由于形成條件、煤化程度以及開采過程的差別造成了煤中無機組分和礦物質的組份繁多且復雜。不同的煤樣及不同的煤轉化利用方式會造成不同的灰熔融特性。在煤燃燒氣化技術中,灰熔融特性對灰粒團聚、換熱器積灰和管壁結渣等一系列現象有決定性影響,并直接決定著排渣方式的選擇,是影響煤燃燒和氣化過程的一個重要因素。本課題選用四種明顯礦物組分差異的褐煤:高硅的王家塔,高硫的伊犁,高鋁的不連溝及高堿的鄂爾多斯。在不同的燃燒和氣化條件下制備和分析灰樣,考察工藝條件及添加劑的影響,表征分析元素、組成、微觀形貌結構和成灰過程中礦物質遷移的研究路線,并基于此考察剖析煤燃燒氣化過程中煤灰熔融特性及其中的礦物質變遷規(guī)律,特別是鉀元素遷移機理。主要的研究工作及結果如下:1)考察分析了燃燒條件下溫度、碳酸鉀、氣氛、停留時間等不同工藝參數下的制備灰樣,獲得了煤灰的燒結特性、微觀形貌結構、元素組成及煤中礦物質變遷。制灰方式上,采用低溫氧等離子體灰樣制備方法和傳統(tǒng)灰樣制備方法結合的方式系統(tǒng)地獲得了從煤的本征礦物質到高溫成灰后礦物質一系列的變遷特性。研究發(fā)現:碳酸鉀能在一定濃度范圍內降低燒結溫度,但碳酸鉀對燒結溫度的影響主要依賴于其在...

【文章頁數】：137 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
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英文摘要
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 煤中的礦物質組成
    1.3 礦物質變遷的研究綜述
        1.3.1 外部礦物質的變遷
        1.3.2 內部礦物質的變遷
        1.3.3 有機結合無機元素的變遷
    1.4 礦物質及添加劑對灰熔融性影響的研究綜述
    1.5 煤灰燒結機理
    1.6 燒結溫度測量
    1.7 有待深入研究的工作
    1.8 本文研究內容
2 燃煤煤灰的燒結特性及礦物質變遷研究
    2.1 引言
    2.2 實驗方法及描述
        2.2.1 煤樣
        2.2.2 煤樣與K2CO3的配比
        2.2.3 制灰實驗儀器及裝置
        2.2.4 燒結溫度測量
        2.2.5 測試表征方法
    2.3 燃煤煤灰的燒結特性及礦物質變遷研究
        2.3.1 碳酸鉀對煤灰燒結溫度的影響
        2.3.2 制灰溫度對煤灰燒結溫度的影響
        2.3.3 制灰溫度對灰樣品表面形貌的影響
        2.3.4 不同制灰溫度下灰樣里礦物質的轉變特性
        2.3.5 制灰氣氛對燒結溫度的影響
        2.3.6 燒結氣氛對煤灰燒結溫度的影響
        2.3.7 煤顆粒尺寸對燒結溫度的影響
        2.3.8 停留時間對燒結溫度的影響
        2.3.9 碳酸鉀和爐膛溫度對燒結度的影響
    2.4 本章小結
3 催化氣化條件下添加劑對煤灰燒結特性的影響
    3.1 引言
    3.2 實驗樣品及實驗裝置描述
    3.3 在碳酸鉀催化氣化條件下高嶺土對煤灰燒結特性的影響
        3.3.1 碳酸鉀對添有高嶺土煤灰燒結特性的影響
        3.3.2 高嶺土對煤灰燒結特性的影響
    3.4 在碳酸鉀催化氣化條件下鋁土礦對煤灰燒結特性的影響
        3.4.1 碳酸鉀對添有鋁土礦煤灰燒結特性的影響
        3.4.2 鋁土礦對煤灰燒結特性的影響
    3.5 在碳酸鉀催化氣化條件下碳酸鈣對煤灰燒結特性的影響
        3.5.1 碳酸鉀對添有碳酸鈣煤灰燒結特性的影響
        3.5.2 碳酸鈣對煤灰燒結特性的影響
    3.6 本章小結
4 加壓催化氣化條件下灰熔融特性研究
    4.1 引言
    4.2 高壓熱重分析儀及實驗參數描述
    4.3 加壓條件下工藝參數對灰熔融特性的影響
        4.3.1 加壓氣化條件下溫度對灰熔融特性的影響
        4.3.2 加壓氣化條件下碳酸鉀對灰熔融特性的影響
        4.3.3 壓力對灰熔融特性的影響
        4.3.4 加壓氣化條件下氣氛對灰熔融特性的影響
    4.4 本章小結
5 灰熔融燒結機理及礦物元素變遷機理
    5.1 引言
    5.2 灰熔融燒結機理探討
    5.3 礦物質元素存在形式及變遷機理探討
        5.3.1 主要元素礦物質變遷
        5.3.2 高溫鉀元素揮發(fā)探討
        5.3.3 鉀元素存在形式及變遷機理
        5.3.4 硅硫鋁元素存在形式及變遷機理
    5.4 本章小結
6 結論及展望
    6.1 主要結論
    6.2 本文研究創(chuàng)新之處
    6.3 后續(xù)研究工作展望
致謝
參考文獻
附錄
    A. 作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文及專利目錄
    B. 作者在攻讀學位期間參與的科研項目



本文編號：3997041