《洁净煤技术》“新疆大学100周年院庆”特刊

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《洁净煤技术》“新疆大学100周年院庆”特刊

来源：洁净煤技术

专题来自于《洁净煤技术》2024年06期，共18篇研究成果。

行业视野: 洁净煤技术
类别; 96个
关键词; 114位
专家; 18篇
论文; 1006IP
点击量; 303次
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不同密度准东高铁煤熔融特性

作者(Author)：陈丽娟, 王世海, 魏博, 刘啸天, 刘坤朋, 王建江, 李显, 程泽宁

摘要：研究不同密度准东高铁煤灰熔融特性,可探究准东高铁煤灰不均匀熔融规律。用有机重液浮沉法分离准东高铁煤不同密度组分,测定各煤样低温灰化后矿物组成及煤灰化学组成、熔融温度,经XRD和SEM-EDS分析熔融灰矿物组成、微观形貌和元素分布。发现准东高铁煤分离出不同密度组分主要分布于1.4~1.5g/cm3,占51.79%,煤中铁赋存形态主要为硫铁矿及少量菱铁矿;煤灰中元素不同,分离出组分密度也不同,且随Fe元素含量增加煤样组分密度增大,在密度组分>1.5g/cm3的制备煤灰中Fe元素质量分数达67.50%;各组分灰成分差异大,煤中Fe是影响熔点主要因素之一,可显著降低整体煤灰熔融温度;结合高温灰样XRD与SEM-EDS分析,不同密度组分中钙铝黄长石含量增加是导致灰熔融温度增加的原因;Fe、Mg主要富集于轮廓较明显块状灰颗粒,Si和Ca主要富集于熔融区域,且随密度增大块状颗粒含量增多;块状灰颗粒矿物主要为镁铁氧化物和赤铁矿,熔融区域矿物主要为钙铝黄长石,在1300℃煤灰中熔融区域与块状颗粒并未熔合,可知高铁煤中Fe主要存在于煤中外来矿物,且含钠矿物与钙铝黄长石发生低温共熔,熔融区域熔点降低。

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洁净煤技术

2024年第06期

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电站锅炉受热面高温氯腐蚀特性及防控

作者(Author)：马道洋, 李睿, 张兰, 坚永鑫, 王毅斌, 崔卫东, 谭厚章, 王学斌

摘要：随着我国双碳战略目标提出,电站锅炉向高参数方向发展。为研究新疆典型高氯煤在高参数锅炉焚烧过程中可能存在的腐蚀问题,探索防护措施,模拟了高参数下燃用高氯煤的锅炉气氛,对比了Super304、T92、C-HRA-5、TP347H和12Cr1MoV的抗氯腐蚀能力并研究腐蚀温度(600、650和700℃)对氯腐蚀特性的影响。同时探究不同氧化钇质量分数(0%、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%)的Inconel625涂层的抗氯腐蚀能力。结果表明:腐蚀温度对材料的抗氯腐蚀能力影响很大,当温度高于700℃时,Super304、T92、C-HRA-5、TP347H和12Cr1MoV均无法满足实际投产使用。在650℃时,C-HRA-5和TP347H表现良好,其拟合的腐蚀增重曲线分别为:y2=312.371x,R2=0.96和y=1.927x,R2=0.94。Inconel625涂层明显提高了12Cr1MoV基体抗氯腐蚀能力。随着涂层中氧化钇含量增加,抗氯腐蚀效果呈先升高后降低趋势,添加0.4%氧化钇效果最好。

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洁净煤技术

2024年第06期

59

22
准东煤分步和直接化学链燃烧特性

作者(Author)：亚力昆江·吐尔逊, 高志伟, 代正华, 钟梅, 靳立军, 李建, 刘洋, 魏博

摘要：化学链燃烧作为高效的低碳排放燃烧技术,在提高燃料利用率和减少CO2排放方面显示出其独特优势。采用Fe2O3/Al2O3载氧体,利用两段式固定床反应器开展了准东煤直接和分步化学链燃烧试验,探究了载氧体反应前后理化特性。发现准东煤热解挥发分化学链燃烧碳转化率和CO2选择性随温度和载氧体与煤质量比(OC/C)增加而升高。OC/C和温度升高提高半焦化学链燃烧碳转化率,但降低CO2选择性。相比煤直接化学链燃烧,在相同条件,分步化学链燃烧CO2选择性大幅提高、碳转化率有所降低。反应温度800℃,分步化学链燃烧CO2选择性达89.51%,相比直接化学链燃烧提升了29.18%。反应温度950℃,分步化学链燃烧碳转化率在60.40%,比直接化学链燃烧降低6.78%。与半焦反应后载氧体还原程度高于与煤热解挥发分反应后载氧体,半焦与载氧体的反应是煤化学链燃烧的限制因素之一。本研究为实现准东煤低碳清洁燃烧提供重要理论依据和技术支撑。

