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不同预处理方法对煤结渣影响的实验研究

作　者: 卢丹
导　师: 黄镇宇；杨卫娟
学　校: 浙江大学
专　业: 热能工程
关键词: 配煤洗煤添加剂防止结渣莫来石煤灰熔融性
分类号: TD94
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前的研究认为,煤中的矿物质是影响煤灰熔特性的最重要因素。众多学者从矿物质组成来研究煤灰熔融特性时发现,一般莫来石含量越高的灰渣,熔点越高,使结渣不易发生。本文以高温加热过程中煤中矿物质的转变和反应过程为指导,选择合适的煤种和添加剂,通过配煤、洗煤、加入添加剂以及洗煤与添加剂相结合的不同方法,探讨使煤粉经过高温后灰渣中的莫来石含量增加以及灰熔融温度提高的方法,达到改善结渣的目的。试验煤种选用国内不同地区的14种煤样,并且选用高岭石、煤矸石(富含高岭石)、矾土、勃姆石、莫来石作为添加剂。样品首先经过低温灰化,通过XRD定量分析确定原煤中原始矿物质的含量,经900-1400℃高温加热后,又对高温下灰渣中的矿物质成分进行定量分析,确定灰渣中的莫来石、其他矿物和玻璃体的含量,并通过SEM扫描电镜观察渣样的形貌特征。本文以混煤灰熔点作为判断熔融特性以及是否易结渣的依据。研究结果表明：配煤总体上是降低灰熔点的过程,但根据矿物组成,把不同地域、年代的煤种进行系统分类,选择适合的煤种进行配煤,可以使混煤性能尽可能优于低品位煤,灰熔点高于低熔点煤。洗煤除去了煤中大量的外在灰和杂质,防止了杂质间的低温熔融,大大提高了灰熔点,增加了莫来石的含量,是改善煤结渣特性最为有效的一种方法。洗煤前使用添加剂,不同种类的添加剂显示出了不同的效果：1.添加勃姆石的灰渣中莫来石含量最高、玻璃体含量最低；2.添加矾土效果其次,使灰熔点明显升高,灰渣中莫来石和刚玉的含量升高；3.添加高岭石和富含高岭石的煤矸石使灰熔点升高不明显,莫来石含量较少；4.将纯莫来石作为对比添加剂,在本身灰熔融温度低的煤种直接添加,灰熔温度并没有提高,反而生成更大量玻璃体物质,更易结渣,原因是直接添加莫来石,并没有减少灰渣中玻璃体的产量,反而使杂质与莫来石反应生成更多的低温熔融矿物。洗煤之后再使用矾土作为添加剂,能将原煤低熔点、洗煤中等熔点的煤改善到不易熔融的程度,大量增加高温灰渣中莫来石的含量,并且提高混煤的灰熔融温度。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-22
  1.1 研究背景  12-14
    1.1.1 世界能源发展概况  12-13
    1.1.2 中国能源状况特点  13-14
  1.2 课题研究意义  14-17
    1.2.1 锅炉沾污、结渣危害及其防治  14-17
  1.3 国内外研究现状  17-20
    1.3.1 煤灰的熔融性与锅炉结渣的关系  17-18
    1.3.2 煤灰的熔融温度的确定方法  18-19
    1.3.3 煤灰熔融特性研究的现状  19-20
  1.4 本文主要研究内容和方法  20-21
  1.5 本章小结  21-22
第2章煤中矿物质对结渣的影响  22-36
  2.1 煤炭的形成及煤质特征  22-24
    2.1.1 煤的形成  22
    2.1.2 我国不同成煤期的矿物质分类特征  22-23
    2.1.3 煤的灰分的构成  23-24
  2.2 煤中主要矿物质  24-29
    2.2.1 矿物质组成  24-29
  2.3 灰的化学成分与煤灰的熔融特性关系  29-32
  2.4 莫来石合成原理  32-35
    2.4.1 莫来石的性质  32-33
    2.4.2 莫来石生成的过程  33-35
  2.5 本章小结  35-36
第3章配煤系统分类熔融性规律的实验研究  36-52
  3.1 研究背景  36-37
  3.2 相图理论分析煤灰熔融性  37-39
    3.2.1 相图的概念  37-38
    3.2.2 相图理论的应用  38
    3.2.3 相图理论在煤灰熔融性研究中的应用  38-39
  3.3 实验  39
    3.3.1 单煤灰样制备  39
    3.3.2 配煤样品制备  39
  3.4 结果与讨论  39-47
    3.4.1 单煤分类与性质  39-43
    3.4.2 T-φ法对混煤熔融特性的分析  43-47
  3.5 混煤灰熔点变化的相图分析  47-51
    3.5.1 高熔点煤参与配煤的灰熔点变化原因分析  47-50
    3.5.2 中低熔点煤之间混煤的灰熔点变化分析  50-51
    3.5.3 结论  51
  3.6 本章小结  51-52
第4章洗煤和添加剂对灰熔融性影响的实验研究  52-64
  4.1 研究背景  52-54
    4.1.1 通过洗煤方式提高莫来石产量的实验研究  52-53
    4.1.2 洗煤的概念  53
    4.1.3 洗煤的方法  53-54
    4.1.4 洗煤工艺现状  54
  4.2 实验  54-55
    4.2.1 样品制备  54
    4.2.2 低温灰化  54
    4.2.3 燃烧试验  54-55
    4.2.4 物相分析与灰熔融性分析  55
  4.3 结果与讨论  55-63
    4.3.1 原煤和洗煤中原始矿物质特性分析  55-57
    4.3.2 原煤的高温灰中矿物质特性分析  57-60
    4.3.3 洗煤的高温灰中矿物质特性分析  60-61
    4.3.4 洗煤的熔融特性分析  61-63
  4.4 结论  63
  4.5 本章小结  63-64
第5章添加剂对灰熔融性影响的实验研究  64-79
  5.1 研究背景  64
  5.2 实验  64-65
    5.2.1 实验用灰样和添加剂  64-65
    5.2.2 煤灰-添加剂混合物的熔融性测定  65
    5.2.3 煤灰熔融物的物相组成分析  65
  5.3 原煤使用添加剂的实验结果  65-75
    5.3.1 原煤与添加剂的矿物成分与熔融温度  65-67
    5.3.2 原煤添加高岭石的熔融性分析  67-69
    5.3.3 原煤添加矾土的熔融性分析  69-71
    5.3.4 原煤添加活性氧化铝的熔融性分析  71-74
    5.3.5 原煤添加莫来石的熔融性分析  74
    5.3.6 结论  74-75
  5.4 洗煤添加矾土的实验研究  75-78
    5.4.1 研究目的  75
    5.4.2 洗煤使用添加剂后的灰成分变化  75-76
    5.4.3 洗煤使用添加剂在高温下矿物质反应分析  76-77
    5.4.4 原煤、洗煤、混煤的灰熔点分析  77-78
    5.4.5 结论  78
  5.5 本章小结  78-79
第6章全文总结与展望  79-82
  6.1 全文总结  79-80
  6.2 展望  80-82
参考文献  82-86
作者简历  86
攻读硕士期间发表论文  86
参加的科研项目  86

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