第28卷第2期中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)Vol 28 No.2 Jan 20082008年1月Proceedings of the文章編號(hào):02588013(2008)02002007中圖分類號(hào):TK224文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A學(xué)科分類號(hào):47020水煤漿再燃對(duì)爐內(nèi)灰渣沉積的影響周俊虎,趙曉輝,周志軍,楊衛(wèi)娟,劉建忠,岑可法(能源清潔利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(淅江大學(xué)),浙江省杭州市310027)Effect of Coal-water Slurry Reburning on Ash Deposition in boilerZHoU Jun-hu, ZHAO Xiao-hui, ZHOU Zhi-jun, YANG Wei-Juan, LIU Jian-zhong, CEN Ke-faLey Laboratory of Clean Energy Utilization(Zhejiang University),Hangzhou 310027, Zhejiang Province, China)ABSTRACT: Ash deposits and fly ash were sampled from one他硅酸鹽礦物質(zhì)相互作用提供了更長(zhǎng)的作用時(shí)間;再燃產(chǎn)生boiler burning coal-water slurry at two operating conditionsⅵiz.的局部還原氣氛,使得獨(dú)立于煤焦顆粒的外部黃鐵礦顆粒氧uniform air distribution and coal- water slurry reburning化過(guò)程延長(zhǎng),中間產(chǎn)物鐵硫氧共熔體(FeSO的存在時(shí)間延conditions. X-ray diffraction(xRD) and scanning electron長(zhǎng):再燃區(qū)燃燒器附近礦物質(zhì)顆粒接受到的入射輻射熱流較microscopy equipped with energy dispersive X-ray低,方解石和黃鐵礦顆粒的破碎在一定程度上降低,相對(duì)于nalysis( SEM-EDX) instruments were used to identify the非再燃工況更易生成較大顆粒的鐵、鈣灰顆粒。飛灰顆粒形crystal phase, morphology characteristics and elemental貌表明,再燃工況下飛灰大顆粒較非再燃工況下多,且形狀composition respectively. The results show that the local更復(fù)雜。incident heat flux near the reburning burner is slightlydecreased, which may cause longer oxidation history of char關(guān)鍵詞:水煤漿;再燃;結(jié)渣傾向:灰沉積particles, thereby much more time is provided for the 0 3IEcoalescence and agglomeration between included ironontaining particles and other silicates; Due to the local煤粉燃燒過(guò)程面臨的一個(gè)問(wèn)題是如何有效控制reducing atmosphere when reburning, the oxidation history of氮氧化物的排放;同時(shí),煤粉所含礦物質(zhì)在爐內(nèi)轉(zhuǎn)excluded pyrite discrete from coal particle is extended, so the變而引起的灰渣沉積,是另一個(gè)較難解決的問(wèn)題。