煤灰成分对其黏度影响的试验研究

通过对同一勘探区、同一煤种的不同层位及不同煤灰样品进行化学组成分析和灰黏度试验,研究了其煤灰组成中的各成分含量对其黏度的影响,指出煤灰黏度是动力用煤和气化用煤的重要指标,而煤灰黏度的大小与煤灰中的化学成分有着十分密切的关系。     

煤灰熔融性的影响因素及其调控

综述了煤灰熔融性的影响因素及国内外研究进展。从定性和定量两个方面对煤灰化学组成与煤灰熔融性的关系进行了概述。总结了煤灰中典型的耐熔矿物质和助熔矿物质,并分析了其在受热过程中的演变规律。结合实例,简述了配煤、添加助剂两种调控煤灰熔融性的方法;揭示了反应气氛、压力对煤灰熔融性的影响。在分析讨论的基础上为气化、燃烧设备排渣工艺的优化以及煤种适用范围的扩大提出了建议。     

煤泥对煤灰熔融特性的影响及机理研究

煤泥是洗煤过程中产生的一种废弃物,以煤泥为添加剂分别加入到低灰熔点的神木西沟煤和神木河畔煤中,利用X射线衍射和电镜扫描分析了添加煤泥的煤灰在不同温度下矿物组成的变化,初步探讨了煤泥对煤灰熔融特性的影响机理。实验结果表明,煤泥可以有效改善煤灰熔融特性,提高低灰熔点煤的灰熔点。     

煤灰和熔渣的熔融特性和黏温特性比较

利用灰熔点测定仪和高温旋转黏度计,研究了鲍店煤和混配煤的两种煤灰和经气化炉高温熔融后熔渣的熔融特性和黏温特性。在高温条件下,煤灰和熔渣的黏度变化规律相似;根据煤灰和熔渣的组成及其在Al2O3-SiO2-CaO-FeO四元相图中的位置和在临界黏度附近矿物质的变化规律,分析了煤灰和熔渣熔融特性和黏温特性差异的原因,分析结果与实验结果吻合良好。     

中国典型煤种煤焦水蒸气气化反应特性研究

研究了5种典型煤种在1 100～1 400 ℃范围内的煤焦水蒸气气化反应特性,并利用未反应碳缩合模型进行数值模拟.实验与计算结果表明,在煤焦水蒸气气化反应过程中,随着温度的升高,气化反应控制步骤逐渐由化学反应动力学控制过渡到扩散控制;在高温条件下,高灰熔点煤与低灰熔点煤的气化反应特性有所不同,这与高温下低灰熔点煤灰发生熔融、灰层阻力增大有关.未反应碳缩核模型的计算值与实验值吻合较好.     

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℃)。     

利用X射线衍射仪(XRD)分析高温煤灰熔融机理

选择3种不同灰熔融温度的煤,在弱还原性气氛下,利用XRD考察不同加热温度下煤灰熔融过程中的矿物演变过程,并对煤灰的熔融机理进行探讨。结果表明:3种煤中的晶体矿物主要有高岭石、石英、方解石、石膏和黄铁矿等,煤中高岭石和石英的含量与煤灰熔融温度成正相关影响。煤中方解石、黄铁矿和石膏含量与煤灰熔融温度成负相关影响。815℃煤灰中晶体矿物主要为石英、硬石膏和赤铁矿等。随着加热温度的升高,煤灰中石英、硬石膏等结晶矿物含量逐渐减少,生成新的矿物。莫来石的生成是导致煤灰熔融温度高的主要原因。低灰熔融煤灰在加热过程中,1 100℃时少量铁钙辉石的生成起到了降低煤灰熔融的作用。     

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.     

