O2/CO2燃烧条件下煤中易熔矿物质迁移转化规律研究

论文摘要

O2/CO2循环燃烧作为一种CO2减排的有效手段，具有明显的技术经济优势。国内外对此进行了相当多的基础和应用课题研究，但对煤粉燃烧过程的矿物质的炉内行为涉及相对较少。煤中矿物质转化与煤粉燃烧主体过程密切相关，因此燃烧反应条件的变化会影响矿物质的转化和迁移规律，进而影响到炉内积灰结渣过程。本文将针对O2/CO2循环燃烧下的矿物质转化及其对积灰结渣的影响进行系统的研究。首先，研究不同气氛、不同温度的易熔矿物质转化。在管式炉制取灰样，通过XRD分析，获得矿物质转化的特性。得到以下结论：不同气氛各种主要矿物质的转变途径基本相同，只是矿物质的含量有所变化，气氛变化影响了赤铁矿和硬石膏的后续转化过程，使其在富氧燃烧气氛下更易生成低熔点的钙长石、钙黄长石和钙铁辉石等，从而增加了其积灰结渣的倾向。其次，研究不同燃烧气氛下灰的熔融特性。研究表明，在同样的弱还原灰熔点测试气氛下，空气气氛制备的灰其灰熔点稍小于O2/CO2循环燃烧气氛下制备灰的灰熔点；在O2/CO2燃烧气氛下（O2/CO2）进行测试的O2/CO2燃烧气氛下制备灰的灰熔点普遍要高于弱还原气氛（CO2/CO=3:2）下测试的O2/CO2燃烧气氛下制备灰的灰熔点；无论是制灰气氛还是测试气氛都会对最后灰熔点结果产生一定影响，从而影响其积灰结渣倾向。最后，利用热重和XRF研究其矿物质析出和分解的不同。在热重检测仪中的加热对应气氛马弗炉所得灰，将热重前后灰样进行XRF分析，获得元素相对析出率，进行分析。研究发现，O2/CO2燃烧条件下氧化钙生成及其固硫过程有所改善，而硬石膏的分解过程会受到抑制；O2/CO2燃烧下高CO2浓度会促进K、Na等元素的析出释放，使其矿物质失重率有所增加；富氧燃烧情况下CO/CO2/O2比例的改变会抑制难熔矿物质的析出。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 不同燃烧条件下矿物质转化特性研究的重要性
• 1.2 不同燃烧条件下矿物质转化特性的相关研究
• 1.3 本研究的内容
• 2 不同燃烧条件下易熔矿物质转化过程分析
• 2.1 引言
• 2.2 实验过程、样品及装置
• 2.3 XRD 结果与分析
• 2.4 半定量分析原理及结果
• 2.5 相同气氛下不同温度矿物质的转化规律
• 2.6 不同气氛下的矿物质的转化规律
• 2.7 小龙潭褐煤灰形貌特征的研究
• 2.8 本章总结
• 3 不同气氛下煤灰熔融特性研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验设备及过程
• 3.3 XRD 结果与分析
• 3.4 不同气氛下灰灰熔融特性变化规律
• 3.5 本章小结
• 4 不同气氛下煤灰矿物质高温分解与析出
• 4.1 引言
• 4.2 实验过程及设备
• 4.3 热重曲线分析
• 4.4 XRF 数据分析与讨论
• 4.5 不同气氛下矿物质析出
• 4.6 本章总结
• 5 全文总结及展望
• 5.1 全文进行实验及结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献