duration time of molten Fe-S-O eutectic phase is prolonged,燃料再燃“控制NO2排放是運(yùn)行成本和脫硝效率The incident radiation heat flux to the mineral particles介于SNCR和SCR之間的一種較新的技術(shù),因而slightly lower near the reburning burner,, which causes weaker近年來(lái)得到國(guó)內(nèi)外的高度重視。再燃低NO2技術(shù),fragmentation of the excluded calcite and pyrite particles, thus如天然氣56、煤粉或生物質(zhì)、渣油或水煤formedMorphology characteristics of the fly ash particle漿2再燃,是利用局部還原性氣氛,抑制NO2的ash from the reburning condition contains mthan that from uniform air distribution conditionh防生膠認(rèn)為還題渣的的particles from the reburning condition exhibit various shapes.于還原性氣氛的產(chǎn)生,降低了灰渣的軟化與熔化溫KEY WORDS: coal-water slurry; reburning; slagging pot.度。實(shí)際過(guò)程中,Gb的研究沒(méi)有發(fā)現(xiàn)低NOtion燃燒器對(duì)結(jié)渣有加劇作用;但另一些研究表明4,摘要:針對(duì)1臺(tái)釆用水煤漿再燃鍋爐,現(xiàn)場(chǎng)采集了再燃和均低NO燃燒燃燒器確實(shí)對(duì)結(jié)渣有加劇作用?？諝夥值扰滹L(fēng)2種工況下灰渣沉積樣品和對(duì)應(yīng)的飛灰顆粒,x射線級(jí)與卻在這不杜氣氛形成這一點(diǎn)上具有衍射儀和掃描電鏡及能譜儀分別用來(lái)鑒定樣品的品相組成相對(duì)結(jié)渣的影響,有助和形貌特性以及部分顆粒的元素組成。結(jié)果表明,水煤漿再于CNMHG傾向增大的機(jī)理。水燃時(shí)再燃燃燒器附近顆粒接受到的入射熱流較低,煤焦顆粒煤漿再燃技術(shù)具有很好的應(yīng)用前景12,研究這氧化燃盡時(shí)間較長(zhǎng),為煤焦顆粒內(nèi)部含鐵礦物質(zhì)與其再燃技術(shù)對(duì)結(jié)渣的貢獻(xiàn),有利于完善該低NO2技術(shù)第2期周俊虎等:水煤漿再燃對(duì)爐內(nèi)灰渣沉積的影響同時(shí)由于水煤漿再燃和煤粉再燃有一定的相似性,1.2樣品的分析方法認(rèn)識(shí)水煤漿再燃過(guò)程中結(jié)渣傾向增大的機(jī)理,對(duì)認(rèn)各樣品的來(lái)源見表1。對(duì)于所有樣品,熔融特識(shí)其他燃料再燃過(guò)程中結(jié)渣惡化有借鑒作用。本文征溫度(AFI)在弱還原氣氛下測(cè)定, SEM-EDX研究采用水煤漿再燃技術(shù)前后,爐內(nèi)灰渣沉積的物 SIRION,荷蘭FEI公司)和 XRD(Rigaku D/max相組成和微觀形貌特性的變化,分析水煤漿再燃對(duì)250PC,日本理學(xué)電機(jī)株式會(huì)社)分別用來(lái)鑒定樣爐內(nèi)灰渣沉積的影響,對(duì)于降低NO排放的同時(shí)優(yōu)品的形貌學(xué)、顆粒的元素組成和樣品的晶相組成化燃燒提供參考。