高碱煤自身灰捕捉碱金属特性的实验与量化

基于高碱煤自身灰能够捕捉煤中碱金属这一行为特性,模拟实验探究自身灰与高碱煤反应过程的元素迁移及物相变化,结合量子化学计算对煤灰反应矿物质钠长石的反应活性进行研究,进而为实际工业锅炉燃煤控制与改善提供理论指导。结果表明:自身灰对于高碱煤中碱金属元素具有良好的捕捉效果,利用自身灰解决高碱煤沾污结渣问题具有较高的可行性;自身灰捕捉高碱煤中的Na元素主要赋存于霞石、钠长石等矿物质中,不同温度条件下,Na元素的迁移特性不同;煤灰矿物质钠长石的反应活性较高,易与亲电体系反应,其最高占据轨道几乎完全是由氧原子的2p轨道组成,Al-O键的键长较长,更容易发生断裂参与体系成键。     

弱还原气氛下淮南煤灰矿物质特性研究

对淮南煤在弱还原气氛下的矿物质特性进行实验研究,用X-射线衍射和红外光谱分析不同温度下煤灰矿物组成变化。结果表明：淮南煤中主要晶体矿物有高岭石、石英、方解石、黄铁矿等,高岭石类矿物含量越高,煤灰熔点越高;方解石和黄铁矿含量越高,煤灰熔点越低。煤灰中主要晶体矿物有石英、硬石膏、赤铁矿等,硬石膏和赤铁矿含量越高煤灰熔点越低。随着温度的升高,煤灰中石英、硬石膏、赤铁矿等结晶矿物含量逐渐减少,生成新的矿物质,莫来石的生成是导致淮南煤灰熔点高的主要原因,钙长石起到降低灰熔点的作用。     

气化过程熔渣形成机理、流变特性及传热过程研究年度科技报告

我国能源资源有两个特点,一是油气资源匮乏,煤炭相对丰富,二是人均占有量不足。面对日趋复杂的国际政治、经济形势,我国的能源战略需求必须符合国情,为此国家确定的能源战略是"节能优先,立足国内,煤为基础,多元发展"。可以预见,在未来几十年内,煤炭在能源结构中仍将占主导地位,它是我国战略上最安全和最可靠的能源资源。通过发展大规模煤气化技术,清洁高效地利用煤炭资源对保障国家能源战略安全具有重要意义。大规模高效清洁煤气化是支撑相关产业发展的核心技术。大规模高效煤气化技术是发展煤基化学品生产、煤基液体燃料(合成油品、甲醇、二甲醚等)、合成天然气(SNG)、IGCC发电、制氢、燃料电池、直接还原炼铁及多联产系统等过程工业的基础,是这些行业的公共技术、关键技术和龙头技术。气流床气化技术是洁净煤技术的主要发展方向,其中原料适应更广泛、操作更灵活的冷壁式气化炉开发迫切需要研究高温、还原性气氛下熔渣形成机理、流变特性及传热规律。气化反应生成的熔渣大部分沉积在气化炉内壁上形成一流动渣层,沿壁面流出气化室。固态熔渣和流动态熔渣从矿物组成、内部结构等方面存在极大差别,对燃烧过程固态熔渣特性已有广泛研究,而对气化过程还原性气氛下熔渣特性研究几乎处于空白。研究流动态下熔渣形成机理、沉积规律、熔渣分布和传热引起的相变过程,对掌握气流床气化炉特别是冷壁式气化炉工程放大依据、确保气化炉安全长周期运行有重要意义。该课题总体目标是研究高温、高压和还原性气氛下熔渣的形成机理、流动特性与传热过程规律,为冷壁式气化炉的设计和优化提供理论依据,拟研究的关键问题包括:研究水冷壁表面熔渣流动行为和相变规律,建立传热模型;高温还原气氛下灰渣的化学组成和矿物组成的变化规律;探索灰渣矿物质组成与其流变特性和熔融特性之间的对应关系等;研究多原料共气化灰渣的化学组成和矿物组成,探索含钒、镍等金属氧化物灰渣的熔融特性和粘度变化规律,以确定合理的共气化混合比例和反应温度;研究不同煤种混合气化时,煤灰组成对熔渣特性的影响机理,建立混煤灰熔点预测模型,确定合理的煤混配比例。通过本课题掌握气流床气化炉水冷壁衬里表面的熔渣沉积、流动、相变和传热规律以及掌握熔渣粘温特性和熔融特性等理化性质等,为已开车运行气流床气化装置的长周期稳定高效运行条件优化提供理论指导,也为开发和优化自主知识产权的气流床气化技术提供了坚实的理论基础。     

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．     

添加剂对准东煤灰熔融特性影响的研究

以四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,添加适量的氧化物添加剂可以提高煤灰的熔融温度,实验中神华煤添加5%的CaO,5% Al₂O₃的可以显著的提高煤灰熔融温度。研究结果为准东煤在实际工业应用提供理论依据。     

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.     

