Shell煤气化飞灰粘附特性影响因素及模拟过程研究

论文摘要

Shell干粉煤加压气化工艺中合成气冷却器、陶瓷过滤器等工艺装置在运行过程中出现了飞灰的粘附和沉积问题,严重影响了煤气化装置的稳定、经济和长周期运行,因此,针对飞灰的粘附和沉积特性进行研究显得很有必要。本论文以刘二煤和云南煤气化后的飞灰为研究对象,通过JX-2000透反射显微镜、X射线荧光光谱仪、扫描电镜等现代分析测试技术分别对入炉煤样和飞灰样品的粒度分布、化学组成、微观形貌等特征进行分析,研究影响飞灰粘附特性的因素,并对其粘附沉积过程进行模拟。研究结果表明：1.刘二飞灰和云南飞灰的颗粒粒径均集中在2μm以下,其百分含量均在0-1μm粒径段随着A11到A15人孔依次减小。其中相同人孔不同气化后的飞灰进行比较,刘二飞灰颗粒在0-1μm范围的小颗粒多于云南飞灰,而在1-2μm范围的大颗粒少于云南飞灰,颗粒粒径小是导致飞灰容易在合成气冷却器等装置表面发生粘附的原因。2.CaO和Fe203在刘二煤和云南煤两种气化飞灰中的富集系数不同,其中CaO在云南飞灰中的相对富集系数（0.32）是刘二飞灰（0.15）的2.13倍,Fe203的富集系数（0.08）是刘二飞灰（0.24）的0.33倍,两种碱性氧化物在飞灰中富集系数的不同是导致刘二飞灰和云南飞灰积灰程度存在差异的原因之一。3.飞灰的微观形貌为球形颗粒,其颗粒粒径小,比表而积大,颗粒之间在分子表面张力的作用下,相互之间存在粘附力等特征。结合飞灰在气化过程中的物理化学特征,分析推断飞灰颗粒的形成过程和沉积原因,并对其过程进行模拟,进而为解释飞灰颗粒之间以及飞灰颗粒和管壁之间的粘附过程提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图或附表清单
• 引言
• 第1章 文献综述
• 1.1 国外SHELL煤气化技术研究现状及发展趋势
• 1.2 国内SHELL煤气化技术研究现状及发展趋势
• 1.3 飞灰特性的研究现状
• 1.3.1 飞灰的基本性质研究
• 1.3.2 飞灰形成机理的研究
• 1.3.3 飞灰颗粒度及其组分的研究
• 1.3.4 飞灰烧失量的研究
• 1.4 气化炉飞灰积灰原因的研究现状
• 1.5 研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验方法及仪器
• 2.2 实验样品
• 2.2.1 样品的采集
• 2.2.2 原料的基础分析
• 第3章 飞灰的粒度分布和烧失量分析
• 3.1 粒度分布分析
• 3.1.1 入炉煤的粒度分布
• 3.1.2 飞灰颗粒的粒度分布
• 3.1.3 实验小结
• 3.2 飞灰烧失量的分析
• 3.2.1 刘二飞灰的烧失量
• 3.2.2 云南飞灰的烧失量
• 3.2.3 实验小结
• 3.3 小结
• 第4章 煤中矿物元素在飞灰底渣中分布特征研究
• 4.1 刘二入炉煤及其飞灰底渣的矿物元素的分布特征
• 4.1.1 刘二入炉煤及其飞灰底渣的灰成分分析
• 4.1.2 刘二飞灰底渣中矿物元素的富集系数分析
• 4.2 云南入炉煤及其飞灰底渣的矿物元素的分布特征
• 4.2.1 云南入炉煤及其飞灰底渣的灰成分分析
• 4.2.2 云南飞灰底渣中中矿物元素的富集系数分析
• 4.3 相同煤种的不同飞灰中元素分布特征及富集规律
• 4.4 不同煤种及飞灰元素分布特征及富集规律
• 4.5 小结
• 第5章 飞灰粘附原因及模拟过程研究
• 5.1 飞灰的堆积密度分析
• 5.2 飞灰的表面形貌分析
• 5.3 飞灰沉积粘附的模拟过程分析
• 5.4 飞灰颗粒粘附力学模型
• 5.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果