表1樣品描述Tab. 1 Description of san1研究對(duì)象與研究方法樣品來(lái)源水煤漿灰1.1鍋爐簡(jiǎn)介與取樣方法均等配風(fēng)爐內(nèi)渣南海發(fā)電一廠新建超高壓自然循環(huán)水煤漿鍋爐再燃爐內(nèi)渣均等配風(fēng)飛灰最大連續(xù)出力670h,設(shè)計(jì)以燃用水煤漿為主。本再燃飛灰體呈∏型布置,水煤漿噴霧懸浮燃燒,釆用直流燃2試驗(yàn)結(jié)果與討論燒器正四角布置切向燃燒。燃燒器最上層布置燃盡2.1元素分析與灰熔點(diǎn)分析風(fēng)并采用反切。燃燒器布置圖見圖1。按各種礦物質(zhì)和金屬元素在煤粉中的存在形本試驗(yàn)在均等配風(fēng)與水煤漿再燃(再燃燃料質(zhì)式,將其分為內(nèi)部礦物質(zhì)、外部礦物質(zhì)和與有機(jī)煤量百分比25%)兩種工況下,在爐膛輻射受熱面、尾焦母體鍵合的成灰元素,如圖215,引起煤粉燃燒部煙道某一固定位置處采集了灰渣顆粒,進(jìn)行對(duì)比研究。其中,輻射受熱面樣品采集方法如下:用硅積618,鐵在煤中主要以黃鐵礦形式存在。此碳棒做沉積取樣棒,插入爐內(nèi),約2h后,取出結(jié)渣外,堿士金屬鈣對(duì)結(jié)渣沾污的貢獻(xiàn)也較大。棒,保存。采用撞擊式飛灰取樣裝置采集除塵器前各個(gè)樣品的灰成分(弱還原氣氛下測(cè)定的以氧水平煙道內(nèi)飛灰樣品?；锉硎镜馁|(zhì)量百分比,結(jié)果歸一到100%)和灰熔點(diǎn)與晶相組成分別見表2與圖3?；页煞址治鼋Y(jié)果V25400燃盡風(fēng)為基于同一樣品的兩次平行測(cè)量之平均值。由表2V24250上上二次風(fēng)中各個(gè)樣品的元素分析結(jié)果可見,爐內(nèi)灰渣沉積和再燃燃料噴口飛灰的鐵元素含量以及鈣元素含量相對(duì)于燃料煤漿水煤漿油噴口(帶中心風(fēng)灰都有所增加;再燃飛灰鈣含量最高;再燃爐內(nèi)渣V22360上上中二次風(fēng)鐵含量最高。表2中灰熔點(diǎn)分析結(jié)果表明,對(duì)于軟V21800上上一次風(fēng)化溫度TsT,再燃爐內(nèi)渣最低(表2樣品c),各個(gè)部241下中次風(fēng)位樣品相對(duì)于煤漿灰的軟化溫度都有所降低。軟化V20680上下溫度這一趨勢(shì)與元素分析鐵含量基本一致,相互印V20030上下二次風(fēng)證了兩個(gè)分析結(jié)果的可靠性,同時(shí)也表明,灰渣沉點(diǎn)火油槍積中鐵元素含量很大程度上決定灰的熔融特性V18630下上二次風(fēng)外部礦物質(zhì)O Nav17980下上一次風(fēng)水煤漿/油噴口(帶中心風(fēng)V17420下中二次風(fēng)0“F次風(fēng)V16210下下二次風(fēng)中國(guó)煤化工點(diǎn)火油槍CNMHG圖1燃燒器布置圖圖2煤粉中礦物質(zhì)分布Fig 1 Schematic of the burnersFig. 