富氧燃燒條件下高堿煤的非均質(zhì)成灰與沾污特性.pdf

1、未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，煤炭作為我國(guó)含量最為豐富的化石能源，在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中仍將占主體地位。而富氧燃燒技術(shù)，作為一種先進(jìn)的燃煤CO2減排技術(shù)，近年來(lái)受到廣泛的關(guān)注。由于富氧燃燒中氣氛發(fā)生了改變，導(dǎo)致鍋爐換熱特性、煤粉燃燒特性以及污染物的排放行為均發(fā)生了較大變化，這些變化也會(huì)使得煤中礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)化行為發(fā)生改變，進(jìn)而影響爐內(nèi)的灰渣沉積特性。然而，目前學(xué)者對(duì)富氧燃燒條件及高堿煤中煤灰的形成和灰沉積傾向還沒(méi)有達(dá)成一致的認(rèn)識(shí)。為此，本文在不同試驗(yàn)臺(tái)中對(duì)富

2、氧燃燒條件下高堿煤的飛灰生成和沾污非均質(zhì)分布特性進(jìn)行了深入的研究。
　　首先，本文采用CCSEM技術(shù)，在高溫沉降爐實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中研究了富氧燃燒過(guò)程中煤灰顆粒的礦物非均質(zhì)分布特性，并詳細(xì)討論鈣和鐵在礦物顆粒中的分布特性及對(duì)煤灰顆粒結(jié)渣沾污的趨勢(shì)的影響。結(jié)果表明：相同氧氣條件下富氧燃燒會(huì)抑制礦物質(zhì)的聚合和破碎，同時(shí)使得小粒徑顆粒的平均粒徑減小，隨著氧氣濃度增加，顆粒的熔融趨勢(shì)增強(qiáng)；并且發(fā)現(xiàn)富氧燃燒會(huì)在一定程度上抑制方解石和黃鐵礦的分解和破

3、碎，降低鈣和鐵在中小顆粒中的分布，提高氧氣濃度，會(huì)促進(jìn)鈣在中小顆粒中的富集及與其它礦物的共熔反應(yīng)，從而降低灰渣粘度，增加結(jié)渣傾向；氧氣濃度的增加，會(huì)增加鐵在中小顆粒的分布，但燃燒過(guò)程鐵主要發(fā)生的是黃鐵礦的氧化反應(yīng)，生成鐵氧化物，富氧工況中氧氣濃度的增加，使得顆粒周?chē)€原性氣氛增強(qiáng)，而還原性氣氛存在的時(shí)間減少，導(dǎo)致含鐵粘性顆粒的比例先增加后減少。
　　其次，利用水冷式灰沉積取樣槍，在高溫沉降爐實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中研究了煙氣溫度、燃燒氣氛及摻混

4、燃燒對(duì)高堿煤的灰沉積特性的影響。研究表明：20％O2/N2工況下，煙氣溫度大于1150℃時(shí)，沉積灰樣均出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，灰沉積類(lèi)型以硫酸鈣沉積為主；當(dāng)煙氣溫度降低至900℃時(shí)，沉積灰樣出現(xiàn)明顯的分層，且沉積厚度增加，堿金屬硫酸鹽的沉積是導(dǎo)致沉積加劇的主要因素；摻混燃燒和高濃度CO2的存在均不會(huì)改變沉積灰樣的成分，摻混燃燒后緩解結(jié)渣沾污趨勢(shì)，但是高濃度CO2的存在會(huì)加劇沉積趨向。
　　繼而采用氣冷式灰沉積取樣槍，在燃用高堿煤的某350M

5、W電站鍋爐上對(duì)高堿煤在爐內(nèi)燃燒過(guò)程中的沉積行為進(jìn)行了研究，并通過(guò)對(duì)比，得到了高堿煤的沉積機(jī)理。結(jié)果表明，對(duì)于溫度較高的鍋爐水冷壁區(qū)域呈低灰熔點(diǎn)的鐵相熔融礦物類(lèi)型；而對(duì)于鍋爐屏式過(guò)熱器、高溫過(guò)熱器和高溫再熱器，迎風(fēng)面出現(xiàn)明顯的Na2SO4沉積，同時(shí)含有CaSO4和CaO·Al2O3等形式粘性存在，沉積樣品緊密的粘附在壁面上，呈現(xiàn)出典型的積灰底層特性，而沉積外層由于溫度較高，Si的形態(tài)除了SiO2晶體外，更多的以Na、Ca的硅鋁酸鹽共融形態(tài)