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高硅煤中难熔性矿物质SiO₂的蒸发和气化模拟验证研究

作　者: 李文举
导　师: 张军营
学　校: 华中科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 煤燃烧硅质矿物迁移转化蒸发气化数值模拟
分类号: TM621
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 3次
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内容摘要

燃煤电厂每年会排放大量的染污物，其中亚微米颗粒物的排放是其中一个重要的污染物，深入研究亚微米颗粒物的排放规律很有意义。硅质矿物是煤中的主要矿物质，其在煤粉燃烧过程中通过蒸发气化-冷凝能够生成亚微米颗粒物，因此本文选用了三种云南地区的高硅煤作为研究对象，深入分析了高硅煤中硅质矿物的迁移转化规律、蒸发气化特性，最后做了在煤粉燃烧过程中难熔性矿物质-SiO₂的热力学计算和蒸发气化模拟研究。本文制备了三种高硅煤的低温灰、高温灰，并对他们做了XRD、XRF分析，分析了煤中主要的矿物质，三种煤的低温灰中主要的矿物质为高岭石和石英，同时还有少量其他的矿物质；高温灰中石英含量增加，高岭石基本消失，在高温灰中出现了矿物质硬石膏。同时本文对三种煤的低温灰做了热重实验，分析其矿物质的迁移转化规律，热重分析显示，在590℃时有高岭石的分解，850℃时方解石的分解和1170℃时硬石膏的气化。为了研究煤中矿物质-SiO₂的气化，对SiO₂做了固定床实验，结果显示，SiO₂在还原性气氛下更容易气化；在相同氧浓度时，SiO₂在O₂/CO₂气氛下比N2/O₂气氛下的蒸发率低；在O₂/CO₂气氛下随着氧浓度的增加，SiO₂的蒸发率降低；对比了煤中SiO₂、低温灰和纯SiO₂的蒸发率，其中煤中的SiO₂的气化率最高，低温灰次之，纯SiO₂最低；最后本文做了难熔性矿物质-SiO₂的热力学计算和建立了煤中难熔性矿物质-SiO₂的气化模型；结果显示：SiO₂的气化与温度和气氛有很大的关系，SiO₂可以以SiO和SiO₂两种方式气化；同时模型能够较好的反应煤中矿物质-SiO₂的气化过程，揭示了SiO₂的气化机理。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-19
  1.1 研究背景  9-11
  1.2 煤中矿物质的分布及其迁移转化机理  11-13
  1.3 燃煤颗粒物的形成机理及研究现状  13-16
  1.4 煤粉燃烧过程中矿物质的蒸发气化研究  16-18
  1.5 本文主要研究内容  18-19
2 高硅煤燃烧过程中矿物质的迁移转化规律  19-31
  2.1 引言  19
  2.2 实验样品及分析方法  19-21
  2.3 高硅煤中矿物组成  21-23
  2.4 高硅灰的物理化学特征  23-25
  2.5 高硅煤中矿物质的迁移转化  25-29
  2.6 本章小结  29-31
3 高硅煤中难熔性矿物质-SiO_2的蒸发实验研究  31-43
  3.1 引言  31
  3.2 实验样品和方法  31-32
  3.3 实验结果与分析  32-41
  3.4 总结  41-43
4 燃煤过程中难熔矿物质 SiO_2的热力学和气化模拟研究  43-60
  4.1 引言  43-45
  4.2 煤中难熔性矿物质的热力学研究  45-51
  4.3 难熔性矿物质 SiO_2气化机理  51-52
  4.4 模型建立  52-56
  4.5 计算结果与分析  56-59
  4.6 本章小结  59-60
5 全文总结及下一步工作计划  60-63
  5.1 全文总结  60-62
  5.2 下一步工作计划  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67

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