灰化方式和温度对新疆高碱煤灰理化特性的影响

为研究灰化方式和温度对新疆高碱煤灰理化特性的影响,对新疆准东煤分别利用等离子低温灰化方式和传统缓慢制灰方式制灰,使用X射线荧光光谱仪、电子扫描显微镜与能谱分析、X射线衍射仪等手段分析研究了灰样的微观形貌、组分和灰中矿物质的演变规律。实验结果表明:灰化方式不同时灰中元素含量和矿物质种类有较大差异,等离子低温灰中矿物质种类较多,不同煤种低温灰中钠的赋存形态存在差异;灰化温度升高,钠和氯元素相对含量减少,释放速率主要与钠和氯赋存的矿物质种类有关;随温度升高灰中矿物质主要变化是CaCO_3的分解和CaSO_4的生成,天池灰中Na_2SO_4特征峰在815℃消失,一部分钠以硫酸盐的形式释放到烟气中,而另一部分生成新的含钠组分;对于准东煤这种高碱金属燃料,现有国标缓慢灰化法制灰会造成灰中碱金属的大量释放及矿物质种类发生变化。为确保碱金属测量的准确性,建议在采取常规制灰方式的同时采用等离子低温灰化方法进行对比研究。     

高炉熔渣中煤-CO2气化反应性的实验研究

利用STA409PC综合热分析仪以等温热重法对高炉熔渣中煤焦-CO2气化反应性进行了研究,主要考察了渣煤比、气化反应温度和煤种对气化反应的影响,并用反应速率方程法对其动力学参数进行求算.实验结果表明:煤焦的碳转化率、气化反应速率与渣煤比正相关;在煤焦的气化反应中,高炉熔渣具有一定的促进作用;在1673K以下,煤焦的碳转化率、气化反应速率峰值随温度的升高而上升,而当温度高于1673K后,煤焦的碳转化率、气化反应速率峰值随温度的上升呈现下降的趋势;不同煤种,其气化反应性有很大的差异,大同煤的气化反应性要好于阜新煤和焦炭;不同条件下,煤焦的气化反应动力学参数具有很大的差异,焦炭的表观活化能和指前因子随渣煤比的增大而升高,阜新煤的表观活化能和指前因子随渣煤比的增加先降低、后升高.     

典型煤种的二氧化碳气化特性研究

利用非等温热重分析对3种典型煤种二氧化碳气化的反应动力学进行了研究.探讨了典型煤种二氧化碳气化活化能及特征温度变化情况,运用Doyle 近似函数和Coats-Redfem近似函数计算了反应动力学参数,并对3种煤二氧化碳气化特性进行了分析,获得了3种典型煤种二氧化碳气化反应动力学方程.     

煤灰化学组成与煤灰熔融温度关系的探讨

煤灰化学组成是影响煤灰熔融温度的关键因素。煤灰中各化学组成随着含量升高多数使煤灰熔融温度先降低后升高,一些低含量煤灰化学组成对煤灰熔融温度也有较大影响。增加煤质数据积累量、全面考虑影响煤灰熔融温度的因素、提高化学组成测量的精确度再利用多次优化拟合可以获得准确度高、适用性好的回归公式。     

煤灰沉积及新型判定指数

基于煤燃烧过程中矿物质蒸发、凝聚和沉积的机理，在理论和实验上对三种不同结渣和沾污特性的煤进行了研究；综合煤的化学组成和锅炉燃烧运行工况对煤灰沉积特性的影响，提出了一种新的结渣和沾污判定指数。     

若干典型煤灰样烧结熔融特性研究

为了进一步认识灰渣的沾污结渣特性,对不同灰熔点的六种煤灰样的烧结熔融特性展开试验研究.通过烧结率变化规律、X射线衍射仪(XRD)物相分析、微观扫描电镜(SEM)和电子探针分析,研究煤灰样烧结熔融特性及其差异原因.结果表明,煤灰的强烧结性主要是因为较多低灰熔点的钠钾复合化合物等生成,而弱烧结性煤灰中含有大量高熔点物相.特别需要指出的是,灰熔点低的煤其烧结性未必强,而灰熔点高的煤其烧结性未必弱,关键取决于其反应生成的物相及其特性.