2 Distribution of mineral matters in pulverized coal中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)第28卷表2樣品的元素組成和灰熔點(diǎn)Tab 2 Elemental composition of samples and AFTsFanao元素分析w/%灰熔點(diǎn)℃o MgO Al-O. Sio SO, Ko Cao TiO, Fe O,b2.3727350144.350.150.57499144842349c2.16271344743690.310.675.381.569043I81329d23233363444.940.45813741410e21622336834462043065624165.251424A硫酸鈣M莫來(lái)石Q石英L氧化鈣5000H赤鐵礦H赤鐵礦O正長(zhǎng)石A鈣長(zhǎng)石R硅鈣石800CO正長(zhǎng)石50i坐蘭衍射角2a(°)衍射角2X°)(e)再燃飛灰(a)煤灰漿圖3樣品的XRD晶相圖譜Fig 3 XRD patter7000M莫來(lái)石22再燃對(duì)輻射受熱面結(jié)渣的影響Q石英22.1再燃對(duì)外部鐵礦物質(zhì)顆粒的影響由元素分析結(jié)果可見,水煤漿再燃時(shí),輻射受熱面沉積樣品(樣品c)相對(duì)于均等配分時(shí)(樣品b)鐵的含量有較明顯的增長(zhǎng)。且灰渣中硫的含量(以SO3表示)表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。這是因?yàn)?煤中鐵的行射角2a礦物存在形態(tài)主要為黃鐵礦(FeS2),而黃鐵礦在爐(b)均等配風(fēng)爐內(nèi)渣內(nèi)的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是灰渣沉積的一個(gè)重要因素。獨(dú)立于M莫來(lái)石煤焦顆粒的外部黃鐵礦顆粒在爐內(nèi)不充分氧化燃燒,燃燒過(guò)程中,黃鐵礦依據(jù)以下機(jī)理轉(zhuǎn)化:FeS2A鈣長(zhǎng)石Fe1xS→(Fe-SO)nen→ FeO-Fe2O3→Fe2O3。上述過(guò)程的中間產(chǎn)物鐵硫氧共熔體(Fe- S-O)mel,具有很高的沉積黏附傾向,且研究表明,這一中間體持續(xù)的時(shí)間占據(jù)整個(gè)黃鐵礦氧化為最終產(chǎn)物赤鐵礦Fe時(shí)間的80%以上1821.由黃鐵礦形成初始黏附層物衍射角2a(°)相也包括Fe1S或FeO顆粒,這些顆粒都具有高的(c)再燃爐內(nèi)渣黏附性。且二價(jià)鐵離子Fe2是硅鋁酸鹽網(wǎng)絡(luò)修改劑即這類二價(jià)鐵離子與其他硅鋁酸鹽礦物質(zhì)顆粒在沉600A鈉長(zhǎng)石積表面上容易形成低熔點(diǎn)和低粘度值的灰顆粒;然L氧化鈣而,如果有足夠的氧化時(shí)間和適當(dāng)?shù)难趸瘹夥?黃鐵礦將被氧化為最終產(chǎn)物Fe2O3,這一產(chǎn)物具有低的自「V中國(guó)煤化工子Fe不同于二價(jià)鐵離CNMH鹽結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)形成劑田細(xì)米,世個(gè)會(huì)像Fe2那樣很大衍射角2(°程度上降低整個(gè)沉積層粘度,而是在一定程度上提(d)均等配風(fēng)飛灰高玻璃體的粘度,相對(duì)二價(jià)鐵離子而言降低了捕集周俊虎等:水煤漿再燃對(duì)爐內(nèi)灰渣沉積的影響表面的捕集能力。即在氧化氣氛下三價(jià)鐵離子有提有較明顯升高。高灰熔點(diǎn)減輕結(jié)渣趨勢(shì)的能力以上輻射受熱面的樣品元素分析結(jié)果和XRD因此,對(duì)于水煤漿再燃,由于在燃燒區(qū)域容易晶相分析結(jié)果表明,由于再燃工況降低了爐內(nèi)再燃產(chǎn)生較強(qiáng)的還原性氣氛,這就延緩了黃鐵礦向較低區(qū)氧濃度,且再燃燃料入爐初期顆粒接受到的輻射黏附傾向re2O3顆粒的轉(zhuǎn)變,換言之,中間產(chǎn)物鐵熱流較低,從而煤焦顆粒的氧化時(shí)間延長(zhǎng),使得包硫氧共熔體(FeS-Omt的持續(xù)時(shí)間在還原性氣氛下裹于煤焦內(nèi)部的礦物質(zhì)顆粒有更多的時(shí)間相互作存在的時(shí)間較均等配風(fēng)情況下要長(zhǎng),結(jié)渣傾向增大。