准东煤掺烧油页岩后矿物质的转化迁移

研究准东煤和油页岩混合燃料在100 MW锅炉燃烧过程中的矿物质演变规律,解决火力发电厂大比例和大规模掺烧准东煤引起的沾污和结渣问题。对现场试验收集的入炉煤、飞灰和炉渣样品进行化学分步萃取、XRD、灰成分等分析。结果表明,在100 MW机组锅炉燃用准东煤掺混15%油页岩的混合燃料,油页岩灰分中镶嵌或者包裹的可燃物燃烧后,炉渣将形成多孔和酥松形态,从炉渣的结构方面缓解准东煤引起的炉膛结渣问题。掺混15%油页岩后,燃烧过程中碱金属和碱土金属基本不挥发,炉渣中Na_2O、MgO、CaO和SO_3的含量较准东煤分别降低了2.07%、3.42%、15.08%和10.5%;飞灰中Na_2O、MgO、CaO和SO_3的含量也较准东煤明显下降。同时炉渣和飞灰中的钠主要为钠长石,钾在掺烧前后都以KAl_2(Si_3Al)O_(10)(OH)_2存在。在炉膛中碱土金属的碳酸盐和硫酸盐分解后,大部分转化为钙黄长石。油页岩通过降低碱金属和碱土金属含量及改变其存在形态,解决了准东煤引起的炉膛结渣和受热面沾污的问题。     

试论电站煤粉锅炉混煤结渣性能变化

本文主要内容是从电站煤粉锅炉参烧强结渣性煤,在煤质与灰分成分测量与分析的基础上,根据工程上动力用煤配煤原则,并结合锅炉炉膛热力计算与2台锅炉的设计特点,分析预测了不同掺混比的混煤煤质主要结渣指标与程度,得到2台锅炉掺烧强结渣煤的合理比例。     

浅谈降低锅炉炉渣飞灰含碳量措施

炉渣飞灰含碳量一直为影响锅炉效率的重要因素之一,也是锅炉运行调整中的难点。该文研究锅炉炉渣飞灰含碳量高低对锅炉燃烧效率的影响,剖析其影响因素,探索降低锅炉炉渣飞灰含碳量的有效措施,并通过对600MW超临界锅炉实践,发现影响锅炉炉渣飞灰含碳量的6个主要因素:一次风压、煤粉分离器调整、配煤掺烧、磨组运行情况、配风方式和磨煤机调整。在实践过程中通过运行分析探索出一系列有效措施,譬如,对几台磨煤机煤粉分离器进行优化,加强一次风压调整跟踪管理,合理控制不同煤种的掺烧配比,对运行磨组匹配优化。在保证安全的情况下,积极、主动地探索提高锅炉效率措施,实现了可观的经济效益。     

涡耗散模型和混合分数模型模拟锅炉煤粉掺烧污泥过程的适应性

分别使用组分输运涡耗散模型(EDM)和混合分数PDF模型,对1台100 MW四角切圆锅炉燃烧煤粉和掺烧污泥时,进行炉内流动、燃烧和污染物NOx排放数值模拟研究。研究结果表明:2种模型均能较好地模拟单煤燃烧时炉膛内部温度场和速度场;模拟烟气组分O2和CO2体积分数相接近,均较符合实际情况;EDM方法能较好地模拟水分吸热对炉膛燃烧的影响,在锅炉掺烧不同含水率污泥的燃烧数值模拟方面相比PDF模型更加合理;对比实际锅炉掺烧含水率为56%的不同配比污泥,模拟结果与现场试验结果相符,表明EDM能合理地模拟不同比例的高水分污泥的掺混燃烧。     

典型煤种结渣的数值模拟研究

建立了与气固两相流动燃烧模型相耦合的飞灰沉积模型.对一台四角切圆锅炉燃用2种典型煤种（神木煤和淄博煤）时的结渣特性进行了数值模拟,对比了不同的颗粒黏度计算模型,预测了炉膛内不同位置的飞灰沉积量和厚度.模拟结果显示,前墙20～25 m高度附近结渣最严重,燃用神木煤时结渣比淄博煤更多.通过分析认为,采取合理工况,掺烧结渣倾向低的煤种可以有效减轻结渣.     

