烟气开展了同时脱硫脱硝实验研究。采用不同溶液(NaOH、Na2S)进行了喷淋实验。结果表明,保证溶液pH值在10以上,NaOH浓度对NOx脱除效率无影响,SO2的存在促进了NOx吸收。当O3/NO物质的量比为1.6、溶液NaOH浓度为0.5%时,NOx脱除效率可达70%,SO2脱除效率在99%以上。往喷淋液中添加Na2S,NOx脱除效率随Na2S浓度增加而提高,SO2的存在对NOx脱除效率无影响。当O3/NO物质的量比为1.2、溶液中NaOH浓度为0.5%、添加剂Na2S浓度为0.6%时,NOx脱除效率可达70%,SO2脱除效率在95%以上。60 min长时间运行实验证明,模拟烟气中的NOx经碱液和添加剂吸收后主要以NO-2的形式存在于喷淋液中,且NOx脱除效率不随溶液pH值的变化而变化。

城市生活垃圾典型组分干燥特性实验研究

通过对典型高含水率城市生活垃圾组分(瓜果皮、竹木、纺织物、废纸板)进行低温干燥实验,研究了四种组分在不同温度、通风量及粒径条件下的干燥特性。结果表明瓜果皮、竹木、纺织物及废纸板的临界点结合水含量分别为1.002、0.805、0.398和0.547 g/g-DS;干燥温度、通风量、粒径均会对垃圾组分的干燥过程产生影响,且温度对干燥速率的影响比其他两个因素更显著。因此,适当提高温度,同时加大通风量可有效增强干燥效果。

不同灰成分的低熔点煤灰熔融性调控机理研究

通过灰熔点较低且接近的两种煤与灰熔点较高的天池煤混配,结果表明,在含铁类矿物质较低的小屯煤与天池煤的混煤中,混煤灰熔点随天池煤混入比例的增加而提高,含铁类矿物质较高的宁鲁原煤与天池煤的混煤灰熔点随天池煤混入比例的增加没有明显变化。通过XRD分析配煤中矿物质的转变过程,结果表明,宁鲁原煤灰中含有的钙铁类矿物质(如赤铁矿、硬石膏)抑制了莫来石的生成,缺少作为骨架支撑作用的高熔点莫来石,煤灰的熔点得不到显著提高。最后将配煤在沉降炉中进行实验模拟电站锅炉的结渣过程,并使用SEM分析灰渣的微观形貌,发现与宁鲁原煤相比,小屯与天池煤的混煤更能显著改善结渣特性。

神华煤燃烧再燃中NO_x生成与还原试验研究

为了了解神华煤再燃过程中NOx的还原机理，研究了不同氧气体积分数下燃烧和再燃过程中NOx的动态释放和还原特性．试验采用在线式烟气分析仪，在电炉加热的固定床反应器上进行．结果表明，燃烧过程中NOx的生成挥发份析出峰和焦炭析出峰的双峰释放特性．在氧气体积分数为0％～18％范围内，随氧气体积分数的增大，NOx生成量呈近似线性增长．氧气体积分数从0增至15％，NOx生成量增加约11倍．再燃过程中NOx曲线具有挥发份均相和焦炭非均相还原的双谷分布趋势．相比于焦炭非均相还原过程，挥发份均相还原过程对NOx的还原贡献最大，挥发份随气氛变化更加敏感．当氧气体积分数大于7％以后，煤粉再燃过程不再具有脱硝效果．

生物质半焦高温水蒸汽气化反应动力学的研究

利用高温定碳炉研究了1000～1300℃条件下水蒸汽与生物质半焦的反应过程以及反应性．研究结果表明：高温条件下有利于缩短反应时间，提高CO产率；3种生物质半焦的反应性表现出相同的趋势，当转化率在0．3～0．4之间时，生物质半焦的反应性达到最大值，随后又降低；含碳量及灰中金属氧化物含量对其反应性存在一定的影响；生物质半焦的水蒸汽气化行为可以用未反应收缩核模型来描述．在水蒸汽分压不变的情况下，求出了3种生物质半焦的动力学参数，并对比了不同转化率时的动力学参数．

