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煤灰相变及其机理的研究

冯洁  
【摘要】: 一直以来,煤灰的熔融和结渣特性就是影响燃煤锅炉正常运行的主要原因,这个极大的威胁着锅炉的安全、经济运行及设备的可靠性。国内外众多学者做了大量的研究,通过煤种的改变、煤灰中加入各种矿物等手段来揭示煤灰中成分对煤灰熔融和结渣特性的影响,由于煤中矿物质的成分和含量千变万化,给煤灰的结渣机理研究带来很多干扰因素,从中找出明确的机理规律不是一件简单的事情。 本文选取了三个灰样及三种助熔剂FeS2、Na2O、CaO,并将三种助熔剂分别添到三个灰样中,用TG-DSC、XRD、FESEM等手段对这六种灰样进行试验研究,并对其熔融机理做了分析。 研究结果表明: 1.首先采用热重法和差示扫描量热法(TG-DSC)对六种煤灰的熔融特性进行了研究,对TG曲线的失重原因及DSC、DDSC曲线上的特征峰的成因进行了分析。煤灰中的碳酸盐、硫酸盐分解失重、吸热会引起TG、DSC曲线的变化,同时可以通过DDSC曲线判断煤灰发生相变的温度段。从TG-DSC曲线中可以判断三种煤灰的灰熔点不同主要是因为煤灰中高岭石含量不同引起的,而另外三种煤灰因添加的助熔剂和灰中的矿物产生低温共熔体,改变了煤灰的熔融特性。 2.利用X-射线衍射物相分析仪对六种煤灰加热到DSC曲线上的四个特征温度的灰样进行定性分析,通过各种矿物的X-射线衍射强度随温度的变化曲线对煤灰的主要矿物质在加热过程中的热行为进行研究,并分析三种助熔剂在各自煤灰中产生的矿物及其给煤灰熔融性带来的影响。 3.利用扫描电子显微镜对六种煤灰四个特征温度下的灰样进行扫描,对不同温度的灰渣形貌进行研究对比,结合X-射线衍射物相结果分析引起煤灰形貌特征差异的原因,进一步验证了助熔剂在加热过程中产生的共熔体,极易与煤中矿物发生共熔现象而降低煤灰熔融特性的结论。 4. XRD、FESEM法分析结果验证了TG-DSC法的DDSC曲线能够判别煤灰中的相变温度段。


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