煤粉燃烧时煤中硫铁矿的转变和结渣的防止

摘要

该论文通过对煤中主要含铁矿物硫铁矿(FeS<,2>)在煤粉燃烧过程中行为的描述,揭示了硫铁矿的煤粉燃烧过程中对炉内结渣的影响.煤粉炉结渣是一个复杂的物理化学过程,它取决于煤质尤其是无机组分的特性和炉内燃烧工况.参考国内外大量有关结渣机理和渣行的文献,可知在结渣过程中起关键作用的主要是煤中的含铁矿物,特别是硫铁矿(FeS<,2>)在煤粉燃烧环境下的行为.为了认识硫铁矿在结渣过程中的作用,该文建立了煤粉在滴管炉内燃烧的一维数学模型.模型以煤粉燃烧为基础,分析了煤粉中内外在硫铁矿在燃烧过程中的变化,从而对结渣过程有进一步认识,并掌握煤粉燃烧过程中结渣的趋势,以便在实际操作中合理预防结渣、避免结渣所带来的麻烦甚至危险的影响.数值研究结果表明,煤中FeS<,2>含量(内在FeS<,2>)和煤粉中大颗粒FeS<,2>含量(外在FeS<,2>)的增加都会加速结渣沉积,且缺氧条件下更易引起结渣,煤粉燃烧对FeS<,2>的分解有抑制作用等.为验证所建立数学模型的正确性,该论文还就燃烧实验台进行了初步的设计.计划在一台滴管炉上进行含铁煤粉的燃烧,并采用Mossbauer谱仪、X-衍射分析仪(XRD)等测试手段,对煤粉及反应各阶段的结渣沉积物和飞灰成分进行分析、测定.以便针对硫铁矿的化学反应过程,对FeS<,2>的反应、产物形态及煤粉燃烧的影响进行实验研究.希望今后能通过实验研究进一步验证、完善该文的数学模型.

目录

文摘

英文文摘

符号表

0绪论

1煤粉炉结渣机理和FeS2在煤粉燃烧条件下的反应研究综述

1.1煤中含铁矿物质及其影响

1.2结渣过程

1.3含铁矿物在结渣过程中的作用

1.4煤中含铁矿物在火焰中的行为

1.5原煤和煤粉中硫铁矿的形态

1.6煤中硫铁矿的分解和氧化过程

1.7硫铁矿在煤粉燃烧条件下的行为

1.8硫铁矿产物对结渣过程的影响

1.9小结

2煤粉燃烧模型

2.1煤粉燃烧过程的描述

2.2煤粉燃烧过程的数学描述

2.2.1煤的热解

2.2.2煤粉的着火

2.2.3煤焦的燃烧

3考虑硫铁矿变化的煤粉燃烧模型

3.1外部硫铁矿的变化

3.1.1硫铁矿颗粒的升温

3.1.2硫铁矿热分解生成磁硫铁矿

3.1.3磁硫铁矿被加热至其熔点

3.1.4磁硫铁矿的熔化

3.1.5熔融态硫化物的氧化

3.1.6磁铁矿的冷却与结晶

3.1.7磁铁矿的氧化

3.2内部硫铁矿的变化

3.3煤焦燃烧模型

3.4硫铁矿在煤粉内部的氧化与玻璃化反应之间的竞争

3.5煤中可燃质的燃烧

3.6颗粒的运动方程

4数学模型计算结果及分析

4.1内外部硫铁矿对结渣的影响

4.2颗粒大小对结渣的影响

4.3炉内气氛对结渣的影响

4.4环境温度(气流温度)对结渣的影响

4.5壁温对结渣的影响

4.6煤中硅含量对结渣性的影响

4.7煤中灰分对结渣性的影响

4.8煤粉浓度对结渣的影响

4.8.1颗粒初始温度对结渣的影响

4.8.2给粉速度对结渣的影响

4.8.3气流速度对结渣的影响

4.8.4炉内压力对结渣的影响

4.8.5综合考虑

5实验装置设计

6总结

6.1有关模型结果

6.1.1煤质

6.1.2气氛

6.1.3温度

6.1.4颗粒尺寸

6.1.5压力

6.1.6煤粉浓度

6.2不足

致谢

参考文献