天富南热电2×125M W锅炉结焦与燃煤掺烧分析

准东煤由于其煤质所具有的碱金属含量高、易结焦的特殊性,给锅炉的安全运行带来巨大的危害,如何在燃用准东煤情况下即不使锅炉结焦又能充分利用准东煤,各类型锅炉应该通过设计、技改、配煤等方法进行掺烧比例试验,为锅炉稳定、安全、经济运行提供适用依据。     

600MW机组锅炉配煤掺烧及燃烧调整

该文介绍了本厂600 MW机组锅炉面对燃煤煤质偏离设计煤种,如何做好配煤掺烧以及拓宽锅炉对煤种的适应范围,探讨设计燃烧烟煤的煤粉锅炉掺烧印尼煤的可行性,最终为了确保安全的基础上,降低燃料成本,以适应市场的需要,发展生产.     

煤与生物质掺混燃烧特性

为实现能源高效清洁利用,利用热重分析法分别研究不同煤(兰炭、大同无烟煤)和生物质(稻壳、烟梗和玉米芯)以及二者混燃性能,分析生物质掺混种类、水洗预处理、掺混比例和升温速率对煤与生物质掺烧的着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性以及动力学特性的影响。结果表明:相比于煤单独燃烧,生物质与煤掺烧的着火温度和燃尽温度降低,煤的燃烧性能有所改善;预处理使燃烧曲线向高温区偏移,碱金属元素对燃料热解燃烧存在催化作用;随着稻壳掺混比例的提高,煤与生物质掺烧特性得到进一步提升,混合燃料反应活化能降低;提高升温速率,兰炭与稻壳燃烧曲线向高温区移动,综合燃烧特性指数增大,混合燃料反应活化能进一步减小;30%稻壳和70%兰炭混合燃料在升温速率20℃/min下燃烧产生协同效应。实验结果为煤和生物质在火力发电行业的应用提供参考和理论依据。     

涂层对燃用准东煤锅炉受热面沾污特性的影响

新疆准东煤的强沾污结渣特性严重制约和影响了锅炉的安全稳定运行,采用锅炉受热面表面涂层是降低准东煤沾污的有效手段之一。为此,在一维沉降炉试验台上重点研究了烟气温度、涂层材料对受热面管沾污、传热特性的影响规律。研究结果表明:涂层可减缓准东煤灰在受热面表面上的沾污速率,减低灰污阻力系数。实验采用涂层A、涂层B和光管相比,750℃时,其沾污系数分别降低19.6%和7.1%;850℃时,其沾污系数分别降低24.73%和10.22%;950℃时,其沾污系数分别降低21.84%和34.29%。通过对沾污层灰样的分析测试,涂层材料对沾污层组份无明显影响,表明涂层对减缓沾污的效果以物理作用为主。     

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。     

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.     

硒元素在低热值电厂燃烧残余物中的分布与环境贡献

对煤泥、煤矸石低热值电厂的不同燃料、除尘器飞灰及渣中痕量元素硒进行研究。化学分析表明,硒在颗粒较粗的除尘器飞灰中亏损,而在细颗粒飞灰中显著富集.粗、细飞灰含硒量的差异与飞灰的颗粒大小和形态有关,细小飞灰中存在较大比例的蜂窝状结构,增加了比表面积,吸附能力显著提高.由于锅炉构造和燃烧特征不同,与煤粉炉相比,循环流化床锅炉底渣中硒的亏损更加强烈.通过物质平衡计算,燃烧后的硒近80%～90%存在于除尘器飞灰当中;6.60%～15.23%的硒随气流和烟气细飞灰直接排放入大气;渣中硒含量较低,对于环境的影响很小.脱硫剂石灰粉的使用,在燃烧过程中产生的CaO不仅吸收了SO2还可与高温产生的SeO2气体进行反应,将大部分硒捕获在除尘器飞灰中,降低了硒的挥发性.然而排放入大气的硒活性最高,随着电厂的运行,排放量亦将非常显著,应进一步加以控制.     

