高碱煤中碱金属对煤燃烧特性作用的实验研究

摘要

新疆准东地区煤种属于高碱煤(煤中钠≈5％)，对于新疆准东高碱煤来说，赋存在准东煤中的碱金属形态、碱金属如何影响煤种的燃烧特性、沾污结渣特性等对开发、设计燃用准东地区煤种锅炉是极其重要的。本文在实验室规模上，利用高温烧结仪设备，通过添加不同比例NaCl，研究碱金属Na对不同煤种（新疆准东地区煤种#1、#2、#3、非新疆井工煤种#6、#7）燃烧特性的催化反应规律；利用热TGA—DTA热分析测试仪器，通过新疆准东地区的煤种#4、#5及其不同比例混煤的着火性、燃尽性等燃烧特性研究，得到混煤比例不同时的碱金属催化特性。通过对准东煤种#4、#5及不同比例混煤500℃灰成分测试，并利用热力学平衡软件Factsage计算不同温度下混煤灰粘度，通过采用灰熔点测试仪测试准东煤种#4、#5及其不同比例混煤815℃(±10℃)灰熔融温度，得到新疆准东地区混煤沾污结渣基本特性和成因。本文还在3MW热态中试试验平台上，对新疆准东高钠煤(煤种#4、#5、5:5混煤#4:#5)展开实地试烧实验，分析高温受热面的沾污、结渣情况，研究结论如下：
　　添加碱金属盐NaCl后，碱金属Na对准东地区煤种#1～#3、非新疆井工煤种#6、#7的燃烧反应均具有催化作用，尤其在中后期这种作用非常突出。
　　由于准东煤种#5中碱金属含量高，混煤中随着准东煤种#5添加比例的增加，Ti和Tmax降低，燃烧加速剧烈；准东煤种#5掺烧比例与可燃指数 cb、燃尽指数 Hj呈线性关系，钠、钾在煤中的释放因为Cl的存在而更加容易。
　　50%准东煤种#4:#5混煤在炉膛燃烧区域及炉膛高热负荷区域的结渣程度最为严重，其次是准东煤种#5，最后是准东煤种#4，这主要与50%准东煤种#4:#5混煤处于Al2O3-SiO2-CaO三元相图低温共熔区有关。结合准东煤种#5高碱煤的碱金属燃烧催化特性和沾污结渣特性，准东煤种#5高碱煤掺烧在准东煤种#4煤中的比例应该小于40%。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外高碱煤研究手段

1.3 国内外高碱煤燃烧研究现状

1.4 课题任务和内容

1.5 本章小结

第二章 实验仪器及实验方案

2.1 高温烧结实验

2.2 热重分析实验

2.3 Factsage软件原理

2.4 本章小结

第三章 燃烧不同煤种的碱金属催化性研究

3.1 在空气气氛下不同煤种的燃烧实验

3.2 不同煤种在氧气气氛下Na影响燃烧特性的程度

3.3 本章小结

第四章 碱金属对高碱煤及其混煤燃烧作用研究

4.1 新疆准东煤种#4、#5及不同比例混煤的燃烧基础实验研究

4.2 新疆准东煤种#4、#5及不同比例混煤的沾污特性基础实验研究

4.3 本章小结

第五章 高碱煤及其混煤3MW试烧试验研究

5.1 3MW中试试烧试验平台布置

5.2 准东煤种#4、#5及其混煤3MW试烧试验工况

5.3 准东煤种#4、#5及其混煤3MW试烧试验分析

5.4 本章小结

第六章 全文总结及工作展望

6.1 全文总结

6.2 未来工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文