富氧条件下添加剂对高钠煤烧结特性影响的研究

摘要

富氧燃烧技术是目前燃煤锅炉降低碳排放的重要手段之一。同时，相比于传统的燃烧方式，富氧燃烧技术的CO2捕集效果更好、成本更低。但与此同时，这也产生了一些问题，如烟气中NOx、SO2、碱金属盐等浓度较高，而劣质煤的这些问题则更为严重。由于劣质煤中的灰分、硫分以及一些碱金属氯化物含量较高，容易给锅炉带来一系列的问题，如积灰、结渣和腐蚀等等。而积灰结渣问题严重影响锅炉稳定性和安全性，同时还使得锅炉效率大大降低。由于灰的烧结熔融特性是煤灰积灰结渣的重要特性之一，对结渣过程有着直接影响。同时，添加剂是影响灰烧结特性的重要因素之一，也是解决积灰结渣问题的重要方法之一。为了研究富氧条件下添加剂对高钠煤烧结特性的影响，开发了可变气氛的烧结卧式炉实验系统。该系统包括卧式烧结炉、CCD摄像系统、自动进退系统和烧结探针系统。主要工作如下：
　　首先，将添加剂与准东煤灰均匀混合，制备成灰块样品，放置于烧结探针上。再利用自动进退系统将烧结探针送进氧化性气氛的卧式烧结炉内进行一个小时的烧结实验。在实验过程，利用CCD摄像系统获取灰样的形态特征变化。
　　其次，利用二值法原理和 Matlab数字图像处理技术，开发了灰样形态变化的 GUI处理软件。通过该软件可以获得不同样品灰块的高度收缩率和面积收缩率。
　　最后，结合 X射线衍射分析仪、电子显微扫描镜及能量色散荧光分析仪对烧结样品的矿物相分布、微观结构及化学成分进行了分析。此外，还利用FactSage软件模拟了不同添加剂对准东煤灰烧结熔融特性的影响。

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第1章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 富氧燃烧技术

1.3 灰烧结熔融特性

1.4 课题研究现状

1.5 本文研究内容

第2章灰烧结实验系统和实验过程介绍

2.1 引言

2.2 灰烧结实验系统介绍

2.3 实验方法和过程介绍

第3章富氧条件下准东煤的烧结特性

3.1 烧结灰样品的物理特征和烧结特性

3.2 灰样品的微观结构及化学成分

3.3 灰烧结样品的XRD分析

3.4 本章小结

第4章富氧条件下添加剂对准东煤烧结特性的影响

4.1 Al2O3对烧结特性的影响

4.2 SiO2对烧结特性的影响

4.3 高岭土对烧结特性的影响

4.4 CaO对烧结特性的影响

4.5 Fe2O3对烧结特性的影响

4.6 灰熔点测试

4.7 失重率讨论

4.8 本章小结

第5章化学平衡计算和相图理论

5.1 化学平衡计算

5.2 相图理论讨论

5.3 本章小结

第6章全文总结与工作展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文