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多喷嘴对置式水煤浆气化炉内灰渣形成的研究

作　者: 池国镇
导　师: 于广锁
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 气流床煤气化 多喷嘴对置式气化炉 飞灰形成 熔渣组成 熔渣流动性
分类号: TQ547
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


煤中的矿物呈非均一分布,根据矿物和碳基体的联系程度不同,可以分为内在矿物和外在矿物。外在矿物和内在矿物形成飞灰的过程存在差异,这种差异会影响飞灰在气化炉内的沉积行为,从而影响气化炉壁面熔渣的组成和流动性。基于实验室规模的多喷嘴对置式水煤浆气化炉,对水煤浆进行热态试验,采用SEM、EDS、XRD、XRF和PSD详细表征气化炉内飞灰及熔渣的性质,并进一步分析了飞灰的形成机理及熔渣的流动性。水煤浆气化时,火焰被约束在气化炉中心,气化炉稳定运行时火焰不会冲刷气化炉壁面耐火砖。不同氧碳比下气化炉出口处CO和H2的总含量不同,氧碳比为1.0时CO和H2的总含量最高。喷嘴平面处飞灰与气化炉出口处飞灰的粒径分布及化学组成存在显著差异。喷嘴平面处飞灰的粒径比原煤颗粒略小,其组成是石英、方解石和硫化亚铁。气化炉出口处飞灰的粒径比喷嘴平面处飞灰的粒径显著减小,其组成是石英、方解石、硫化亚铁、莫来石、钙长石、钙黄长石和氧化钙。不同气化阶段飞灰的形成机理也不同。气化燃烧阶段飞灰的形成机理为部分固定碳燃烧和外在矿物转化；在焦炭气化反应阶段,飞灰的形成机理为焦炭破碎和内在矿物释放及转化。在喷嘴平面处,内在矿物未释放,焦炭颗粒粘性很低,壁面捕捉的颗粒主要是外在矿物,导致该处壁面熔渣的成分主要由外在矿物组成,其粘温曲线介于外在矿物和总体灰分的粘温曲线之间。在气化炉拱顶附近,碳转化率升高,内在矿物裸露在焦炭颗粒表面,使焦炭的粘性增加,壁面捕捉焦炭颗粒的量增多。气化炉拱顶附近壁面熔渣的成分所包含的内在矿物的量也增加,但其主要成分仍是外在矿物,其粘度也主要由外在矿物的组成确定。由于喷嘴平面处和气化炉拱顶处形成的熔渣的主要成分是外在矿物,因此其粘度无法由总体灰分进行准确预测。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-13
  1.1 研究背景  11
  1.2 研究内容  11-13
第2章 文献综述  13-26
  2.1 内在矿物及外在矿物  13
  2.2 飞灰的形成  13-22
    2.2.1 亚微米颗粒的形成  15-17
    2.2.2 超微米颗粒的形成  17-20
    2.2.3 矿物的转化  20-22
  2.3 熔渣的形成  22-26
    2.3.1 颗粒输运到壁面  22
    2.3.2 渣层形成  22-23
    2.3.3 熔渣的组成和流动性  23
    2.3.4 熔渣组成对耐火砖的影响  23-24
    2.3.5 熔渣对碳转化率的影响  24-26
第3章 气化原料分析及热态试验  26-40
  3.1 原料煤分析  26-28
    3.1.1 煤质  26
    3.1.2 煤中矿物分析  26-28
  3.2 原料石油焦分析  28-29
    3.2.1 工业分析及元素分析  28
    3.2.2 粒径分布  28-29
  3.3 水煤浆及石油焦浆制备  29-30
    3.3.1 水煤浆制备  29
    3.3.2 石油焦浆制备  29-30
  3.4 热态试验  30-35
    3.4.1 热态试验平台  30-35
    3.4.2 试验条件  35
  3.5 热态试验结果  35-39
    3.5.1 火焰形态  35-36
    3.5.2 温度分布  36-37
    3.5.3 气体组成  37-39
  3.6 本章小结  39-40
第4章 飞灰形成的研究  40-49
  4.1 飞灰的取样  40-41
  4.2 分析测试结果  41-44
    4.2.1 可燃物含量  41-42
    4.2.2 粒径分布  42-43
    4.2.3 飞灰的化学组成  43-44
  4.3 飞灰的形成机理  44-48
    4.3.1 外在矿物破碎  44-45
    4.3.2 焦炭颗粒的破碎  45-47
    4.3.3 矿物转化  47-48
  4.4 本章小结  48-49
第5章 熔渣形成的研究  49-64
  5.1 气化炉内熔渣的取样  49-51
    5.1.1 动态沉积熔渣的取样  49-51
    5.1.2 稳态流动熔渣的取样  51
  5.2 研究方法  51-52
    5.2.1 分析测试方法  51
    5.2.2 粘度预测  51-52
  5.3 原煤灰分的粘温特性  52-53
  5.4 飞灰的沉积行为  53-55
  5.5 熔渣的组成及流动性  55-59
    5.5.1 动态沉积的熔渣  55-57
    5.5.2 稳定流动的熔渣  57-59
  5.6 业气化炉灰渣的特性  59-62
    5.6.1 可燃物含量  59-60
    5.6.2 粒径分布  60
    5.6.3 组成及流动性  60-62
  5.7 本章小结  62-64
第6章 结论  64-65
参考文献  65-71
致谢  71-72
硕士期间所发表论文  72

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