典型耐火材料上煤灰结渣影响因素及机理的燃烧实验研究

论文摘要

我国的电厂用煤煤质较差,且煤种多变,如何保证锅炉的高效稳定燃烧一直是锅炉燃烧技术领域的一大研究热点。卫燃带技术是解决劣质煤稳定燃烧最简单、最有效的方法之一,该技术被广泛应用于燃煤电厂。但是炉内敷设卫燃带后会带来一些问题,其中受热面结渣加剧是一个较突出的问题,而结渣是威胁锅炉安全经济运行的一大隐患,因此,对于燃用劣质煤的锅炉来说,如何在利用卫燃带稳燃的同时又能够减少锅炉结渣是确保电厂安全经济运行的重要环节。要想减少煤灰在卫燃带耐火材料表面结渣就先要研究煤灰在耐火材料上结渣的影响因素和结渣机理。本文选取了目前电厂应用较广泛的高铝质耐火材料和高SiC质的耐火材料,分别在加热炉内和卧式煤粉实验台上与五个煤种进行了一系列实验。实验中结合各个煤样的熔融温度、成分特点,并通过改变实验煤样、实验温度和耐火材料等方法来研究温度、煤灰成分和耐火材料等因素对煤在耐火材料上结渣特性的影响。同时结合XRD、SEM、EDX等分析手段,对煤灰渣样进行分层处理,对每一层进行显微结构和成分分析。经过分析发现,在外界环境相同的情况下,煤灰在高铝质耐火材料表面的侵蚀厚度比在SiC耐火材料表面的侵蚀厚度大得多。对SiC耐火材料,由于在实验所处的高温空气环境中表面发生了钝化反应,生成了致密的SiO2保护膜,使煤灰对其表面的侵蚀变得更困难。因此SiC耐火材料更适合于做卫燃带耐火材料。本文的实验研究结果可以为后续的研究煤在耐火材料上的结渣机理工作提供充足的理论依据,为电厂卫燃带设计和防结渣技术提供具有工程应用价值的参考和指导。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 卫燃带对锅炉运行的影响
• 1.2.1 卫燃带的稳燃机理
• 1.2.2 卫燃带对锅炉运行的影响
• 1.3 结渣对锅炉运行的影响
• 1.3.1 结渣的定义及渣的类型
• 1.3.2 结渣对锅炉运行的影响
• 1.4 炉内受热面结渣影响因素及结渣机理
• 1.4.1 炉内受热面结渣影响因素
• 1.4.2 炉内受热面结渣机理
• 1.5 国内外研究现状
• 1.5.1 灰渣的形成过程研究
• 1.5.2 煤灰结渣的影响因素及防结渣技术研究
• 1.5.3 硅酸盐领域耐火材料抗渣研究
• 1.6 本文主要研究内容及意义
• 第二章 技术路线及实验方案
• 2.1 实验依据
• 2.2 煤样选取及煤粉制备
• 2.2.1 煤样选取
• 2.2.2 煤粉制备
• 2.3 煤样常规分析
• 2.3.1 煤的工业分析
• 2.3.2 煤的元素分析
• 2.3.3 煤的发热量分析
• 2.4 煤灰制备
• 2.5 煤灰成分和熔融性分析
• 2.5.1 煤灰成分分析
• 2.5.2 煤灰熔融性分析
• 2.6 耐火材料选样及制备
• 2.6.1 耐火材料选样
• 2.6.2 耐火材料制备
• 2.7 实验方案
• 2.7.1 耐火材料上煤灰结渣特性煅烧实验
• 2.7.2 耐火材料上煤灰结渣机理燃烧实验
• 第三章 耐火材料上煤灰结渣特性煅烧实验研究
• 3.1 实验条件
• 3.2 实验方法
• 3.3 实验数据及结果分析
• 3.3.1 温度对耐火材料结渣特性的影响
• 3.3.2 煤灰性质对耐火材料结渣特性的影响
• 3.3.3 材料性质对煤灰在耐火材料上结渣特性的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 耐火材料上煤灰结渣机理燃烧实验研究
• 4.1 灰渣的微观组织和成分分析
• 4.1.1 实验条件
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 实验分析结果
• 4.2 灰渣在耐火材料上的侵蚀特性研究
• 4.3 灰渣在耐火材料上的结渣机理研究
• 4.3.1 Si 在结渣中的侵蚀行为
• 4.3.2 Al 在结渣中的侵蚀行为
• 4.3.3 Zr、Cr 在结渣中的侵蚀行为
• 4.3.4 Fe、Ca、K、Na、Mg、S 在结渣中的侵蚀行为
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 1. 结论
• 2. 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A：攻读学位期间参加科研项目和发表论文情况