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碱金属钾对高碱煤灰熔融特性影响研究

热科学与技术 2023年第4期22卷 320-326页

作者：黄治军内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司内蒙古呼和浩特010206

为研究碱金属钾对高碱煤灰熔融特性的影响,将不同质量分数的K_(2)SO_(4)添加到制备的煤灰中进行灰熔融特性分析,并使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对煤灰微观形貌及其矿物质演变规律进行了研究。结果表明:随着K_(2)SO_(4)添加... 详细信息

为研究碱金属钾对高碱煤灰熔融特性的影响,将不同质量分数的K_(2)SO_(4)添加到制备的煤灰中进行灰熔融特性分析,并使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对煤灰微观形貌及其矿物质演变规律进行了研究。结果表明:随着K_(2)SO_(4)添加量的增加,煤灰熔融温度先降后升,体积液相收缩率先升后降,两者相互印证,K_(2)SO_(4)的加入在一定范围内加剧了煤灰熔融性,超过这一范围时会减弱其熔融性;随着温度的升高,添加K_(2)SO_(4)的煤灰由红色变为棕黑色,同时发生烧结,当温度高于1 250℃时,煤灰由固相逐渐变为液相;煤灰中加入K_(2)SO_(4)份额逐渐增高时,高熔点的石英、莫来石、钙长石等不断减少,产生了白榴石、钾霞石等矿物质形成的低温共熔体,从而降低了灰熔点,加剧液相的形成甚至形成致密烧结体。

关键词：碱金属高碱煤灰熔融特性矿物质演变液相收缩率低温共熔

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生物质与煤共气化灰熔融和结渣特性

中南大学学报（自然科学版） 2021年第4期52卷 1307-1315页

作者：王立群张羽钧马亮江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

为解决生物质气化引起的焦油、团聚和结渣问题,以木屑和水稻秸秆为原料,添加贫煤并以生物质与煤质量比为4物料比共气化。将木屑灰、水稻秸秆灰及对应的混合灰作为研究对象,采用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)和三元相图等方法研究... 详细信息

为解决生物质气化引起的焦油、团聚和结渣问题,以木屑和水稻秸秆为原料,添加贫煤并以生物质与煤质量比为4物料比共气化。将木屑灰、水稻秸秆灰及对应的混合灰作为研究对象,采用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)和三元相图等方法研究还原气氛下生物质灰和混合灰熔融特性的变化,利用扫描电镜(SEM)研究结渣特性。研究结果表明:在灰熔融特性上,混合灰优于生物质灰,因为添加贫煤降低混合灰中碱性氧化物含量,同时高温下混合灰产生较高熔点的矿物,包括斜铁辉石(FeSiO3)和硅灰石(CaSiO3)等钙铁矿物,而高温下生物质灰中矿物含量少且熔点低。在三元相图中,混合灰均处于方石英相区,且趋近贫煤灰所在的刚玉相区,灰熔融温度呈升高的趋势。Al2O3的增加能提高灰熔融温度,因为Al2O3的熔点高,且促进生成高熔点矿物,同时熔融温度还受到低温共熔的影响。混合灰的结渣特性也优于生物质灰的结渣特性,两者发生同等熔融时,混合灰所处温度明显比生物质灰的温度高。

关键词：还原气氛生物质灰熔融特性结渣特性矿物转变三元相图低温共熔

准东煤掺烧高岭土对固钠率及灰熔融特性影响研究

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燃料化学学报 2015年第9期43卷 1044-1051页

作者：沈铭科邱坤赞黄镇宇王智化刘建忠浙江大学能源清洁利用国家重点实验室热能工程研究所浙江杭州310027

选择常见的黏土矿物高岭土作为准东煤添加剂掺烧,研究了不同掺混比例、不同燃烧温度下添加剂的固钠率和煤灰熔融特性的变化,结合XRD谱图和三元相图研究了灰中矿物在高温下的演变过程。结果表明,固钠率随高岭土掺混比例增加逐渐增大,在0... 详细信息