用,主要是鐵的礦物質(zhì)顆粒與其它硅酸鹽顆粒作用222再燃對(duì)內(nèi)部鐵礦物質(zhì)顆粒轉(zhuǎn)變的影響時(shí)間加長(zhǎng),生成黏附傾向較大的灰顆粒;同時(shí),由Slater等人1的研究表明,內(nèi)部黃鐵礦顆粒和于還原性氣氛的產(chǎn)生使得外部礦物質(zhì)黃鐵礦得氧化外部黃鐵礦顆粒在煤粉燃燒過(guò)程中經(jīng)歷的歷程有所時(shí)間延長(zhǎng),中間產(chǎn)物高黏附傾向的鐵硫氧共熔體存不同,獨(dú)立于煤焦顆粒的外部黃鐵礦顆粒,燃燒過(guò)在時(shí)間相對(duì)均等配風(fēng)延長(zhǎng),從而加劇鐵型灰渣的沉程中經(jīng)歷一定程度的破碎和氧化,生成磁鐵礦積傾向。( FeO.Fe2O3)和赤鐵礦(Fe2O3)。顆粒尺寸,煙氣溫度由均等配風(fēng)和再燃工況下,輻射受熱面樣品的和氧濃度影響著整個(gè)氧化歷程的進(jìn)行。而包裹于煤XRD晶相分析可見,儀器檢測(cè)出的灰渣晶相組成中焦顆粒內(nèi)部的黃鐵礦顆粒,由于燃燒過(guò)程中煤焦顆有莫來(lái)石、鈣長(zhǎng)石、赤鐵礦和石英。由前面的分析粒提供的還原性氣氛,大大延長(zhǎng)了其氧化進(jìn)度,從可知,鐵礦物質(zhì)的爐內(nèi)沉積主要是以鐵硫氧共熔體而氧化過(guò)程中間產(chǎn)物鐵硫氧共熔體的存在時(shí)間延或含鐵硅酸鹽顆粒的形式發(fā)生(前者對(duì)應(yīng)于黃鐵礦長(zhǎng),加劇結(jié)渣傾向。包裹于煤粒內(nèi)部的黃鐵礦顆粒,顆粒的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物,后者對(duì)應(yīng)于鐵礦物質(zhì)與硅酸鹽顆相對(duì)其他鐵礦物質(zhì)(如菱鐵礦和含鐵伊利石)顆粒,粒團(tuán)聚)。XRD檢測(cè)出的赤鐵礦可能是由于鐵硫氧與其它硅酸鹽顆粒聚集的傾向較低4共熔體顆粒在表面停留較長(zhǎng)時(shí)間,被氧化成最終產(chǎn)對(duì)于水煤漿再燃工況下,再燃燃燒器附近區(qū)域物赤鐵礦(Fe2O3):由于取樣棒插入時(shí)不能保證取樣氧濃度有所降低,煤焦顆粒的氧化時(shí)間降低,從而棒表面所處位置處于還原氣氛,因?yàn)椴迦肟椎穆╋L(fēng)包裏于煤焦顆粒內(nèi)部的礦物質(zhì)顆粒所處的還原氣氛帶來(lái)爐膛外面空氣的進(jìn)入(爐膛負(fù)壓),使得取樣棒歷程加長(zhǎng);加之再燃工況下,主燃燃料經(jīng)歷再燃噴局部可能處于氧化性氣氛,但是,這部分漏風(fēng)不至入?yún)^(qū),相當(dāng)于主燃燃料煤焦顆粒經(jīng)理一次退火過(guò)程,于影響沉積顆粒經(jīng)歷歷程中由于再燃引起的還原氣加大了煤焦的燃盡難度,因而煤焦顆粒燃盡時(shí)間有氛的改變。故而結(jié)合元素分析可以認(rèn)為,再燃工況定延長(zhǎng),包裹于內(nèi)部的黃鐵礦顆粒的氧化時(shí)間延可以導(dǎo)致較多的鐵礦物質(zhì)的沉積。長(zhǎng),延緩了氧化進(jìn)程,中間生成物所處時(shí)間延長(zhǎng),2.2.3再燃對(duì)鈣礦物質(zhì)轉(zhuǎn)變的影響從而增大內(nèi)部黃鐵礦顆粒轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的沉積傾向再燃技術(shù)的采用,再燃水煤漿燃燒初期,礦物包裏于煤焦顆粒內(nèi)部的其他含鐵礦物質(zhì),如粘顆粒接受到的火焰輻射熱流相對(duì)較弱。