气化灰渣的理化性质及其对石油焦/CO2气化反应特性的影响

采用XRF、XRD和SEM/EDS等分析手段对神华煤气化灰渣的理化性质进行了表征,并考察了气化灰渣对金山石油焦/CO2气化反应活性的影响。结果表明:炉底灰渣和炉顶飞灰的灰分质量分数分别为78.39%和62.71%;炉底灰渣中Ca和Fe的质量分数较炉顶飞灰高,而炉顶飞灰中Si和Al的质量分数则比炉底灰渣高;气化灰渣中的矿物质主要以对气化反应无催化活性的惰性物质形态存在,炉底灰渣中对含碳物料气化反应有催化作用的主要是少量的硫酸钙、氧化铁和钾芒硝(K3Na(SO4)2),而炉顶飞灰中则是少量的硫酸钙;随着气化灰渣添加量的增加,石油焦催化气化反应速率达到最大值时所对应的转化率逐渐减小。当气化灰渣的添加量为5%~30%时,石油焦的气化活性提高了2~7倍,其中炉底灰渣的催化活性稍优于炉顶飞灰。     

钙硅氧化物的质量比对10%Al2 O3高炉渣--尾矿--粉煤灰微晶玻璃性能的影响

利用高炉渣、尾矿和粉煤灰各自成分特点,在未添加任何晶核剂和其他化学试剂条件下,使用烧结法制得了不同CaO/SiO2质量比的10%Al2 O3(质量分数)矿渣微晶玻璃.通过差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜等分析手段,分析了CaO/SiO2质量比和析晶温度对高炉渣-尾矿-粉煤灰微晶玻璃样品的晶相变化规律、析晶行为和主要力学性能的影响.随着CaO/SiO2质量比增大,析晶活化能不断减小,Si-O四面体连接强度下降,质点移动加强,各组开始析晶温度和晶化温度逐渐减小.当玻璃样品中钙硅氧化物的质量比为0.4时,分别在886℃和982℃形核、析晶保温1 h 后,可以得到抗折强度103.59 MPa、显微硬度5.3 GPa、耐酸性0.25%(质量损失率)、耐碱性小于0.1%,主晶相为透辉石的最佳力学性能的微晶玻璃样品.     

中国煤种成分对电除尘器性能影响及电除尘器适应性评价

 在分析国内122种煤种的煤、飞灰样成分含量分布的基础上,研究了煤、飞灰成分对电除尘器性能的影响,提出了电除尘器对国内煤种除尘性能的评价方法,并作出评价,最后分析了电除尘器对国内煤种的适应性。结果表明：煤、飞灰成分中的收到基硫份（Sar）、Na2O、Fe2O3、Al2O3及SiO2对电除尘器性能影响很大,其中Sar、Na2O、Fe2O3对除尘性能起着有利的影响,Al2O3及SiO2对除尘性能则起着不利的影响。而且对除尘性能的影响是煤、飞灰成分综合作用的结果。高Sar煤时,Sar对电除尘器的性能起着主导的作用,而低Sar煤时,Sar的影响相对减弱,主要取决于飞灰中的碱性氧化物的含量、烟气中水的含量及烟气温度。国内煤种可以采用电除尘器除尘的煤种数量占全部总数量的97.54%,在排放标准已提高的今天,电除尘器仍有着广泛的适应性。国内少数燃煤电厂电除尘器性能不能满足要求的主要原因不是电除尘器的适应性有问题,而是煤种改变或电场数量偏少、比集尘面积偏小造成的。     

