高碱煤燃烧特性实验研究

摘要

新疆准东地区煤炭资源储量丰富,是我国重要的电力能源建设基地。然而,由于煤中碱金属含量过高,在燃用时受热面存在严重的积结渣现象,极大地限制了准东煤的大规模利用。因此,需要对准东煤的燃烧特性及煤灰行为展开研究,为开发适用于燃烧准东煤的锅炉技术提供一定的理论基础和数据支持。本文在实验室的规模上,利用高温烧结点试验仪、高温电阻炉等设备对准东煤的燃烧和煤灰性质进行了实验研究。研究结果如下:
　　准东煤高挥发分、低灰分以及高碱金属含量等突出的煤质特性使其具有良好的燃烧性能。在空气条件下的着火温度特征点为300℃,燃烧过程中的平均体积变化速率高于准南、柳黄沟、神华和内蒙泥煤等四种对比煤种,表明准东煤的平均燃烧速率相对较快。在氧气条件下,着火温度为298℃,低于四种对比煤种。在灰行为的实验研究中,准东煤灰发生初始熔融行为的温度为770℃,半熔融态渣量24％,同时,本文采用综合结渣指数R来判别煤灰的结渣倾向,R是通过对软化温度、碱酸比、硅比等判别指数加权求得,因而提高了判别的准确性。计算结果表明,准东煤灰的综合结渣指数R为7.01,远远高于四种对比煤灰;随着制灰温度的升高,准东煤灰的结渣倾向有降低的趋势,发生初始熔融行为的温度由700℃升高到770℃,半熔融态灰渣量(其定义为灰柱处于开始收缩时的温度至收缩速率趋于稳定时的温度之间的状态)由38%降低到24%,综合结渣指数则由7.35降低到7.01。在煤灰对不同材料界面的湿润性和侵蚀性实验中发现,在相同的温度下,煤灰在奥氏体钢表面的接触角和界面张力低于其在镀镍钢材料表面相应的数值,而粘附功则高于后者,1270℃时,煤灰与镀镍钢间的界面张力为104.52mN/m,比其与奥氏体钢间的界面张力高出6倍多;而在1260℃时,在镀镍钢表面的粘附功为519.50 J/m2,比其在奥氏体钢表面的粘附功低了近20%,这表明对材料表面进行镀镍的处理可以降低煤灰在其表面上的沉积和结渣能力。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外高碱煤燃烧特性及灰污行为研究现状

1.3本课题主要研究内容及目的

1.4 本章小结

第二章 实验方案与设备

2.1 实验煤种的选取及煤质分析

2.2 实验方案

2.3 实验试样的制备及数据处理方法

2.4 本章小结

第三章 高碱煤在空气和O2气氛下燃烧实验研究

3.1 高碱煤空气气氛下的燃烧实验

3.2高碱煤O2气氛下着火实验

3.3 本章小结

第四章 高碱煤灰熔融行为特性实验研究

4.1 煤灰熔融特性实验

4.2 煤灰对不同材料界面的湿润性实验研究

4.3煤灰对不同材料界面的侵蚀性实验研究

4.4 本章小结

第五章 全文总结及工作展望

5.1 全文总结

5.2 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