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洁净煤技术

2024年第06期

95

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准东煤在液态排渣锅炉中的结渣特性和元素迁移规律

作者(Author)：伍其威, 胡世豪, 刘婧雯, 张一泽, 李辉, 周昊

摘要：高碱煤的清洁高效转化及资源化利用对实现双碳目标具有重要战略意义,液态排渣锅炉在燃用高碱煤方面存在较大优势,但目前尚缺乏全烧高碱煤的灰沉积和元素迁移特性相关研究。研究了准东煤在20MW卧式液态排渣炉上燃烧时的积灰结渣特性和元素迁移规律。通过在捕渣屏前后设置灰沉积探针1和2,研究了换热器表面灰沉积对传热效率的影响。结果表明,初始层形成阶段通过探针表面的热流密度迅速下降,随沉积物的生长热流密度缓慢下降,沉积物生长趋于稳定时,热流密度也会在一定范围内波动。按照探针表面的热流密度变化速率,可将灰沉积的形成过程分为3个阶段,分别为快速下降阶段、缓慢下降阶段和稳定阶段。探针1和2最终稳定的相对热流密度分别为0.75和0.83。此外,通过分析炉膛不同位置灰渣和沉积物的外观形貌、矿物组成和化学成分,探究了元素迁移对积灰结渣的影响。灰沉积的微观表征表明,Al2O3、Fe2O3、SiO2等氧化物在高温区渣样中富集,而CaO、MgO、Na2O、SO3则主要出现在低温区域的沉积物中。换热器表面沉积初始层的形成与碱金属及其硫酸盐的冷凝密切相关,高温和低温区域样品中的平均Na2O质量分数分别为1.38%和4.70%。铁元素会在渣中富集并充当助溶剂的作用,与硅-钙-镁-铝体系形成低温共熔体,从而导致灰熔融温度降低。

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2024年第06期

41

18
湍流热环境中毫米级木质生物质颗粒燃烧特性

作者(Author)：郭慧娜, 吴玉新, 冯乐乐, 刘杰

摘要：燃煤机组耦合生物质甚至全燃生物质是高效低成本降碳的可行技术。生物质燃料破碎能耗高导致入炉粒径相对较大,部分大粒径颗粒在炉内高温湍流环境中的燃尽问题值得重视。采用四风扇对冲高温湍流实验装置,构造近均匀各向同性湍流流场。以两种粒径的木质生物质颗粒(dp,0=2.5、6.0mm)为研究对象,通过改变炉温(Tgas=500、700、900℃)和湍流脉动速度(urms=0~1.8m/s),研究湍流脉动速度urms对毫米级生物质颗粒燃烧特性的影响。试验通过颗粒表面-中心温度测量系统记录了颗粒温度,通过彩色图像测量系统捕捉燃烧全过程,确定不同工况下生物质颗粒的燃烧时间、着火模式、火焰形态及粒径变化。结果表明,生物质颗粒通常倾向于发生均相着火,仅在Tgas=500℃时增大urms使着火模式由均相着火转变为异相着火。urms增至1.8m/s,着火前颗粒升温速率提高了近30%,挥发分燃烧阶段颗粒表面温度升高约300℃。urms增加引起挥发分火焰锋面褶皱变形,均相燃烧强度增加,tvol略微缩短;生物质焦炭的孔隙发展更加迅速,大量氧气扩散进颗粒内发生反应,使焦炭燃尽时间大幅缩短40%以上,焦炭燃烧温度亦随之增加。颗粒湍流雷诺数Rep,t越大,受湍流脉动影响越显著。升高炉温,增大urms对颗粒温度的影响将减弱,对缩短燃烧时间的影响越强烈。