煤种成浆性的人工神经网络预测模型研究

为更好地预测煤的成浆性,以大量煤种成浆浓度试验数据为基础,建立了3个输出因子的神经网络成浆浓度预测模型,模型采用L-M算法,对输入数据进行数据预处理,最后对比分析了神经网络预测模型与回归分析模型的预测结果。结果表明,以A_d、哈氏可磨性指数HGI和氧含量O为输入因子的模型预测结果平均绝对误差为0.63%,以M_(ad)、HGI和O为输入因子的模型预测结果平均绝对误差为0.60%,以M_(ad)、HGI和氧碳比O/C为输入因子的模型预测结果平均绝对误差为0.40%,3种组合的模型结果均小于回归分析模型的平均绝对误差1.15%。因此神经网络模型比回归分析模型有更好的预测能力,其中以M_(ad)、HGI和O/C为输入因子的神经网络模型预测结果最好。

垃圾焚烧系统换热表面的积灰生长与控制研究进展

焚烧是我国处理城市生活垃圾的重要方式,能够实现城市生活垃圾的减量化、无害化和资源化利用。由于城市生活垃圾水分高、盐分多、热值低,导致垃圾焚烧炉普遍面临严重的积灰问题,这不仅为垃圾焚烧炉的安全运行带来隐患,还严重影响垃圾焚烧发电厂的经济效益。本文综述了垃圾焚烧炉受热面积灰生长的研究现状,介绍了垃圾焚烧炉受热面积灰生长的机理,分析了飞灰粒径、烟气流速、烟气温度、换热面温度等对垃圾焚烧炉受热面积灰生长特性产生影响的因素。在燃煤锅炉和生物质炉积灰结渣的现有积灰模型基础上,需要结合垃圾炉的积灰实验数据发展可以预测垃圾焚烧炉积灰结渣问题的模型。针对垃圾焚烧炉受热面积灰严重的现象,本文提出了设备改进、工艺优化、使用添加剂和涂层技术抑制积灰生长的一系列方法。最后总结了当前的重点研究内容,提出了建立能够准确预测垃圾焚烧炉积灰生长的模型,开发新的有效减轻垃圾焚烧炉换热面积灰的涂层等今后开展研究的方向,为垃圾焚烧电厂的合理运行提供了参考建议。

循环流化床锅炉外置换热器的研究现状及在垃圾焚烧炉中的应用

循环流化床垃圾焚烧炉作为一种新型焚烧处理技术,具有适用范围广、燃烧稳定、排放低等优点。布置外置换热器可以在提高锅炉蒸汽的压力、温度参数及容量的同时避免过热器高温腐蚀,灵活调节床温。虽然目前国内外对外置换热器已有相关研究,但以电站燃煤锅炉为主。垃圾焚烧炉由于锅炉蒸汽的压力和温度参数较低,采用外置换热器还很少。本文综述了带外置换热器的循环流化床垃圾焚烧炉的研究现状,同时介绍了具有相同换热原理、极具参考价值的带外置床的循环流化床燃煤锅炉的国内外研究现状,分析了与床内传热系数、流化特性相关的影响因素,指出在试验和实炉运行时存在受热面出口壁温热偏差较大、边壁区域流化质量不佳的问题,并提出了改进措施。最后总结当前的研究重点,提出了针对试验台和实炉测试的改进措施,并针对垃圾流化床外置换热器的研发提出了研究思路,为今后建设高参数垃圾焚烧炉提供了合理建议。

碱液浸渍活性炭粉末生成二恶英试验研究

以降低活性炭潜在生成二恶英能力为出发点,制备碱液浸渍后的活性炭粉末.在电加热管式反应炉上进行不同n(C)∶n(Na)量比、反应温度、反应时间和催化剂等反应工况条件下碱液浸渍活性炭粉末生成二恶英特性的试验.研究结果表明:当n(C)∶n(Na)为30时的碱液浸渍活性炭粉末在220°C下反应75min时的二恶英生成能力最低;在碱液浸渍活性炭添加少量TiO2时,其二恶英生成能力在220°C时很高,在340°C时极低.