选择常见的黏土矿物高岭土作为准东煤添加剂掺烧,研究了不同掺混比例、不同燃烧温度下添加剂的固钠率和煤灰熔融特性的变化,结合XRD谱图和三元相图研究了灰中矿物在高温下的演变过程。结果表明,固钠率随高岭土掺混比例增加逐渐增大,在0～2%时增长较快,2%～5%增长较慢,随燃烧温度升高略微下降;掺混后煤灰熔点随掺混比例先缓慢减小,再快速减小,后快速增加,在3%时达到1 200℃左右;XRD和三元相图分析结果表明,煤灰熔融特性变化是由于灰中硅钙石、钙黄长石和钙长石矿物比例的变化引起,发生低温共熔现象是导致掺混比例为3%和4%时煤灰熔点最低的主要原因;当掺混比例为2%时,固钠率在60%以上且灰熔点在1 300℃左右,利于固态排渣,当掺混比例为3.0%～4.0%时,灰熔点在1 200℃左右,利于液体排渣。

关键词：准东煤高岭土固钠率灰熔融特性低温共熔

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Na_2O质量分数对高碱煤灰烧结强度影响

热力发电 2018年第1期47卷 19-25,32页

作者：祁超肖海平王东旭康志忠孙保民华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

为研究Na_2O质量分数对高碱合成灰烧结强度的影响,将不同Na_2O质量分数的合成灰制成灰柱并在管式炉中进行烧结实验,使用微机控制万能测试机对灰柱烧结强度进行了测试,使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对合成灰的矿物质组成以及... 详细信息

为研究Na_2O质量分数对高碱合成灰烧结强度的影响,将不同Na_2O质量分数的合成灰制成灰柱并在管式炉中进行烧结实验,使用微机控制万能测试机对灰柱烧结强度进行了测试,使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对合成灰的矿物质组成以及微观形貌进行了检测和观察。结果表明:随着Na_2O质量分数的增加,灰柱烧结强度不断增加,灰中含钠物质逐渐由钠长石转化为霞石,含钙物质逐渐由钙长石转化为硅灰石和钙黄长石;霞石、硅灰石、钙黄长石等矿物质形成的低温共熔体会使体系中产生大量液相,促进灰质点扩散过程,使灰柱烧结强度增大;随着Na_2O质量分数的增加,灰颗粒间孔隙不断减小,表面由粗糙疏松变得光滑致密。

关键词： Na20 高碱煤煤灰烧结强度矿物转化 XRD SEM 低温共熔

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准东煤中钠的固定及灰熔融特性研究

准东煤中钠的固定及灰熔融特性研究

作者：沈铭科浙江大学

学位级别：硕士

减少准东煤燃烧过程中钠的释放对其大规模利用具有重要意义。本文选择常见的硅铝矿物高岭土、矾土和硅藻土作为准东煤添加剂掺烧,研究了不同掺混比例、不同燃烧温度下添加剂对NaCl、Na2SO4、NaOH以及准东煤中钠的固定效果。结果显示：... 详细信息

减少准东煤燃烧过程中钠的释放对其大规模利用具有重要意义。本文选择常见的硅铝矿物高岭土、矾土和硅藻土作为准东煤添加剂掺烧,研究了不同掺混比例、不同燃烧温度下添加剂对NaCl、Na2SO4、NaOH以及准东煤中钠的固定效果。结果显示：高岭土对含钠矿物及准东煤中钠的固定效果最好,原因为高岭土同时含有硅、铝元素;固钠率随添加剂比例升高而增大,随着加热温度升高略微下降,主要是由于反应物浓度减小、烧结等原因。选择固钠效果最好的高岭土添加剂作为研究对象,研究了不同掺烧比例下准东煤灰熔融特性的变化,并结合XRD图谱和三元相图研究了煤灰熔融特性的变化及高温下煤灰矿物质演化规律。实验结果表明：煤灰熔融特性变化主要是由于灰中硅钙石、钙黄长石和钙长石矿物比例的变化导致了低温共熔现象引起;当掺混比例为2%时利于固态排渣,掺混比例为3-4%时有利于液体排渣。配煤燃烧是另一种减少准东煤中钠释放的重要手段。选择准格尔煤作为准东煤的掺烧煤种,研究了不同掺混比例、不同燃烧温度下对准东煤中钠的固定效果,同时对不同掺烧比例下准东煤灰熔融特性的变化及高温下煤灰矿物质演化规律进行分析。实验结果显示：准东煤掺烧准格尔煤后表现出较强的固钠效果,固钠率随着掺烧比例的升高而增大,随着温度升高逐渐下降;煤灰熔点先下降后升高,主要是由于钙黄长石、透辉石、镁硅钙石、磁铁矿四种种矿物发生了剧烈的低温共熔现象;当掺混比例在3%时有利于液态排渣,而固态排渣炉应选择掺混5%以上准格尔煤。采用布谷鸟算法优化BP神经网络,建立了CSBP煤灰变形温度预测模型,对单煤、煤掺添加剂和配煤样本的变形温度进行预测,并利用准东煤掺烧高岭土、准格尔后煤灰变形温度对模型进行了验证。研究发现,CSBP模型较BP模型对煤灰变形温度的预测更加精准;相比单煤预测而言,煤掺添加剂及配煤的预测误差都有明显的增加;CSBP模型对准东煤掺烧高岭土和掺烧准格尔煤的煤灰变形温度同样可以进行相对准确的预测。

