优秀研究生学位论文题录展示

流化床气化条件下煤灰低熔点共融物形成特性

专 业: 工程热物理
关键词: 流化床气化 煤灰熔融特性 压差法 烧结温度 低温共融物
分类号: TQ530.2
形 态: 共 88 页 约 57,640 个字 约 2.757 M内容
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内容摘要


煤灰熔融性是动力用煤和气化用煤的一个重要特性,直接决定着煤炭燃烧或气化利用方式的选择、设计及其运行。

流化床气化技术由于具有煤种适应性强、污染物排放易于控制等特性是今后煤炭气化技术发展方向之一。

针对流化床气化技术存在的床料熔融、团聚、积灰等重要过程,本文开展了对这些过程具有决定性影响的煤灰熔融特性的实验和理论研究。

本文首先对煤灰的化学组成、矿物组成以及所处的环境条件气氛、压力等等因素对煤灰熔融特性的影响的研究现状进行了文献综述,并介绍了煤灰熔融温度的不同测试方法。

在文献综述基础上,通过组合智能灰熔点仪、差示扫描量热DSC分析、压力热天平和X射线衍射分析仪相结合以及FactSage软件计算等不同方法的特点和优势,研究了煤灰特性以及运行环境条件气氛、温度和压力对煤灰熔融特性的影响特性。

氧化性气氛和还原性气氛下的特征温度均高于弱还原性气氛下的特征温度;由H<,2>和CO<,2>组成的气氛下的灰熔点要低于CO和CO<,2>组成的气氛下的灰熔点。

由压力热天平和XRD分析得到增大压力能够促进低温共熔体的生成,促进低温熔融,但是因煤种不同而不同。

利用FactSage可以得到已知灰成分的煤灰的熔融区间和熔融速率较快的温度区间,可以用来初步估计煤灰的熔融特性。

并利用DSC曲线得到煤灰熔融过程的活化能和频率因子。

最后利用所搭建的压差法测量煤灰烧结温度实验台分别研究了灰样放置装置、时间、气氛、煤灰成分对煤灰烧结特性的影响。

惰性气氛N<,2>下的烧结温度与氧化性气氛O<,2>、CO<,2>下的烧结温度近似相等,还原性气氛H<,2>、CO下的烧结温度低于氧化性气氛O<,2>、CO<,2>下的烧结温度,CO气氛下的烧结温度高于H<,2>下的烧结温度。

在氧化性气氛下,随煤灰中CaO、Na<,2>O、K<,2>O含量增加,煤灰烧结温度逐渐降低。

在典型流化床气化气氛弱还原气氛下,煤灰烧结温度随Fe<,2>O<,3>、CaO、Na<,2>O、K<,2>O含量增加而增加。

烧结不仅与温度有关,还与时间有关。

在达到设定的温度后,随着时间的进行,灰柱两端的压差不断减小,但经过一段时间后,灰柱两端的压差保持一个定值。

研究结果同时也表明可以通过配煤或添加添加剂方式来改变煤灰烧结特性,使得流化床气化过程安全运行..……

全文目录


摘要
第一章 绪论
1.1 世界及我国能源现状与未来
1.2 煤炭气化技术发展简介
1.2.1 固定床气化
1.2.2 流化床气化
1.2.3 气流床气化
1.2.4 煤气化技术发展趋势
1.3 煤灰熔融性在燃烧和气化技术中研究的重要性
1.4 本文研究内容
第二章 煤灰熔融性研究现状的综述
2.1 煤灰熔融性与煤灰化学组成的关系
2.2 煤灰矿物组成对煤灰熔融特性的影响
2.3 气氛对灰熔融特性的影响
2.4 压力对灰特性的影响研究
2.4.1 压力对灰颗粒尺寸分布的影响
2.4.2 压力对空心微珠灰形成的影响
2.4.3 压力对外部矿物质的影响
2.4.4 压力对挥发的影响
2.4.5 压力对化学反应平衡的影响
2.4.6 压力对凝结和聚合的影响
2.4.7 压力对灰量的影响
2.5 煤灰熔融温度测试方法
2.5.1 角锥法
2.5.2 灰柱法
2.5.3 热机械分析TMA
2.5.4 灰柱电阻测定标准
2.5.5 基于导热特性测定灰样熔融温度
2.5.6 基于热分析方法评价灰渣熔融特性
2.5.7 利用热力学平衡计算软件分析灰熔融特性
2.5.8 基于灰样烧结过程的灰熔融特性分析
2.6 本章小结
第三章 煤灰特性及运行参数对煤灰熔融特性影响的研究
3.1 引言
3.2 利用智能灰熔点仪进行实验研究
3.2.1 灰样特性
3.2.2 实验仪器
3.2.3 实验工况
3.2.4 实验结果和数据分析
3.3 利用DSC进行实验研究
3.3.1 煤灰A的DSC分析
3.3.2 煤灰B的DSC分析
3.4 利用压力热天平和XRD分析研究压力对灰熔融特性的影响
3.4.1 实验设备
3.4.2 实验方法和步骤
3.4.3 实验工况
3.4.4 实验结果和分析
3.5 FactSage的计算结果和分析
3.5.1 不同气氛和不同种类煤灰的计算结果和分析
3.5.2 与智能灰熔点仪所测结果进行对比
3.5.3 与XRD衍射图谱对比分析
3.5.4 利用FactSage研究压力对煤灰矿物质变化的影响
3.5.5 FactSage在计算矿物质间反应存在的问题
3.6 利用DSC曲线吸热峰进行动力学特性研究
3.7 本章小结
第四章 流化床气化和燃烧条件下煤灰烧结温度的实验研究
4.1 引言
4.2 实验研究
4.2.1 煤灰的制取
4.2.2 实验系统简介
4.2.3 实验工况
4.3 实验结果与分析
4.3.1 放样装置对灰烧结温度的影响
4.3.2 气氛对烧结温度的影响
4.3.3 煤灰特性对烧结温度的影响
4.3.4 时间对烧结过程的影响
4.4 本章小结
第五章 全文总结
5.1 全文总结和结论
5.2 展望
参考文献

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中图分类: > TQ530.2 > 工业技术 > 化学工业 > 煤化学及煤的加工利用 > 煤化学基础理论

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