准东煤掺烧高岭土对固钠率及灰熔融特性影响研究

选择常见的黏土矿物高岭土作为准东煤添加剂掺烧,研究了不同掺混比例、不同燃烧温度下添加剂的固钠率和煤灰熔融特性的变化,结合XRD谱图和三元相图研究了灰中矿物在高温下的演变过程。结果表明,固钠率随高岭土掺混比例增加逐渐增大,在0～2%时增长较快,2%～5%增长较慢,随燃烧温度升高略微下降;掺混后煤灰熔点随掺混比例先缓慢减小,再快速减小,后快速增加,在3%时达到1 200℃左右;XRD和三元相图分析结果表明,煤灰熔融特性变化是由于灰中硅钙石、钙黄长石和钙长石矿物比例的变化引起,发生低温共熔现象是导致掺混比例为3%和4%时煤灰熔点最低的主要原因;当掺混比例为2%时,固钠率在60%以上且灰熔点在1 300℃左右,利于固态排渣,当掺混比例为3.0%～4.0%时,灰熔点在1 200℃左右,利于液体排渣。

准东煤灰渣烧结熔融过程中钠基化合物作用机理研究

将Na2CO3添加剂按折算为Na2O以20%的比例掺入煤灰中制成混合灰样,对混合灰样在不同温度下烧结。对不同温度下的烧结灰进行EDS元素分析和XRD物相分析,探究钠基化合物在准东煤灰烧结过程中的转变机理。并以EDS分析结果为基础用Fact sage 5.2计算软件中的Equilib模块进行化学热力学平衡反应计算。结果表明,随着烧结温度的升高,硫会发生富集,而钠主要和硫反应生成Na2SO4。同时会有NaCl的产生,NaCl会与含钾化合物反应置换出KCl。NaCl、KCl和Na2SO4与其他物质产生低温共熔物。

介质阻挡放电等离子体脱除硫化氢的能效优化研究

为提高介质阻挡放电(DBD)系统降解H2S的能量利用效率,以同轴DBD反应系统为对象,从谐振特性和功率特性两方面研究了DBD放电系统的电气参数和反应器几何参数对反应器能量输入和H2S脱除效果的影响。研究发现,放电频率与负载电压之间的谐振特性直接影响H2S脱除效率,在谐振频率点脱除效率最大。谐振频率的大小受负载电压和反应器几何参数的影响,其原因可以归结于介质层等效电容的变化。DBD放电有效功率与放电频率、负载电压和反应器几何参数间存在量化规律P=A·L·f·Vn,且在相同的负载电压下,谐振频率点的能量输入效率ηP最大。其他条件不变的情况下,放电区域长度越大,H2S脱除效率越高;放电气隙的大小存在最优值,本文中最优的放电气隙为5 mm。

燃用准东煤电站锅炉炉膛温度场分布及结渣特性试验研究

在掺烧准东煤电站锅炉试验中,通过改变SOFA风率和准东煤掺烧比,研究了SOFA风率和掺烧比对膛内火焰温度场分布及炉膛内结渣情况的影响。结果表明,一次燃烧区域火焰平均峰值温度随SOFA风率的增加而降低,而二次燃烧区域火焰平均峰值温度炉膛和烟气出口温度随SOFA风率的增加而升高。随着准东煤掺烧比增大,主燃烧区域温度升高,而在燃尽风区域火焰平均峰值温度则降低。SOFA风率最大时燃烧器中部区域结渣情况最为严重,而随着SOFA风率的减小,燃尽风上方区域的结渣情况越来越严重。随着掺烧比的增大,燃烧器中部区域和燃尽风上方区域的结渣情况均变得严重。里层渣样出现钠钙长石和赤铁矿的富集,随着结渣的发展,渣样中碱金属含量逐渐降低。

神华烟煤氧化自燃过程及失水机理研究

为了研究煤氧化自燃的反应过程及反应机理,利用热重分析方式模拟煤自燃发生的整个过程得到煤氧化自燃过程的TG-DTG曲线。研究分析了煤氧化自燃过程的TG-DTG曲线,并应用Malek方法分析了煤氧化自燃过程中失水失重阶段的反应机理。研究结果表明:煤氧化自燃的过程可分为四个阶段,失水失重阶段、吸氧增重阶段、受热裂解阶段和快速燃烧阶段。利用Malek法得到了失水失重阶段的最概然机理函数,并用作图法验证了所求最概然机理函数的正确性。