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2024年第06期

46

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气流床气化炉中煤气化熔渣的结晶行为研究进展

作者(Author)：鲁浩, 白进, 孔令学, 郭振兴, 李怀柱, 李文

摘要：煤气化是实现煤炭从燃料向原料转变,推进煤炭清洁高效利用的重要途径之一。气流床气化技术是目前的主流气化技术,气化炉的稳定运行要求液态熔渣应具有良好的流动性。排渣过程中的熔渣结晶行为会导致熔渣流动性变差,是造成气化炉非正常停车的主要原因。总结了影响熔渣流动性的主要结晶特征及研究结晶行为的关键———结晶动力学的研究现状。论述根据结晶行为判断结晶机制并选择合适的结晶动力学模型的方法。为获得更准确的结晶行为数据,总结多种结晶检测手段的原理和特点并分析了根据研究重点、仪器特性与熔渣特性选择合适结晶行为的检测手段。最后,论述了化学组成与操作条件对结晶行为的影响。研究发现不同晶体之间结晶机理差异明显,同一化学组成对不同晶体结晶行为的影响不同。当限定熔渣化学组成所处相区时,化学组成与操作条件对第一相结晶矿物质结晶行为的影响更具规律性,可为调控结晶行为提供更准确指导。研究结果与相图结合或建立简单易得的预测模型能更好指导熔渣结晶行为调控。目前,结晶行为研究主要依赖试验手段,后续研究可结合相场模拟与分子动力学模拟等方法,深入挖掘结晶机理,并考察气化炉内温度场、流场等因素对结晶特性的影响。

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2024年第06期

64

21
准东高铁煤中伴生矿物对水煤浆成浆性能影响

作者(Author)：刘啸天, 王珊, 文蓉蓉, 许燕凤, 高昊阳, 魏博

摘要：准东黑山矿区将军庙二矿的准东高铁煤储量丰富,是优质动力煤产区,以该煤样为原料煤,考察煤中主要伴生矿物对水煤浆性能影响。用煤炭浮沉分离方法获得不同矿物含量、种类和分布规律的不同密度等级煤样,并对煤样进行成浆性影响评价。经能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光仪(XRF)确定煤样中元素含量及矿物组成。最后利用SPSS软件计算不同矿物元素含量与成浆性能相关性。发现准东高铁煤密度主要集中于1.40~1.50g/cm3,占整体的55.88%,而密度>1.50g/cm3煤样约占4.88%;黄铁矿、硫酸铁、高岭土和石英石含量随煤样密度增大而增加,密度>1.50g/cm3煤样中伴生矿物含量高,Al、Si、S和Fe元素含量均达到最大,其中Fe元素质量分数从<0.5%增至5.97%;水煤浆样品黏度和稳定性也随制备煤样密度增加而下降,使用密度<1.40g/cm3的ZD1煤样制备的水煤浆黏度960mPa·s,析水率1.37%,而采用密度>1.50g/cm3煤样制备的浆体样品整体过于稀薄,成浆黏度降至320mPa·s,析水率达9.09%;相关性分析显示,煤中伴生Na、Mg和Ca元素在各个密度等级煤样中分布相对均匀,与成浆性能无明显相关性,而Al、Si、S和Fe元素的含量与成浆黏度和稳定性分别呈现显著和极其显著的负相关,即黄铁矿、硫酸铁、高岭土和石英石质量分数越高,水煤浆黏度、稳定性下降趋势越显著。

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2024年第06期

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俾路支褐煤有机结构特征及大分子模型构建

作者(Author)：任媛, 莫文龙, 马亚亚, 郭佳, 魏贤勇, AKRAM Naeem

摘要：以巴基斯坦俾路支褐煤(BL)为研究对象,由元素分析得出BL化学式为C167H130O53N2S。经X射线光电子能谱(XPS)分析BL有机结构中氧、氮和硫元素存在形式。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)研究BL有机结构中主要官能团特征,—CH和—CH2为BL脂肪族结构中主要官能团。BL中苯环主要取代形式为三取代和四取代。运用核磁共振光谱(13C-NMR)探究BL有机结构碳骨架结构。BL分子结构中,芳香桥碳与周碳之比XBP为0.21,碳主要由芳香碳和脂肪碳2部分构成,其中脂肪碳质量分数53.23%,芳香碳占比41.93%。芳香结构以苯环和萘环为主,氧主要以羧基、羰基、醚氧和酚羟基形式存在,而氮主要以吡咯氮形式存在,硫主要为噻吩。建立BL二维分子结构模型,通过MaterialsStudio对其进行加氢饱和,构建BL分子模型三维立体结构,进一步优化所得分子模型,空间效果显著,得到能量最低的BL三维结构模型,发现范德华能是BL分子结构稳定的关键因素。通过计算得到的BL模型结构13CNMR谱图与试验所测谱图基本一致,验证了所构建BL结构模型的合理性。

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