煤粉中礦物土類礦物質(zhì)伊利石、菱鐵礦,由于再燃產(chǎn)生的氣氛質(zhì)石英、伊利石、高嶺石等基本不發(fā)生破碎,菱鐵的影響,煤焦顆粒氧化時(shí)間延長(zhǎng),為這類含鐵礦物礦和鐵白云石僅發(fā)生很小程度的破碎2,易發(fā)生破質(zhì)和其他硅酸鹽礦物質(zhì)相互作用產(chǎn)生較大尺寸黏附碎的礦物質(zhì)有外部離散的方解石和硫鐵礦顆粒,且顆粒提供了更長(zhǎng)的時(shí)間,且在煤焦顆粒內(nèi)部,由于研究發(fā)現(xiàn),鈣元素在煤中的主要以方解石(CaCO3)強(qiáng)還原性氣氛的影響,這類含鐵礦物質(zhì)很難氧化成形式存在,方解石和黃鐵礦在煤粉中多以獨(dú)立于三價(jià)鐵,而是以二價(jià)鐵助熔劑的角色與其他硅酸鹽煤焦顆粒的外部礦物質(zhì)存在,而再燃工況下顆粒顆粒作用,從而加劇結(jié)渣傾向。接受到的較低的入射熱流可能會(huì)影響方解石和外部取樣棒收集的2個(gè)工況初始階段沉積的XRD硫鐵礦破碎程度,這樣鐵和鈣將生成具有較大慣性晶相分析,組分含量沒(méi)有明顯變化,這是因?yàn)閄RD力的大顆粒,而慣性力大的顆粒相對(duì)于破碎后產(chǎn)生技術(shù)只是檢測(cè)樣品中晶相的組成,且對(duì)于煤灰渣這的小中國(guó)煤化工產(chǎn)生灰渣沉積。如有種復(fù)雜的多種礦物質(zhì)混合物,還不能較準(zhǔn)確地定量研究CNMHG60m的灰顆粒相區(qū)分各晶相含量的多少(沒(méi)有做定量檢測(cè))。但是元對(duì)30um的灰顆粒將以3倍于后者的速率傳輸?shù)匠了睾勘砻?再燃工況相對(duì)于均等配風(fēng),鐵的含量積表面。與二價(jià)鐵離子相似,鈣是硅酸鹽熔體的中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)第28卷網(wǎng)絡(luò)修改劑。沉積面上鈣元素的增加,可以形成較低粘度的新生礦物質(zhì)。同時(shí),由圖3均等配風(fēng)飛灰d和再燃飛灰e的XRD晶相分析結(jié)果可見,再燃飛灰中,出現(xiàn)2種鈣的礦物晶相鈣長(zhǎng)石(Ca,NaALSi)2Si2O3)和硅鈣石(Ca3Si2O),這2種礦物質(zhì)的出現(xiàn)應(yīng)該是由于再燃時(shí),礦物顆粒接受到較低的入(a)不規(guī)則顆料(b)圓球顆料圖5均等配風(fēng)飛灰中不同顆粒形貌特性射熱流,從而影響方解石(CaCO3)顆粒向氧化鈣顆Fg5 Morphology of ny ash particles from uniform air粒的分解破碎,而在一定程度上與伴生的硅酸鹽顆distribution condition粒發(fā)生聚結(jié),從而生成這類含鈣的硅酸鹽顆粒,這類硅酸鹽顆粒在助熔劑鈣的作用下,顆粒粘度降低,具有更高的沉積黏附傾向,也是加劇結(jié)渣傾向的個(gè)因素。a)不規(guī)則光滑顆粒(b)小顆粒堆積燒結(jié)成的顆粒23再燃對(duì)對(duì)流受熱面沾污的影響均等配風(fēng)和水煤漿再燃工況飛灰顆粒微觀形貌SEM照片見圖4。對(duì)應(yīng)2個(gè)工況下部分顆粒的高倍放大形貌SEM照片分別見圖5和圖6,2個(gè)工況下典型飛灰顆粒的元素分析結(jié)果分別見表3和表4c)球形顆粒d不規(guī)則顆粒圖6再燃飛灰中不同顆粒形貌其中表3中序號(hào)A、B、C對(duì)應(yīng)于圖5均等配風(fēng)工Fig 6 Morphology of fly ash particles from況飛灰SEM照片中標(biāo)有A、B、C的顆粒;表4中reburning conditionA、B、C、D對(duì)應(yīng)圖6再燃工況飛灰SEM照片中規(guī)則顆粒圖6(d標(biāo)有D的顆粒鐵元素含量(表4,D)表現(xiàn)出同樣的趨勢(shì)。