多孔介质内低热值气体燃烧及传热数值模拟

以一个简化的氧化铝(Al2O3)堆积小球多孔介质燃烧器为模拟对象,使用计算流体力学(CFD)方法对低热值气体燃烧进行模拟研究.考虑气体的湍流扩散和气固间的对流换热及固体间的辐射和导热换热,通过研究多孔介质内的压力分布、速度分布、温度分布及组分分布,对多孔介质内的总的热流密度及辐射热流密度进行对比分析,揭示燃烧器内不同轴向位置的燃烧及换热规律.结果表明,低热值气体在氧化铝(Al2O3)堆积小球多孔介质燃烧器内燃烧时火焰面前沿气固温差大于火焰面后气固温差.火焰面前沿固体温度高于气体温度,热量由固体传向气体,对流换热强度较大;火焰面后沿气体温度高于固体温度,热量由气体传向固体,对流换热强度较小.

大型电厂锅炉NO_x排放特性的支持向量机模型

为了降低大型电厂锅炉NOx的排放,并对燃烧进行优化和控制,应用支持向量机算法建立了大型四角切圆燃烧电站锅炉NOx排放特性模型,利用NOx排放的热态实炉试验数据对模型进行了训练和校验,并对支持向量机算法模型中的参数g和C的选择进行了较深入的探讨,定性地分析了模型参数g和C的变化对模型预测能力的影响,获得了最佳的模型参数.利用该模型对不同实验工况下NOx的排放作出了预测,结果说明采用支持向量机算法建模达到了比较准确的预测效果,与其他建模方法相比具有泛化能力好、计算速度快的优点.

不同的灰熔点调控方式对煤灰熔融特性的影响

对两种原始煤灰进行混合,并分别搭配不同的添加剂,得到3种元素组成相同的煤灰,灰熔点测试结果显示,三者的灰熔点存在较大差异。结合X射线衍射技术和SEM-EDX(扫描电子显微镜与能谱联用)分析了3种煤灰(>800℃)在高温时的矿物质转化过程。结果表明,不同的灰熔点调控手段对不同煤的影响是不同的。原因是高温时矿物质组成不仅与煤灰化学元素组成相关,更与元素在矿物质中的赋存状态有关。两者共同决定了煤灰的熔融特性。

全温度段裂解提质对锡盟褐煤成浆特性的影响

通过对锡盟褐煤进行涵盖高、中、低完整温度段的裂解提质,研究了裂解过程对煤质特性、成浆浓度、浆体流变特性以及稳定性的影响。对锡盟褐煤在隔绝空气条件下裂解,测量不同浓度浆体的黏度,并对剪切速率和表观黏度进行拟合得到不同浆体不同浓度的流变特性曲线,根据国标规定方法测量浆体的实际浓度以及浆体稳定性。并从裂解过程中样品表面官能团和孔隙结构变化角度分析裂解对锡盟原煤及半焦成浆特性的作用机理。实验结果表明,裂解过程可以减少样品中的含氧官能团,降低其亲水性,有利于成浆浓度的提高,成浆浓度随裂解温度的升高呈现先增大后减小的变化趋势,但是裂解对浆体的稳定性有负面影响。随裂解温度的提高,含氧官能团的分解导致半焦的孔隙结构发生显著变化,平均孔径先减小后增大,比表面积和孔容积呈先增大后减小趋势。

燃用准东煤电站锅炉灰沉积形成过程中的矿物演变与热力学模拟

选取某350 MW电站锅炉燃烧准东混煤,得到锅炉换热面灰沉积样品,主要借助XRD等手段分析了各处灰沉积物矿物形成过程,并通过Factsage 5.2从热力学平衡角度给出理论支持。结果表明,高温区域换热面灰沉积形成主要由于钠长石、钙长石等矿物在高温下经复杂变化形成低温共熔物,黏附烟气中固体颗粒而形成坚硬块状沉积物;低温区域换热面主要由于烟气中硫的沉积而发生酸性腐蚀,沉积物主要晶相为硫酸钙;省煤器换热面主要由于烟气携带的非晶态物形成松散型积灰。Factsage计算结果与实际灰样组成大致吻合,能够帮助分析灰沉积物中矿物质的转化规律。