O2-CO2燃燒條件下煤粉熱解和燃燒過程中礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)化行為.pdf

1、煤粉熱解和燃燒過程中礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)化是O2/CO2燃燒技術(shù)中的重要一環(huán)。本論文利用高溫滴管爐模擬煤粉在鍋爐內(nèi)部的實(shí)際過程，采用多種方法對(duì)不同熱解和燃燒條件下的煤焦、煤灰進(jìn)行分析。通過與O2/N2氣氛下相關(guān)特性的系統(tǒng)比較研究O2/CO2燃燒條件對(duì)煤焦燃燒反應(yīng)特性、煤粉熱解和燃燒過程中礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和顆粒破碎行為的影響，并利用計(jì)算機(jī)控制掃描電鏡(CCSEM)技術(shù)定量研究煤中礦物質(zhì)在熱解和燃燒過程中的轉(zhuǎn)化行為，以深入理解礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化和顆粒破碎的機(jī)理。

2、
　　對(duì)CO2和N2氣氛熱解所得煤焦的研究表明，氣氛的變化特別是CO2氣化作用顯著影響煤焦的轉(zhuǎn)化率，其對(duì)煤焦的反應(yīng)性和燃燒特性參數(shù)的影響也非常明顯，尤其是對(duì)煤焦燃燒反應(yīng)的前半程影響更為顯著；且CO2對(duì)反應(yīng)性的影響與煤種有較大關(guān)系。同種煤N2煤焦和CO2煤焦中主要礦物質(zhì)相種類基本一致，僅有某些礦物含量稍有差異，這說明CO2熱解氣氛對(duì)煤中主要礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)化行為沒有顯著影響。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，CO2煤焦的破碎較N2煤焦更為顯著。
　　對(duì)煤

3、粉燃燒時(shí)礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化的研究表明，O2/N2和O2/CO2燃燒條件的不同對(duì)煤中主要礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)化沒有明顯影響，提高氧氣濃度時(shí)各煤灰樣中主要礦物質(zhì)相的衍射峰強(qiáng)度也沒有明顯變化。對(duì)燃燒時(shí)顆粒破碎行為的研究表明，煤灰中細(xì)小顆粒的數(shù)目明顯高于相應(yīng)的煤焦樣品，即煤焦在后繼燃燼成灰過程中發(fā)生了明顯破碎。對(duì)比相同氧氣濃度條件下不同燃燒氣氛煤灰發(fā)現(xiàn)O2/CO2煤灰的細(xì)小顆粒數(shù)目明顯高于O2/N2煤灰，即高濃度CO2的存在有利于礦物質(zhì)顆粒在燃燒過程中的破碎。當(dāng)

4、氧氣濃度提高至30％時(shí)，兩種燃燒氣氛煤灰的細(xì)小顆粒數(shù)目明顯減少，即高氧濃度可以減少顆粒的破碎，這是因?yàn)檠鯕鉂舛容^高時(shí)，顆粒熔聚加強(qiáng)從而減少了顆粒的破碎。
　　對(duì)煤焦CCSEM分析結(jié)果表明，N2和CO2兩種熱解條件下，由于有機(jī)質(zhì)的軟化和揮發(fā)分的大量析出，煤中的無機(jī)礦物質(zhì)顆粒接觸、熔聚，長(zhǎng)大成為較大的礦物質(zhì)顆粒，且在CO2氣氛下，由于CO2的氣化作用，細(xì)小礦物質(zhì)顆粒熔聚現(xiàn)象較N2條件下更加明顯。對(duì)煤灰CCSEM分析結(jié)果表明，在O2/N

5、2和O2/CO2燃燒條件下，煤內(nèi)在礦物質(zhì)發(fā)生了明顯的熔聚，外在礦物質(zhì)發(fā)生了顯著的破碎，且O2/CO2燃燒條件下外在礦物質(zhì)的破碎弱于O2/N2條件，這是O2/CO2氣氛中高濃度CO2抑制了以方解石為主的外在礦物質(zhì)的破碎造成的。
　　對(duì)煤焦和煤灰的CCSEM分析結(jié)果還表明，不同熱解和燃燒氣氛下煤焦、煤灰中主要礦物質(zhì)種類是相同的，僅含量方面稍有差別，所以CCSEM的結(jié)果與煤焦、煤灰的XRD分析結(jié)果基本一致，也即熱解和燃燒氣氛的改變未對(duì)煤