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《浙江大学》 2004年
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煤和黑液水煤浆沾污结渣机理及灰沉积动态特性研究

兰泽全  
【摘要】:长期以来,受热面沾污结渣一直是困扰燃煤锅炉而未能得到妥善解决的国际性难题之一,极大地威胁着锅炉的安全、经济运行及设备的可靠性。矿物质是引起灰沉积的根本原因,本文主要通过对矿物元素在炉内的迁移和沉积行为的研究,来揭示沾污结渣机理。Na、Fe、Ca是导致灰沉积的重要矿物元素,因此,在燃料的选择上充分考虑了代表性,以含Na很高的新汶黑液水煤浆等五种在煤质组成和熔融温度方面都极具代表性的煤和煤浆为研究对象,因而本文的研究具有一定的普遍意义。 本文研究的重点之一是黑液水煤浆的燃烧特性和沾污结渣特性,目的是考察其工业应用的可行性及潜在问题。热天平机理实验、试验炉中试试验及工业炉应用试验结果都表明,黑液浆粘度低,具有良好的流动、雾化性能,加上含有大量的木质素和Na基化合物等有机成分,因而容易着火,燃烧稳定、良好,烟气中NOx、SO_2含量及烟尘浓度都远低于常规浆和制浆原煤,因此,黑液水煤浆具有显著的经济效益和环保效益,应用前景广阔。 然而,黑液浆中的Na易带来受热面的沾污结渣。烧结试验结果表明,黑液浆具有很强的烧结特性,初始烧结温度很低,仅700℃左右。在沾污结渣机理方面,通过灰污热流探针、炉内颗粒取样及电子探针等多种创新性手段和方法,对煤和黑液水煤浆的灰沉积机理及动态过程进行了深入的研究。如采用带有能谱仪的扫描电镜,分析比较了炉内空间中心颗粒、近壁颗粒、炉壁渣中颗粒及尾部烟道飞灰颗粒的形貌和元素含量,研究了灰粒中矿物质的迁徙和沉积特性。结果表明,沾污结渣与燃料自身特性有直接关系,Na是造成黑液水煤浆积灰结渣严重的根本原因,Na无论是在初始层还是整个灰渣中的含量都很高,从而引起灰渣层中Si和Al具有几乎完全相同的分布规律,绝大部分Si、Al与Na结合在一起生成了低熔点的霞石等铝硅酸钠盐,黑液浆初始层中Fe的富集不明显。Si、Al、Fe、Ca是造成煤灰结渣的主要矿物元素,在灰沉积物中Fe的富集明显,Fe、Ca对结渣可能起着协同机理作用。研究结果还表明,积灰和结渣在机理上存在很大的不同,积灰沉积物中基本上没有出现Fe的富集,其含量远低于结渣沉积物,而Na、Ca含量则比结渣沉积物中高,表明高温环境有利于Fe的沉积,而较低的受热面温度则对烟气中挥发性碱金属和碱土金属蒸气的凝结有利。 最后,对现有的结渣评判模型进行了改进,提出了将综合指数R纳入评判因素集以此来预测和判别燃煤结渣倾向的五因素模型,以及适用于切圆燃烧锅炉结渣特性评判的七因素模型。通过可靠性校验,表明此新模型具有更高的准确性,并在VB环境下开发了程序化实现沾污结渣评判的用户界面。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TK227

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【引证文献】
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9 洪元绣;“三点水” 省了300多万元[N];中国冶金报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李文艳;电站锅炉煤粉燃烧过程及结渣的数值模拟[D];华北电力大学(北京);2003年
2 李永华;混煤高效低污染燃烧特性研究[D];华北电力大学;2001年
3 王昕;流化床的流动模拟及结渣现象的探讨[D];清华大学;2005年
4 杨建国;电站锅炉煤粉空气富氧直接点火技术的理论及应用研究[D];浙江大学;2010年
5 周昊;大型电站锅炉氮氧化物控制和燃烧优化中若干关键性问题的研究[D];浙江大学;2004年
6 杨卫娟;电站锅炉变负荷引起的水冷壁渣层热应力和吹灰在线模糊优化运行的基础理论研究[D];浙江大学;2003年
7 钱力庚;330MW电站对冲锅炉炉内过程数值模拟和实验研究及四角锅炉变负荷研究及炉内过程通用程序的设计与研究[D];浙江大学;2001年
8 翁卫国;水煤浆代油清洁燃烧的研究及工业应用[D];浙江大学;2006年
9 杨祥良;基于声波测温技术的电站锅炉受热面污染监测研究[D];华北电力大学(北京);2010年
10 穆林;炼化废液热解与燃烧动力学及结渣形成过程研究[D];大连理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁建忠;陕煤结渣过程试验研究[D];浙江大学;2013年
2 高志成;电站锅炉结渣研究及预防[D];华北电力大学;2002年
3 许尧;电站煤粉锅炉结渣、积灰监测的研究[D];华北电力大学;2001年
4 裴志伟;大型电站锅炉炉内结渣问题研究[D];华北电力大学;2000年
5 鲁文华;电站锅炉受热面积灰、结渣在线监测的研究与应用[D];华北电力(北京)大学;2002年
6 白杰;电站锅炉受热面积灰、结渣在线监测及智能吹灰的研究[D];华北电力(北京)大学;2002年
7 程蛟;500MW锅炉机组燃烧调整试验研究[D];武汉大学;2004年
8 麻茂森;达旗电厂330MW锅炉受热面积灰监测系统研究[D];华北电力大学(河北);2005年
9 吴艳荣;内蒙古丰泰发电公司~#1锅炉结渣问题的试验研究[D];华北电力大学(北京);2004年
10 王成文;电站锅炉受热面积灰结渣在线监测[D];华北电力大学(北京);2004年
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