准东煤燃烧过程中的沾污结渣特征实验研究

摘要

准东地区预测煤炭储量达3900亿吨，是新疆煤炭资源最为富集的区域。新疆特殊的地理位置以及现有的运输条件决定了准东煤就地应用于电厂锅炉具有得天独厚的优势，然而准东煤的强结渣倾向极大地限制了其在电厂锅炉中的燃用。为解决这一矛盾，揭示其沾污结渣过程，本文针对准东煤的结渣沾污特性进行了详细研究。
　　基于低温灰矿物质定量熔融热分析法，计算获得了五彩湾（WCW）、乌东（WD）、天池能源（TC）和天池能源脱Na煤（TCTN）四种典型准东煤低温灰（LTA）的熔融曲线，与常规灰熔点测定方法相比，高钠煤开始熔融的温度比变形温度（DT）低150℃，温度达到DT时就已熔融近50％；低钠煤则低200℃，其中的TCTN-LTA则更是在温度未达到DT就已熔融40%，MQTA熔融曲线更好地反映了准东煤灰熔融变化规律。
　　利用一维炉燃烧试验台架在不同入炉热量及风量下对四种煤燃烧及结渣特性进行了实验研究，研究结果表明：四种煤都为易燃尽煤种，WCW、TC两种高钠煤在4、6级渣棒上的沉积渣样呈黑亮油膜状，严重结渣，TCTN煤熔融程度中等，WD煤结渣较弱。灰渣元素分析得出Ca、Na、Fe、S是造成准东煤沾污结渣的主要成分，且更易富集在6级（800℃左右）细灰中；Al的熔点高，降低准东煤的结渣倾向。在炉膛出口氧量为2.5%时钠更多地与Ca、Al、Si共存形成流动状长石类矿物，低钠煤烧结颗粒多为Al、Si的富集，粘结性弱。
　　电厂灰渣研究表明Na在中温对流受热面（700℃左右）上富集最多，且灰块中富集多于浮灰。XRD分析表明高温区（炉膛及高温过热器部位）灰渣中Ca多以斜长石和钙长石等形式存在，中低温受热面部位灰样中 Ca则都以 CaSO4形式存在；高温区Na多以斜长石和钾钠铝硅酸盐形式出现，中低温受热面灰样则以钠铁硫酸盐和钠镁铁硫酸盐形式存在，温度对钠和钙在灰渣中的富集形式影响明显。ESEM-EDX分析进一步验证补充了灰渣中的矿物组分，Na2SO4、钠长石、CaSO4、钙长石、钠铁硫酸盐和斜长石等低熔点矿物组分多以流动状出现，莫来石、石英等高熔点组分则多以致密态或球体存在，富钠富钙组分在准东煤结渣的形成和成长过程中起关键作用。

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1 绪论

1.1 新疆煤炭资源

1.2 准东煤概述

1.3 国内外研究现状

1.4 课题研究意义

1.5 本文的主要研究内容

2 准东煤灰熔融特性预测

2.1 准东煤灰熔融温度与结渣特性的耦合性

2.2 MQTA对准东煤熔融过程的计算

2.3 本章小结

3 准东煤一维炉燃烧试验

3.1 试验台架及方法

3.2 准东煤燃烧及结渣特性分析

3.3 一维炉渣样的化学及矿物组分

3.4 一维炉渣样的微区特征

3.5 本章小结

4 燃用准东煤电厂灰渣特征

4.1 电厂灰渣样品采集

4.2 渣样化学及矿物组成分析

4.3 典型灰渣样微区特征分析

4.4 沾污结渣机理分析

4.5 本章小结

5 全文总结及展望

5.1 全文总结

5.2 进一步工作及建议

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表论文目录