燃煤矿物组合特征及其对锅炉结渣的影响

论文摘要

燃煤矿物迁移转化引起的锅炉结渣问题长期困扰电站的安全运行,本文以燃煤矿物转化和锅炉结渣为研究重点,期望可以对结渣机理有进一步的认识。选取9种典型燃煤低温灰进行浮选实验,系统分析了浮选轻重矿物的化学、矿物微观特性;同时从矿物学角度对株洲电厂结渣样品进行研究并对其结渣机理进行分析;最后总结分析了煤中重灰矿物的燃烧转化及其对结渣的影响。浮选结果表明:9种煤样低温灰矿物相基本由石英、高岭石、黄铁矿、含钙矿物构成;轻灰矿物成分与低温灰矿物基本相同,含量略有变化;重灰的矿物组成与低温灰截然不同,根据矿物成分将其分为含铁矿物、含钙矿物以及杂质矿物,其中含铁矿物是重灰的主要矿物相,含钙矿物是的次要矿物相,石英类、高岭石等杂质矿物在重灰中含量很少;对5种煤样重灰进行FSEM-EDX分析,辨别出多种黄铁矿矿物,据其形貌分为9类:片状、块状、苺球状、球形、细屑颗粒、圆柱状、晶体、五角十二面体以及絮状聚合黄铁矿;硬石膏也是重灰中常见矿物,其微观结构较为一致,多为圆柱状晶形,常有细小晶体富集在其光滑表面;偶见萤石、钾长石、锐钛矿、镁堇青石等矿物。对株洲电厂锅炉内6个部位渣样进行了系统分析,结果表明:不同渣层的化学成分、矿物成分彼此不同;渣样主要由无定形相硅酸盐构成,主要矿物包括:莫来石、方石英、热液石英、赤铁矿、石英、铁尖晶石及钙长石;富硅玻璃相主要源自挥发的SiO蒸气的凝结以及硅铝酸盐与其它矿物之间的反应;渣样中矿物晶体包括:长条状、碎屑状、颗粒状、菱形、晶簇和正方体矿等;矿物的熔融和分解是形成渣样多孔性的原因;高温下形成的粘性SiO蒸气以及灰中细小矿物之间反应和低温共熔是株洲电厂锅炉结渣的主要原因。对典型的含铁、含钙矿物、石英以及粘土矿物在燃烧过程中的转化过程进行了总结分析。黄铁矿对结渣的贡献主要源于部分氧化的熔融中间产物以及还原性气氛下形成的方铁矿与SiO2反应生成的一系列低温共熔体;含钙矿物的分解产物方钙石会降低灰熔点及灰粘性,从而引起结渣;石英形成渣中不定形相,易在高温下还原为粘性SiO蒸气,蒸气在管壁表面的凝结为其余颗粒的沉积提供了便利;粘土矿物燃烧生成的不定形硅铝氧化物易与钙质铁质矿物反应生成三元、四元低温熔融物,从而加快其余矿物的融合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 结渣的研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 2 燃煤矿物组合、化学组成及微观特征
• 2.1 引言
• 2.2 实验样品及测试仪器
• 2.3 实验结果
• 2.4 本章小结
• 3 株洲电厂锅炉结渣的微观结构和矿物学特征研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验样品及分析方法
• 3.3 实验结果及讨论
• 3.4 结渣机理
• 3.5 本章小结
• 4 燃煤矿物质转化及其对锅炉结渣的影响
• 4.1 引言
• 4.2 典型重矿物在燃烧过程中的转化
• 4.3 本章小结
• 5 全文总结及下一步工作建议
• 5.1 全文总结
• 5.2 下一步工作建议
• 致谢
• 参考文献