煤燃烧过程中非晶体生成的影响研究

摘要

循环流化床因为其高效低污染等众多优势而应用广泛，在实际应用中，循环流化床由于中温燃烧，导致飞灰含碳量一般较高，造成了能源浪费并且污染环境。已有较多的学者从宏观上研究飞灰含碳量的问题，从微观结构对飞灰内部碳难燃的原因进行剖析的文献却鲜见报道。因此本文从飞灰的微观结构入手，寻找抑制飞灰表面非晶体产生的方法，从而达到促进飞灰内部碳燃烧的效果。 本文针对从某电厂采集的飞灰含碳量高的问题展开分析，首先将飞灰分为不同粒径和不同密度段，研究同一粒径段飞灰不同密度段的含碳量情况及其微观结构形貌特征，研究发现：飞灰中残碳含量随密度变化呈现一定规律，飞灰含碳量随密度增大先升高后下降，在1.85×103-2.15×103 kg/m3密度段飞灰含碳量最高，小密度飞灰和大密度飞灰含碳量差异明显；飞灰中的晶体矿物含量很少且均匀的分布在各个密度段飞灰中，而非晶玻璃相大量的存在于飞灰中；由于非晶玻璃相包裹在残碳上，阻碍了残碳的进一步燃烧。 其次，从非晶玻璃相的生成入手，分密度研究煤燃烧后形成的燃尽灰中非晶体的含量，并且用向脱灰煤中添加不同比例的高岭土的方法来研究其燃尽灰中非晶体生成情况，以此来探究煤燃烧过程中非晶体的生成，结果表明：煤粉中粘土矿物在煤燃烧过程中转化成为飞灰中的非晶玻璃相，随着煤样中高岭土比例的提高，煤样的燃尽灰中非晶体生成量增大。 最后由于循环流化床内环境复杂多变，因此利用正交实验研究了床内温度、氧量、煤样中添加CaO比例及烟气中SO2浓度等因素对燃尽灰中非晶体产生的影响。结果表明：循环流化床内温度、氧量对燃尽灰中非晶体的生成无显著影响，CaO的添加比例及SO2浓度影响燃尽灰中非晶体的生成，CaO的添加抑制了燃尽灰中非晶体的生成。燃煤过程中，CaO与燃尽灰中非晶体的反应和脱硫反应是同时进行的。

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摘 要

ABSTRACT

目 录

第一章 绪论

1.1课题背景及其意义

1.1.1能源与环境的重要性

1.1.2我国的能源与环境现状

1.1.3飞灰残碳含量高的影响

1.2国内外研究现状

1.2.1飞灰含碳量的影响因素

1.2.2宏观降低飞灰含碳量的方法

1.2.3微观上研究煤粉及飞灰的结构与燃烧特性

1.3本文的主要工作

1.4本章小结

第二章 实验系统及研究方法

2.1原料的选取和制备

2.1.1原料的选取

2.1.2飞灰样品的制备

2.1.3 煤样的制备

2.2飞灰中非晶玻璃相含量的测定

2.3实验设备及条件

2.3.1通风柜

2.3.2管式炉

2.3.3恒温水浴锅

2.3.4离心分离器

2.4晶相结构的表征

2.5正交设计

2.5.1正交实验的意义

2.5.2正交实验设计

2.5.3正交设计结果分析

2.6本章小结

第三章 飞灰中晶体矿物及非晶体与残碳分布的关系

3.1飞灰各粒径段各密度段的质量分布及残碳含量分布

3.1.1质量分布

3.1.2残碳含量分布

3.2飞灰中晶体矿物及非晶玻璃相的组成、含量和形貌

3.2.1飞灰中晶体矿物及非晶玻璃相的组成

3.2.2飞灰中晶体矿物及非晶玻璃相含量

3.2.3飞灰的微观形貌

3.2.4研磨后飞灰碳分布

3.3 本章小结

第四章 煤中粘土矿物对非晶体的生成的影响

4.1分密度研究煤样及其燃尽灰中非晶玻璃相的情况

4.1.1各密度段煤样燃尽灰的组成

4.1.2各密度段煤粉燃尽灰中的晶体及非晶体生成情况

4.2高岭土掺混比对燃尽灰非晶体生成的影响

4.2.1高岭土掺混比对煤燃烧失重的影响

4.2.2高岭土掺混比对煤燃烧生成非晶体及其含量的影响

4.3本章小结

第五章燃烧环境对非晶生成的影响

5.1温度、氧量和氧化钙含量对非晶体生成的影响

5.1.1正交实验方案设计

5.1.2正交实验结果分析

5.2氧化钙对燃尽灰非晶体生成的抑制作用

5.2.1氧化钙掺混比对煤燃烧失重的影响

5.2.2氧化钙掺混比对煤燃烧生成非晶体及其含量的影响

5.2.3氧化钙与高岭土掺混比小于1:1煤燃烧失重及非晶体产生情况

5.3 烟气中二氧化硫浓度对非晶体生成的影响

5.4本章小结

第六章研究结论与展望

6.1研究结论

6.2工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文