煤灰黏温特性的测试条件

煤灰的黏温特性对以液态排渣的气流床气化炉至关重要。选用岳阳煤灰为原料,在实验室购置的RV DV-Ⅲ型高温黏度计上分别从样品量、升温条件、降温速率等方面对煤灰黏温特性的测试条件进行了研究。结果表明:应用此仪器进行煤灰黏温特性测试,制灰量至少为80g,预熔后的渣样量为40~50g;一般以待测样品流动温度(TF)以上200℃作为测试的最高温度,样品升温段在灰熔点以下100℃能以较快速率升温,在灰熔点附近降低升温速率并在灰熔点左右恒温。采用连续降温方式进行测试,分析显示以1℃/min降温速率进行测试较合理。     

低阶煤气化结渣特性的研究进展简

从影响低阶煤气化结渣的因素（煤质特性、操作条件）、结渣物的形成机理和预防措施方面,对低阶煤气化过程中的结渣特性进行了综述．指出煤质特性是低阶煤气化结渣的关键因素．当操作温度高于煤灰的烧结温度时,煤灰低熔点共融物的粘附作用引起半熔融态灰颗粒团聚,在流化床的“死区”易形成结渣物．阻熔剂和配煤都能改变低阶煤的气化结渣特性,但配煤的方法更为经济高效．     

基于数据驱动的气化炉出口温度在线测量

为实时监控气流床气化炉的气化温度和运行状态，收集气化炉激冷系统和反应系统等系统的可测量数据，采用理论计算模型和遗传算法改进的BP(GABP)神经网络模型对气化炉出口温度进行预测，并与工业测量数据进行对比分析。结果表明，由激冷系统理论计算模型可以得到气化炉出口温度，但因测量参数敏感度低，导致温度预测精度和稳定性较差。采用GABP神经网络模型总体上可以提高预测温度的精度和稳定性，但反应系统中由于煤量波动和煤质数据缺乏等原因，导致部分区间预测误差较大；采用激冷系统参数可大幅提高绝大部分区间内温度的预测精度，预测误差保持在15 K以下，可满足不同工况下的气化炉温度实时在线监测需要。     

降低气化用煤的灰熔点问题研究

煤灰熔融性是燃烧和气化用煤的一项重要质量指标,而煤灰熔融温度的高低取决于煤灰的组成及含量,深入研究煤灰化学成分对灰熔融温度的影响,对于特定的煤种能否满足不同排渣方式的气化及扩大适用煤种范围具有十分重要的意义。煤中矿物质是煤的一个重要组成部分,决定了煤灰的组成和熔融特性,而煤灰的组成即煤灰化学成分决定煤灰熔融特性。煤中矿物质组成不同,则煤灰化学组成不同,煤灰的熔融特性也不同。所以,对于不同的煤灰,可以根据实际需要通过添加一些助熔剂改变其化学成分组成,从而降低煤灰的熔融温度。     

水煤浆水冷壁气化炉的反应器网络模型

以中国新开发的分级给氧式水煤浆水冷壁气化炉为对象,建立了可应用于系统流程模拟的气化炉单元模型。该模型采用搭建反应器网络的方法模拟反应室内不同流动区域,然后耦合壁面两相渣层模型和水冷壁传热模型进行计算。模型计算得到的出口气化温度、合成气成分和水冷壁产汽量与工业运行数据基本吻合,炉内气体温度分布与三维数值模拟结果相近。炉内温度、壁面渣层厚度和水冷壁温度的分布结果显示出水煤浆水冷壁气化炉独特的传热特性。     

钙基助熔剂对皖北刘桥二矿混煤的灰熔融特性影响

研究了钙基助熔剂对皖北刘桥二矿混煤(AQ007)灰熔融特征的影响,并采用XRD和红外光谱分析了钙基助熔剂添加前后不同热处理温度下AQ007煤灰的矿物组成.结果表明:1 000℃以上形成的莫来石是导致AQ007煤灰熔点高的主要原因,加入钙基助熔荆可以降低AQ007煤灰的熔融温度.这是因为添加钙基助熔剂后,高温下含钙化合物间容易形成钙长石、钙黄长石等低温共熔化合物,从而使煤的灰熔点下降.     

镍转炉溅渣护炉热态模拟

为将溅渣护炉技术应用于炼镍转炉,在实验室镁铬质坩埚中进行了热态模拟溅渣实验.结果表明:FeO-Fe2O3-SiO2-MgO渣系为镍转炉溅渣护炉的合理渣型,增加渣中MgO和Fe2O3含量可以明显提高炉渣熔化温度,相应渣中高熔点相铁镁橄榄石和磁铁矿显著增加,采用此类炉渣溅渣可在镁铬砖内壁形成高熔点的溅渣层;溅渣后坩埚内壁的溅渣层由反应层和挂渣层组成,其中反应层物相为镁铁固溶体和镁铬铁铝尖晶石,挂渣层主要由铁镁橄榄石和磁铁矿组成.溅渣时采用空气喷吹可增加渣中Fe2O3,适合作为溅渣气源.     

