准东煤燃烧过程及粘污积灰机理研究

摘要

对四种新疆煤采用三步化学提取实验（蒸馏水洗、醋酸铵洗、稀盐酸洗）以分析其碱金属赋存特性，并对水溶的阴离子进行了离子色谱分析。同时分别检测了在不同温度、不同停留时间下的准东煤灰的碱金属量，并用Factsage软件模拟该煤灰中碱金属的析出形式。结果表明，煤中的钠主要是水溶钠，钾主要以不可溶钾存在，水溶碱金属主要以水合离子形式的氯化物存在。准东煤中碱金属在400～600℃析出最快，主要是水溶态碱金属的释放，碱金属的释放主要发生在燃烧后期。灰中碱金属在高温下会与烟气中的成分发生反应，主要产物是氯化物以及氢氧化物。在700℃钠对准东煤中低温共融物的形成有很大贡献。
　　为了探究积灰中的矿物质成分，对准东煤进行了富钠烧结实验研究。选取400℃以下制取的低温煤灰，以碳酸钠作为添加剂，将两者磨至74μm以下并充分混合，分别在850、1000、1150℃下烧结。利用Factsage软件与实验结果进行对比，最后探究了准东煤加硫情况下碱金属的迁移规律。结果表明，在富钠情况下，准东煤灰容易形成碱金属的硫酸盐及硅铝酸盐。温度越高越有利于碱金属硅铝酸盐的生成。而硫的添加在1000℃以下有利于钠固定到灰中，但对于1000℃以上气相碱金属的成分没有影响。
　　对准东煤在气化及热解条件后的残留固体进行三步化学提取实验（蒸馏水洗、醋酸铵洗、稀盐酸洗），以分析准东煤中不同形态的碱金属分别在热解、气化条件下的迁移规律。结果表明，热解过程中水溶钠及有机钾明显减少，并在400～800℃部分水溶钠可能下稀盐酸溶钠发生了转化。在气化过程中，水溶钠的减少主要发生在800～1000℃，并在400～1000℃温度段内可能存在着稀盐酸溶钠与水溶钠的相互转化。在气化条件下温度对有机钾的释放有较大影响。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1．研究背景及意义

1．2．燃煤过程中碱金属迁移综述

1．2．1 煤中碱金属的赋存

1．2．2 碱金属的释放

1．2．3 影响碱金属迁移的因素

1．2．4 碱金属在炉内的反应

1．2．5 碱金属测量方法

1．3 本文研究内容

1．4 本章小结

第二章 试验设备及分析方法

2．1．引言

2．1．1 实验装置

2．1．2 Factsage软件介绍

2．2 分析方法

2．2．1 微波消解仪

2．2．2 ICP光谱仪

2．2．3 X-射线衍射分析(XRD)

2．2．4 能谱(EDS)定量分析

2．2．5 离子色谱仪

第三章 准东煤燃烧过程中碱金属赋存及迁移规律

3．1 实验方法

3．1．1 碱金属的赋存形态分析方法

3．1．2 碱金属释放规律实验方法

3．1．3 Factsage模拟碱金属析出形式

3．2 实验结果分析

3．2．1 煤质化学成分分析

3．2．2 碱金属的赋存形态

3．2．3 碱金属在燃烧过程中的释放规律

3．2．5 碱金属析出形式模拟结果

3．3 本章小结

第四章 准东煤热解及气化过程中碱金属迁移规律

4．1 引言

4．2 原料及实验方法

4．3 热解实验结果及讨论

4．3．1 热解过程中碱金属随温度析出规律

4．3．2 热解过程中碱金属随停留时间析出规律

4．4 气化实验结果及讨论

4．4．1 气化过程中碱金属随温度的变化规律

4．4．2 气化过程中碱金属随停留时间的变化规律

4．5 本章小结

第五章 准东煤富钠实验研究

5．1 富钠准东煤烧结产物的能谱分析

5．2 XRD物相分析结果

5．3 Factsage模拟对比分析

5．3．1 Factsage软件模拟结果与XRD谱图的对比

5．3．2 富钠准东煤灰中低温共熔物的探讨

5．3．3 准东煤富硫模拟探究

5．4 本章小结

全文总结及展望

参考文献

附录1