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还原性气氛下煤灰熔融特性的试验研究

作　者: 张纪锋
导　师: 邱朋华
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 热能工程
关键词: 整体煤气化联合循环矿物质煤灰熔融硅铝酸盐
分类号: TQ533
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在我国的一次能源结构中,煤炭依然占据主要地位,在电力工业中,很长的一段时间内,煤炭的主要能源地位是不会变化的。现在,我国的煤炭利用效率较低,煤的开采和直接燃烧己引起严重的生态和环境污染问题。作为洁净煤发电新技术的发展方向之一,整体煤气化联合循环发电技术已越来越为世人所青睐,但是灰渣产生的相关问题也严重影响对流废锅和辐射废锅的效率。本文利用煤灰熔融特性试验台,选取一种有代表性的中国烟煤,配合X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM-EDS)等测试方法,研究了典型煤灰颗粒在弱还原性气氛(CO:CO2=6:4,摩尔比)下不同温度场中的熔融行为。结果表明:从700到900℃,煤灰的颜色和大小没有显著的变化。在1000℃样品的颜色变深,从1000℃到1100℃形成了大量的熔融相,1100℃时大量熔融相的形成导致样品更大程度的收缩并在其内部形成球形的闭孔;随着温度的升高,伊利石晶相逐渐减少,直到900℃时消失。900℃时发现了明显熔融的富钠和钾的硅铝酸盐颗粒,低粘度的富钠和钾的硅铝酸盐颗粒在1100℃时形成;高硅铝比条件下富钙和铁的铝硅酸盐颗粒在1000℃条件下发生熔融。温度显著影响着方解石的破碎程度。本研究中也发现了黄铁矿的破碎,在1200℃工况下发现了FeO的存在,FeO颗粒并没有进入硅铝酸盐熔体。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章绪论  8-18
  1.1 中国能源状况特点  8-10
  1.2 IGCC 技术简介  10-14
    1.2.1 IGCC 的工艺流程及特点  10-12
    1.2.2 IGCC 的国内外研究现状  12-14
  1.3 煤灰熔融特性对IGCC 关键系统的影响  14-16
  1.4 本文研究的目标  16-18
第2章煤灰熔融特性研究的进展  18-32
  2.1 引言  18
  2.2 煤灰矿物质结渣特性及其与煤灰熔融特性的关系  18-26
    2.2.1 煤与煤灰中的矿物质的分类  18-19
    2.2.2 煤与煤灰中的矿物质组成  19-20
    2.2.3 煤中矿物质所含主要元素及其存在形式  20-22
    2.2.4 煤中矿物质的加热转变过程  22-25
    2.2.5 煤灰矿物质对煤灰熔融特性的影响  25-26
  2.3 煤灰化学组成对煤灰熔融特性的影响  26-27
  2.4 煤灰熔融特性的研究手段  27-31
    2.4.1 扫描电镜法  28-29
    2.4.2 X 射线衍射法  29
    2.4.3 X 射线光电子能谱分析法  29
    2.4.4 热机械分析法（TMA）  29-30
    2.4.5 柱体法  30
    2.4.6 角锥法  30
    2.4.7 热分析法  30
    2.4.8 穆斯堡尔光谱仪法  30-31
  2.5 还原性气氛下对煤灰熔融特性的研究  31
  2.6 本章小结  31-32
第3章煤灰熔融特性试验台介绍  32-45
  3.1 引言  32
  3.2 试验系统介绍  32-37
    3.2.1 试验台系统主体  32-33
    3.2.2 配气系统  33-36
    3.2.3 温度测量及控制系统  36-37
    3.2.4 取样系统  37
    3.2.5 辅助系统  37
  3.3 试验方案介绍  37-44
    3.3.1 试验煤样制备  37-38
    3.3.2 试验方法  38-42
    3.3.3 试验工况安排  42
    3.3.4 试验操作步骤  42-44
  3.4 本章小结  44-45
第4章煤灰熔融特性的SEM 和XRD 研究  45-62
  4.1 引言  45
  4.2 试验后样品的宏观特征分析  45-49
  4.3 试验后样品的微观特征分析  49-50
  4.4 单颗粒分析  50-61
  4.5 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-66
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  66-68
致谢  68

还原性气氛下煤灰熔融特性的试验研究

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