COREX工艺系统模拟结果分析

利用已建立的COREX工艺系统模拟模型考察了熔化气化炉和竖炉匹配操作条件及在匹配操作范围内系统的能耗和能量利用。结果表明:煤中挥发分含量对煤耗影响很大,配煤控制应是COREX工艺操作关键一环;挥发分含量增加,与之相匹配操作的熔化气化炉出口荒煤气氧化度可相应增加;提高熔化气化炉出口荒煤气氧化度和降低其温度均可提高能量利用率;COREX工艺系统的最大能量利用率为50%左右,合理有效地利用COREX富产煤气是解决该工艺能量利用问题的关键;荒煤气温度与竖炉入口还原煤气温度相比,应该维持在更高温度。     

粉煤气化渣锁斗安装设计时应注意的问题

排渣系统运行是否顺畅在很大程度上决定了气化炉能否长周期运行,针对粉煤间歇排渣系统设备布置的特点,提出渣锁斗(渣放料罐)在安装设计时应注意的几个问题及解决方法.     

大规模气化过程系统模拟、集成及优化基础研究

该研究主要进展包括:(1)建立了水煤浆水冷壁气化炉降阶模型,计算了气化炉内温度分布,水冷壁表面渣层厚度分布,以及水冷壁内温度分布,同时模型计算量小,可以满足在整体系统流程中的耦合优化计算;(2)开发了气化岛整体系统动态仿真机;(3)建立了工业多喷嘴对置式气化炉的分区模型,模型计算快速,模拟结果经与工业气化炉运行结果比较,模拟结果准确可靠;(4)通过对煤、煤灰、气化生成灰渣以及废水中氯元素含量的实验分析以及热力学分析,获得了气流床煤气化过程中氯元素的迁移特性;(5)采用Aspen Plus建立了两种以石油焦为原料的气化制氢模拟流程,通过对两个方案进行了模拟分析和评价,获得了两个方案的能量转换热效率和火用效率。     

煤灰中矿物的化学组成与灰熔融性的关系

以神府煤煤灰化学成分和灰熔融性为研究对象，讨论了煤灰化学成分与熔融性的关系，发现煤灰化学成分中碱性氧化物及SO1含量对煤灰熔融性有较大影响，提出了用熔融指数FI(FI=wSO3 ωFe2O3 ωCaO ωMgO ωK2O ωNa2O)来预测煤灰熔融特征温度的回归公式，用FI回归公式计算的煤灰熔融特征温度计算值与实测值之差小于国家标准规定的误差值(再现性≤80℃)。     

添加剂对准东煤灰熔融特性的影响

以4种典型的准东煤为煤样,利用SiO2-CaO-Al2O3三元系统相图分析了准东煤结渣倾向性的变化,并采用灰熔融温度测试仪研究煤灰化学成分和灰熔融性的关系,寻求提高准东煤灰熔融温度的方法.结果表明,根据三元相图的灰熔融性趋势,预测添加适量的氧化物添加剂可以提高煤灰的熔融温度,并通过试验进行验证.发现神华煤分别添加5%的CaO和5%的Al2O3,可以显著地提高煤灰熔融温度;SiO2对准东煤灰熔点的影响具有两面性.研究结果为准东煤的实际工业应用提供了理论依据,考虑到经济性,电厂、工业锅炉可以添加石英砂、高矾土、石灰石的混合物,使其更好地解决准东煤问题.     

两段式液态排渣气化炉的研制

首先在分析两段式气化炉和液态排渣气化炉优缺点的基础上提出了两段式液态排渣气化炉的设计理念,并给出了该气化炉的炉体结构图;其次,根据结构设计图和相关标准对气化炉的内外筒体不同材质的筒壁厚度进行了计算、分析和对比,选定了筒体的制造材料,同时,根据该气化炉下部燃烧室区域的内壁外表面堆焊层材料的特性要求,分析对比了3种不同堆焊材料的性质,确定了堆焊层的材料;最后,按照相应的制造工艺对该气化炉的炉体进行了制造,并进行了成品检验,其检验结果表明该气化炉研发与制造是成功的.     