关键词：准东煤固钠添加剂配煤灰熔点低温共熔煤灰变形温度预测

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钙镁对煤灰熔渣特性耦合作用机理研究

钙镁对煤灰熔渣特性耦合作用机理研究

作者：陶然安徽理工大学

学位级别：硕士

本文选取有代表性的硅铝比不同的三种高灰熔融温度煤样,通过向煤中分别添加不同比例的CaO和MgO试剂,分析添加钙镁助熔剂后在还原性气氛下煤灰熔融温度和灰渣粘温特性的变化规律;借助CCSEM、X射线衍射仪(XRD)分别考查煤中矿物组成与煤灰... 详细信息

本文选取有代表性的硅铝比不同的三种高灰熔融温度煤样,通过向煤中分别添加不同比例的CaO和MgO试剂,分析添加钙镁助熔剂后在还原性气氛下煤灰熔融温度和灰渣粘温特性的变化规律;借助CCSEM、X射线衍射仪(XRD)分别考查煤中矿物组成与煤灰熔融特性的关系及高温下钙镁助熔剂对煤灰渣中的矿物转化过程和晶胞参数的影响;利用Factsage热力学软件从理论的角度探究钙镁助熔剂对煤灰熔融过程和熔渣液相生成量的作用机制、并结合量子化学软件和X射线光电子能谱(XPS)深入研究钙镁离子对矿物分子键长、键能的影响,从分子水平角度对灰渣中的矿物进行微观结构特性的计算,揭示钙镁离子耦合对煤灰熔体结构作用机理。得到如下结论:煤中高岭石、石英等耐熔矿物含量较高,高温下转化生成大量莫来石是导致煤灰熔融温度高的主要原因。钙镁耦合对硅铝比在1.5～2.0之间的B煤和C煤作用显著,具体的表现形式为:钙镁的加入加速了煤灰的熔融进程和灰渣的矿物转化过程。从XRD的分析结果来看,CaO和MgO分别和煤灰中的硅铝酸盐(莫来石)反应生成钙长石、陨硫钙石等钙质矿物和镁橄榄石、镁尖晶石和镁堇青石等镁质矿物。灰渣中莫来石、钙长石、镁橄榄石和镁尖晶石等晶体矿物在1000～1500℃范围内的晶型不变,但是在钙镁共同作用下,会导致莫来石“骨架”坍塌,体积缩小,从而转化为钙质、镁质矿物,导致煤灰熔融温度降低,液相生成量增多。钙镁耦合降低煤灰熔融温度的原因有2点:(1)Ca2+和Mg2+等金属阳离子作为电子接受体,通过攻击键长较长的Si-O或Al-O非桥氧共价键的形式破坏莫来石的结构,与[AlO4]-、[AlO6]-以及[Si04]-结合,生成钙长石、镁橄榄石、镁堇青石等矿物,这与XRD分析结果吻合;(2)由量子化学计算结果可知,钙长石中游离的Ca2+容易进入镁橄榄石的晶格结构内,与其发生低温共熔反应,这与晶胞参数分析结果一致。两种反应共同作用导致煤灰熔融温度降低。

关键词：钙镁耦合晶格结构硅铝酸盐低温共熔

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熔化部胸墙和小炉喷火口平碹常见事故处理

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