Shell煤气化高效复合助熔剂的开发及作用机理研究

【摘要】： Shell粉煤气化工艺,添加石灰石助熔剂仍可能引起堵渣等问题,因此,开发高效复合助熔剂显得很有必要。本论文以淮北矿区高灰熔融温度煤种(AQ007、BS)为研究对象,在弱还原性气氛下,考察了复合助熔剂降低煤灰熔融温度、改善粘-温特性的作用,研究了高温熔融过程复合助熔剂对煤灰中矿物组成转变和熔渣相变的影响,揭示其作用机理。研究结果表明: 1)添加复合助熔剂能有效降低灰熔融温度,拓宽灰渣流温区间,明显改善煤灰粘-温特性。对于选用的原料煤,当复合助熔剂添加量为4%时,煤灰熔点即可降到1350℃以下,效果明显优于石灰石助熔剂。 2)原煤煤灰中存在着大量的石英,在升温过程中莫来石大量生成,导致煤灰熔融温度较高。复合助熔剂中含有Ca、Mg等物质,弱还原性气氛下,它们易与煤灰中的Al_2O_3、SiO_2反应,抑制了莫来石的生成。煤灰中存在的晶体矿物为钙长石、钙黄长石、堇青石、镁橄榄石、尖晶石等,矿物之间发生低温共熔,从而降低煤灰熔融温度。 3)复合助熔剂的添加量,存在一个极值,当超过这个极值以后,即助熔剂过量,生成大量耐熔矿物,导致煤灰熔融温度升高。 【关键词】：Shell气化炉 复合助熔剂 矿物组成 X-射线衍射 扫描电镜
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TQ533
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 引言11-12
• 1 文献综述12-26
• 1.1 Shell 气流床煤气化技术研究进展12-14
• 1.1.1 Shell 气流床煤气化技术概述12-13
• 1.1.2 Shell 气流床煤气化技术的应用现状13
• 1.1.3 Shell 气流床煤气化技术运行中存在的问题13-14
• 1.2 煤灰熔融特性研究进展14-18
• 1.2.1 煤灰化学组成对灰熔融温度的影响15
• 1.2.2 煤灰矿物组成对煤灰熔融温度的影响15-17
• 1.2.3 煤灰熔融特性与相平衡之间的关系17-18
• 1.3 煤灰粘温特性研究进展18-20
• 1.3.1 煤灰粘温特性的类型18-19
• 1.3.2 煤灰化学组成与粘-温特性的关系19-20
• 1.4 助熔剂研究进展20-24
• 1.4.1 助熔剂在制造业的研究及应用现状20-21
• 1.4.2 助熔剂在材料学领域的研究及应用现状21-22
• 1.4.3 助熔剂在煤化工领域的研究及应用现状22-24
• 1.5 研究内容24-26
• 2 实验部分26-32
• 2.1 实验原料26
• 2.2 煤灰熔融性实验26-28
• 2.2.1 制备煤灰样的实验步骤26-27
• 2.2.2 灰熔融性温度测试仪器及测试方法27
• 2.2.3 灰熔融性温度实验方法27-28
• 2.2.4 实验设备28
• 2.3 X-射线衍射（XRD）实验28-29
• 2.3.1 制样方法28
• 2.3.2 实验仪器28-29
• 2.4 扫描电镜（SEM）实验29
• 2.4.1 制样方法29
• 2.4.2 实验仪器29
• 2.5 灰渣流动性测试实验29-30
• 2.5.1 制样方法29
• 2.5.2 仪器设备29-30
• 2.6 煤灰粘-温特性测试实验30-32
• 2.6.1 样品制备30-31
• 2.6.2 仪器装置31-32
• 3 AQ007 煤灰成分、矿物组成与煤灰熔融性关系32-38
• 3.1 AQ007 煤的分析32-34
• 3.1.1 AQ007 煤灰化学成分分析32
• 3.1.2 AQ007 煤矿物组成分析32-33
• 3.1.3 AQ007 煤原煤的SEM 照片33-34
• 3.2 AQ007 煤熔融过程中矿物转变分析34-36
• 3.2.1 熔融过程中矿物组成转变的XRD 分析34-35
• 3.2.2 熔融过程中熔渣形貌特征研究35-36
• 3.3 AQ007 煤灰的粘-温特性36-37
• 小结37-38
• 4 复合助熔剂对煤灰熔融温度的影响38-45
• 4.1 化学单助熔剂对煤灰熔融温度的影响38-39
• 4.2 矿渣单助熔剂对煤灰熔融温度的影响39-40
• 4.3 单助熔剂对煤灰熔融的影响对比40-42
• 4.3.1 化学单助熔剂对煤灰熔融的影响对比40-41
• 4.3.2 矿渣单助熔剂对煤灰熔融的影响对比41-42
• 4.4 复合助熔剂FHC 对煤灰熔融的影响42-43
• 4.5 复合助熔剂和单助熔剂对煤灰流动温度影响的对比43-44
• 小结44-45
• 5 复合助熔剂对煤灰粘温特性的影响45-53
• 5.1 复合助熔剂对灰渣流动性的影响45-47
• 5.1.1 单助熔剂对煤灰灰渣流动性的影响45-46
• 5.1.2 复合助熔剂对煤灰灰渣流动性的影响46-47
• 5.2 复合助熔剂对粘-温特性的影响47-50
• 5.2.1 单煤煤灰的粘-温特性曲线48
• 5.2.2 添加单助熔剂的煤灰粘-温特性曲线48-49
• 5.2.3 添加复合助熔剂的煤灰粘-温特性曲线49-50
• 5.2.4 添加不同助熔剂的煤灰粘-温特性曲线对比50
• 5.3 灰渣流动性与粘-温特性的相关性50-52
• 小结52-53
• 6 复合助熔剂作用机理的研究53-67
• 6.1 单助熔剂的作用机理研究53-56
• 6.1.1 添加单助熔剂的熔渣矿物组成转变54-55
• 6.1.2 添加单助熔剂的熔渣微观形貌的变化55-56
• 6.2 复合助熔剂作用机理的研究56-64
• 6.2.1 添加复合助熔剂的煤灰熔融温度整体变化趋势56-58
• 6.2.2 添加复合助熔剂的熔渣矿物组成转变58-63
• 6.2.3 添加复合助熔剂的熔渣微观形貌的变化63-64
• 6.3 相图分析64-66
• 小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-73
• 致谢73-74
• 作者简介及读研期间主要科研成果74-75

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