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。     

高铝粉煤灰拜耳法溶出渣碱回收

针对高铝粉煤灰拜耳法溶出渣进行了脱碱工艺研究,考察了［n(C)/n(S)］(CaO与SiO₂物质的量比)、反应温度、反应时间、液固比及体系碱浓度等对脱碱的影响,同时考察了脱碱过程对氧化铝溶出率的影响.结果表明:添加石灰的方式可以实现高铝粉煤灰拜耳法溶出渣中氧化钠的脱除,并回收部分氧化铝;反应温度对氧化钠和氧化铝回收率均造成显著影响,而［n(C)/n(S)］仅对氧化钠的溶出率影响较大;在温度260℃、氧化钠质量浓度小于80g/L、液固比4、［n(C)/n(S)］为1.8、反应时间2h条件下,脱碱率为91.2%,氧化铝回收率为28.0%;拜耳渣脱碱过程物相由水合铝硅酸钠向水化石榴石及铁水化石榴石转变.     

不同碱当量、粉煤灰和矿渣掺量对碱激发粉煤灰-矿渣地聚物力学性能及微观结构的影响

粉煤灰、矿渣复配组成碱激发复合水泥可以改善单一组分碱激发水泥的性能劣势。为了研究不同碱当量、不同粉煤灰和矿渣掺量对碱激发粉煤灰-矿渣砂浆力学性能、干燥收缩及微观结构特性的影响,采用抗压、抗折强度试验、吸水率试验、干燥收缩试验、微观扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)及傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer, FTIR)试验进行表征。结果表明:3、7、28 d龄期时,随着碱当量和矿渣掺量增加,粉煤灰-矿渣砂浆抗压、抗折强度呈逐渐增加趋势,吸水率和干燥收缩率呈逐渐下降趋势。其中龄期为28 d,碱当量为6%、矿渣掺量为100%时,碱激发粉煤灰-矿渣砂浆抗压强度达到峰值110.84 MPa,抗折强度达到峰值10.77 MPa,吸水率最小,为1.2%,与4%的粉煤灰-矿渣砂浆相比,碱当量为6%的砂浆干燥收缩率均减少10%以上。由微观分析知,粉煤灰-矿渣砂浆在碱激发作用下水化产物主要为铝硅酸盐凝胶和水化硅酸钙凝胶,粉煤灰掺量越大,凝胶结晶度越低。碱当量越大,体系水化产物数量越多,结构越密实。     

CaO-SiO_2-Na_2O-CaF_2-Al_2O_3-MgO渣系的粘度和结晶温度

采用CaOSiO2Na2OCaF2Al2O3MgO渣系,用差热分析仪测定熔渣的结晶温度,用粘度测定仪测定熔渣的粘度,研究结晶温度和粘度与碱度、w(Na2CO3)、w(CaF2)、w(Al2O3)和w(MgO)之间的关系,并得到相应的回归方程·利用这两个回归方程,可以预测连铸保护渣的结晶性能和粘性特征·化学成分通过改变粘度,来影响晶核形成速度和晶体成长速度,从而决定了熔渣的结晶性能·结晶温度随着粘度的减小而升高·渣系中只有MgO可以在减小粘度的同时降低结晶温度     

Geochemical characteristics of Jurassic coal and significance for the evolution of the environment, Yanqi Basin, China

The Mesozoic strata of the Yanqi Basin consists of coarse debris with coal beds, characterized by the developments of coal seams of the Jurassic sediments whose main petrologic contents are glutenite, fine sandstone, mudstone, carbonaceous shale and coal. Based on the analyses of the minerals, trace elements and REEs, we try to find geochemical characteristics of the coal seam formation process. The analysis results indicate that the contents of ash and sulfur are low while the content of phosphor is comparatively high, and that the specific value of Al2O3/SiO2 is relatively high and that of （Al2O3+SiO2）／（Fe2O3+CaO+MgO） is near 1. All these results indicate that the coal seams are formed in the relatively deep marsh, which is favorable for the evolvement of hydrocarbon at the diagenesis stage.