富氧燃燒條件下高堿煤的非均質(zhì)成灰與沾污特性.pdf

1、未來相當長時期內(nèi)，煤炭作為我國含量最為豐富的化石能源，在我國能源結(jié)構(gòu)中仍將占主體地位。而富氧燃燒技術(shù)，作為一種先進的燃煤CO2減排技術(shù)，近年來受到廣泛的關(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，這些變化也會使得煤中礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)化行為發(fā)生改變，進而影響爐內(nèi)的灰渣沉積特性。然而，目前學(xué)者對富氧燃燒條件及高堿煤中煤灰的形成和灰沉積傾向還沒有達成一致的認識。為此，本文在不同試驗臺中對富

2、氧燃燒條件下高堿煤的飛灰生成和沾污非均質(zhì)分布特性進行了深入的研究。
　　首先，本文采用CCSEM技術(shù)，在高溫沉降爐實驗系統(tǒng)中研究了富氧燃燒過程中煤灰顆粒的礦物非均質(zhì)分布特性，并詳細討論鈣和鐵在礦物顆粒中的分布特性及對煤灰顆粒結(jié)渣沾污的趨勢的影響。結(jié)果表明：相同氧氣條件下富氧燃燒會抑制礦物質(zhì)的聚合和破碎，同時使得小粒徑顆粒的平均粒徑減小，隨著氧氣濃度增加，顆粒的熔融趨勢增強；并且發(fā)現(xiàn)富氧燃燒會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，會促進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，會增加鐵在中小顆粒的分布，但燃燒過程鐵主要發(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，使得顆粒周圍還原性氣氛增強，而還原性氣氛存在的時間減少，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，在高溫沉降爐實驗系統(tǒng)中研究了煙氣溫度、燃燒氣氛及摻混

4、燃燒對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，沉積灰樣均出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，灰沉積類型以硫酸鈣沉積為主；當煙氣溫度降低至900℃時，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的存在均不會改變沉積灰樣的成分，摻混燃燒后緩解結(jié)渣沾污趨勢，但是高濃度CO2的存在會加劇沉積趨向。
　　繼而采用氣冷式灰沉積取樣槍，在燃用高堿煤的某350M

5、W電站鍋爐上對高堿煤在爐內(nèi)燃燒過程中的沉積行為進行了研究，并通過對比，得到了高堿煤的沉積機理。結(jié)果表明，對于溫度較高的鍋爐水冷壁區(qū)域呈低灰熔點的鐵相熔融礦物類型；而對于鍋爐屏式過熱器、高溫過熱器和高溫再熱器，迎風(fēng)面出現(xiàn)明顯的Na2SO4沉積，同時含有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)