Shell煤氣化高效復(fù)合助熔劑的開發(fā)及作用機(jī)理研究

【摘要】： Shell粉煤氣化工藝,添加石灰石助熔劑仍可能引起堵渣等問題,因此,開發(fā)高效復(fù)合助熔劑顯得很有必要。本論文以淮北礦區(qū)高灰熔融溫度煤種(AQ007、BS)為研究對象,在弱還原性氣氛下,考察了復(fù)合助熔劑降低煤灰熔融溫度、改善粘-溫特性的作用,研究了高溫熔融過程復(fù)合助熔劑對煤灰中礦物組成轉(zhuǎn)變和熔渣相變的影響,揭示其作用機(jī)理。研究結(jié)果表明: 1)添加復(fù)合助熔劑能有效降低灰熔融溫度,拓寬灰渣流溫區(qū)間,明顯改善煤灰粘-溫特性。對于選用的原料煤,當(dāng)復(fù)合助熔劑添加量為4%時,煤灰熔點即可降到1350℃以下,效果明顯優(yōu)于石灰石助熔劑。 2)原煤煤灰中存在著大量的石英,在升溫過程中莫來石大量生成,導(dǎo)致煤灰熔融溫度較高。復(fù)合助熔劑中含有Ca、Mg等物質(zhì),弱還原性氣氛下,它們易與煤灰中的Al_2O_3、SiO_2反應(yīng),抑制了莫來石的生成。煤灰中存在的晶體礦物為鈣長石、鈣黃長石、堇青石、鎂橄欖石、尖晶石等,礦物之間發(fā)生低溫共熔,從而降低煤灰熔融溫度。 3)復(fù)合助熔劑的添加量,存在一個極值,當(dāng)超過這個極值以后,即助熔劑過量,生成大量耐熔礦物,導(dǎo)致煤灰熔融溫度升高。 【關(guān)鍵詞】：Shell氣化爐 復(fù)合助熔劑 礦物組成 X-射線衍射 掃描電鏡
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TQ533
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 引言11-12
• 1 文獻(xiàn)綜述12-26
• 1.1 Shell 氣流床煤氣化技術(shù)研究進(jìn)展12-14
• 1.1.1 Shell 氣流床煤氣化技術(shù)概述12-13
• 1.1.2 Shell 氣流床煤氣化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀13
• 1.1.3 Shell 氣流床煤氣化技術(shù)運(yùn)行中存在的問題13-14
• 1.2 煤灰熔融特性研究進(jìn)展14-18
• 1.2.1 煤灰化學(xué)組成對灰熔融溫度的影響15
• 1.2.2 煤灰礦物組成對煤灰熔融溫度的影響15-17
• 1.2.3 煤灰熔融特性與相平衡之間的關(guān)系17-18
• 1.3 煤灰粘溫特性研究進(jìn)展18-20
• 1.3.1 煤灰粘溫特性的類型18-19
• 1.3.2 煤灰化學(xué)組成與粘-溫特性的關(guān)系19-20
• 1.4 助熔劑研究進(jìn)展20-24
• 1.4.1 助熔劑在制造業(yè)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀20-21
• 1.4.2 助熔劑在材料學(xué)領(lǐng)域的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀21-22
• 1.4.3 助熔劑在煤化工領(lǐng)域的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀22-24
• 1.5 研究內(nèi)容24-26
• 2 實驗部分26-32
• 2.1 實驗原料26
• 2.2 煤灰熔融性實驗26-28
• 2.2.1 制備煤灰樣的實驗步驟26-27
• 2.2.2 灰熔融性溫度測試儀器及測試方法27
• 2.2.3 灰熔融性溫度實驗方法27-28
• 2.2.4 實驗設(shè)備28
• 2.3 X-射線衍射（XRD）實驗28-29
• 2.3.1 制樣方法28
• 2.3.2 實驗儀器28-29
• 2.4 掃描電鏡（SEM）實驗29
• 2.4.1 制樣方法29
• 2.4.2 實驗儀器29
• 2.5 灰渣流動性測試實驗29-30
• 2.5.1 制樣方法29
• 2.5.2 儀器設(shè)備29-30
• 2.6 煤灰粘-溫特性測試實驗30-32
• 2.6.1 樣品制備30-31
• 2.6.2 儀器裝置31-32
• 3 AQ007 煤灰成分、礦物組成與煤灰熔融性關(guān)系32-38
• 3.1 AQ007 煤的分析32-34
• 3.1.1 AQ007 煤灰化學(xué)成分分析32
• 3.1.2 AQ007 煤礦物組成分析32-33
• 3.1.3 AQ007 煤原煤的SEM 照片33-34
• 3.2 AQ007 煤熔融過程中礦物轉(zhuǎn)變分析34-36
• 3.2.1 熔融過程中礦物組成轉(zhuǎn)變的XRD 分析34-35
• 3.2.2 熔融過程中熔渣形貌特征研究35-36
• 3.3 AQ007 煤灰的粘-溫特性36-37
• 小結(jié)37-38
• 4 復(fù)合助熔劑對煤灰熔融溫度的影響38-45
• 4.1 化學(xué)單助熔劑對煤灰熔融溫度的影響38-39
• 4.2 礦渣單助熔劑對煤灰熔融溫度的影響39-40
• 4.3 單助熔劑對煤灰熔融的影響對比40-42
• 4.3.1 化學(xué)單助熔劑對煤灰熔融的影響對比40-41
• 4.3.2 礦渣單助熔劑對煤灰熔融的影響對比41-42
• 4.4 復(fù)合助熔劑FHC 對煤灰熔融的影響42-43
• 4.5 復(fù)合助熔劑和單助熔劑對煤灰流動溫度影響的對比43-44
• 小結(jié)44-45
• 5 復(fù)合助熔劑對煤灰粘溫特性的影響45-53
• 5.1 復(fù)合助熔劑對灰渣流動性的影響45-47
• 5.1.1 單助熔劑對煤灰灰渣流動性的影響45-46
• 5.1.2 復(fù)合助熔劑對煤灰灰渣流動性的影響46-47
• 5.2 復(fù)合助熔劑對粘-溫特性的影響47-50
• 5.2.1 單煤煤灰的粘-溫特性曲線48
• 5.2.2 添加單助熔劑的煤灰粘-溫特性曲線48-49
• 5.2.3 添加復(fù)合助熔劑的煤灰粘-溫特性曲線49-50
• 5.2.4 添加不同助熔劑的煤灰粘-溫特性曲線對比50
• 5.3 灰渣流動性與粘-溫特性的相關(guān)性50-52
• 小結(jié)52-53
• 6 復(fù)合助熔劑作用機(jī)理的研究53-67
• 6.1 單助熔劑的作用機(jī)理研究53-56
• 6.1.1 添加單助熔劑的熔渣礦物組成轉(zhuǎn)變54-55
• 6.1.2 添加單助熔劑的熔渣微觀形貌的變化55-56
• 6.2 復(fù)合助熔劑作用機(jī)理的研究56-64
• 6.2.1 添加復(fù)合助熔劑的煤灰熔融溫度整體變化趨勢56-58
• 6.2.2 添加復(fù)合助熔劑的熔渣礦物組成轉(zhuǎn)變58-63
• 6.2.3 添加復(fù)合助熔劑的熔渣微觀形貌的變化63-64
• 6.3 相圖分析64-66
• 小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 致謝73-74
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果74-75

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