新疆准东煤脱钠预处理技术的研究

新疆准东煤是一种典型的高钠煤;电厂燃用此煤种时易使锅炉发生炉膛结渣、水冷壁高温腐蚀和烟道沾污等不利于锅炉安全运行情况。为了解决这种潜在的危险情况,根据准东煤的煤质特性和煤中钠的存在形式,采用阳离子交换树脂作催化剂的方法,对准东煤脱钠提质。在不同的实验条件下对准东煤进行洗涤,确定适宜的洗涤温度和时间。使用灰熔点测量仪和扫描电镜,分析煤样的灰熔融特性及微观结构。研究得出,在80℃时6 h的洗涤条件下脱钠最为适宜,钠的脱除率达到80%以上,煤质特性也因此改善提高。     

变渣皮厚度条件下铜冷却壁应力分布规律及挂渣稳定性

根据热弹性力学理论,建立了渣皮厚度可变的铜冷却壁热-力耦合应力场分布计算模型,从铜冷却壁本体和炉渣-镶砖界面应力分布的角度分析了煤气温度、冷却制度、镶砖材质和炉渣性质等因素对铜冷却壁寿命及挂渣稳定性的影响规律.计算结果表明:煤气温度的升高使铜冷却壁本体应力线性升高,同时挂渣稳定性减弱;铜冷却壁本体应力值及挂渣稳定性均随渣皮厚度增加而呈现先下降后上升的趋势,实际生产中渣皮厚度应维持在30~60 mm之间;冷却水流速的增大会导致铜冷却壁本体应力值小幅上升,但可使挂渣稳定性增强;冷却水温的提升可小幅降低冷却壁本体应力,但会显著降低挂渣稳定性;镶砖热导率的提升和炉渣热膨胀系数的减小均有利于降低铜冷却壁本体应力并增强挂渣稳定性.     

晋城无烟煤流化床气化结渣机理的探索

为探索晋城无烟煤流化床气化结渣的机理,采用化学成分和XRD分析法对晋城无烟煤气化炉渣块和煤灰的化学成分及晶相组成进行了分析,并对煤灰在升温过程中矿物质的演变行为进行了研究.结果表明:晋城无烟煤流化床气化过程中于1 100℃、左右低熔点共融物铁尖晶石(铁铝酸盐)以及钙长石(钙铝硅酸盐)等的形成是引起结渣的主要因素.     

铁基助熔剂对煤的灰熔融特性影响研究

研究选用皖北朱仙庄煤样,利用微机灰熔点测定仪,研究加入不同质量比的助熔剂Fe_2O_3对朱仙庄煤灰熔融性的影响,结合XRD及FTIR对样品的矿物组成进行分析。结果表明,随着助熔剂Fe_2O_3添加量的增加,煤的灰熔点出现先降低后又升高的变化趋势,当Fe_2O_3添加量在3.5%时可使煤样灰熔点降至1228℃;对煤灰的XRD及FTIR图谱分析得知,加入Fe_2O_3助熔剂可生成低温共熔物从而降低了煤灰熔融温度。     

铝钙复合物对福建低灰熔点煤灰的影响

选取龙岩(LY)和上京(SJ)两种福建低灰熔点煤,利用灰熔点测定仪研究氧化铝、氧化钙及铝钙复合物对两种煤灰熔融温度的影响规律.研究结果表明:加入Al_2O_3(4%～18%,质量分数,下同)可以一直提高灰熔点,加入CaO(2%～8%)使灰熔点降低.但LY灰、 SJ灰中添加较多Al_2O_3后再加少量CaO可使灰熔点比对应只加Al_2O_3的高,表现出铝钙协同作用.通过XRD和SEM-EDX分析煤灰在高温下的矿物转化行为、表面微观形貌及化学组成,研究铝钙协同作用对低灰熔点煤的影响规律及其机理.结果发现:加入氧化铝后,煤灰在高温下生成的耐熔矿物莫来石是提高灰熔点的主要因素;加入较高含量的氧化铝和少量的氧化钙后,灰中先生成莫来石矿物,其中的氧化钙则会生成钙长石;在有莫来石存在时,钙长石与莫来石一起导致其熔融温度升高,从而提高灰熔点.     

基于Elman神经网络的烟煤与生物质混烧灰熔点预测

基于实验法测定烟煤与不同生物质混烧灰熔点时存在工作量大、时效性差的问题,通过分析烟煤分别与玉米秸秆和木屑混烧灰的成分,并以灰成分为输入量,建立基于Elman神经网络的灰熔点预测模型。采用Levenberg-Marquardt反向传播算法训练模型,利用残差检验与后验差检验法检验模型预测性能。研究结果表明:玉米秸秆灰、木屑灰分别含有较高的K_2O和CaO,与烟煤灰相比,2种生物质灰的碱性氧化物(Na_2O,K_2O,CaO,MgO)质量分数较高,酸性氧化物(Al_2O_3和SiO_2)质量分数较低;检验结果验证了该模型具有较高的预测精度和较强的泛化能力。     

生物质与煤共燃结渣特性的研究

生物质与煤各自特性的差异以及生物质与煤共燃的过程中发生的复杂反应,现有的煤灰的结渣指标无法准确地预测生物质与煤共燃的结渣倾向.根据模糊数学中的模糊判断理论,利用熔融温度t2、碱酸比B/A、硅铝比S/A、硅比G等多项煤灰结渣指标建立模糊综合评判模型,对生物质与煤共燃的结渣情况做出预测.