標(biāo)有A、B、C、D的顆粒。根據(jù) Slater等人的研究l4,內(nèi)部黃鐵礦型鐵不由圖4可見,再燃工況飛灰中大顆粒的數(shù)目明會(huì)與其它硅酸鹽顆粒發(fā)生聚結(jié),故這類鐵含量高的顯多于均等配風(fēng)工況。且飛灰顆粒中形狀不一,大顆粒應(yīng)當(dāng)是其他類型的鐵礦物質(zhì)和硅酸鹽顆粒團(tuán)聚致可以分為不規(guī)則光滑(圖6a)中顆粒A由小顆粒產(chǎn)生的灰顆粒,如包裹于煤焦顆粒內(nèi)部的菱鐵礦堆積而成的燒結(jié)型不規(guī)則大顆粒(圖6(b)中顆粒B、(Feco3)或伊利石類鐵礦物質(zhì)顆粒經(jīng)歷高溫熔融團(tuán)球形顆粒(5()中顆粒B)以及不規(guī)則的大顆粒(圖5(a)聚而產(chǎn)生的飛灰顆粒。對(duì)于再燃工況下具有光滑表中A)。由表3、表4各個(gè)顆粒的元素分析結(jié)果可見,面的不規(guī)則形狀顆粒(圖6(a)標(biāo)有A的顆粒),元素幾乎所有的顆粒硅的含量都比較大,區(qū)別只是其他分析結(jié)果表明,有較多的鐵,但是硅鋁元素含量還元素含量有變化。這表明,煤粉燃燒過(guò)程中,各個(gè)是占有主要部分,這部分鐵可能來(lái)源于煤粉燃燒過(guò)礦物質(zhì)顆粒間發(fā)生了相互作用,如顆粒間的聚結(jié),程中鐵礦物質(zhì)顆粒和其他硅酸鹽顆粒相互聚結(jié),氣相物質(zhì)向固態(tài)或熔融顆粒表面的沉積等作用,從價(jià)鐵具有降低硅酸鹽顆粒熔融溫度的作用,從而生而生成了各種硅酸鹽顆粒。成表面光滑的不規(guī)則形狀顆粒。由均等配風(fēng)圖5(a)中標(biāo)有A的不規(guī)則顆粒和圖表3均等配風(fēng)飛灰各個(gè)典型顆粒的元素組成(b)中標(biāo)有C的顆粒的能譜元素分析結(jié)果表3,A、Tab 3 Elemental composition of typical fly ash particlesfrom uniform air distribution conditionC)可見,這類顆粒的鐵含量很高,和再燃工況下不序號(hào) Nayo Mgo Alzo3So2 KO CaO TiO2FeOA1.131.5435.2137.810694812716.1142.730.56表4再燃飛灰中各個(gè)典型顆粒的元素組成中國(guó)煤化工 typical ny ash particles(a)再燃工況飛灰(b)均等配風(fēng)工況飛灰CNMHGK。 CaO TiO2FeO2圖4再燃與均等配風(fēng)工況飛灰顆粒形貌SEM照片oU4∠11.315623.13762B1.5916143644845047094032297Fig 4 Morphology of ny ash from reburning and uniformC2.67256l95174065498216.11air distribution conditions第2期周俊虎等:水煤漿再燃對(duì)爐內(nèi)灰渣沉積的影響由圖6(b顆粒B的元素分析結(jié)果表4B)可見,夠使這一區(qū)域內(nèi)灰渣沉積傾向增大,在不改變鍋爐這類由小顆粒堆積而成的燒結(jié)型不規(guī)則顆粒,鐵、運(yùn)行條件下(如周界風(fēng)的采用),采用鐵、鈣含量較鈣、鈉和鉀的含量都較低,主要是硅鋁酸小鹽顆粒低的煤種作為水煤漿制漿原煤,在一定程度上可以在高溫下產(chǎn)生的燒結(jié)型顆粒。由于幾種助熔性元素減緩再燃技術(shù)增大結(jié)渣傾向這一弊端;由于煤粉細(xì)含量都較低,顆粒的熔融溫度相對(duì)較高,因而顆粒度的降低可以使得包裹于煤焦顆粒內(nèi)部的礦物質(zhì)釋表面表現(xiàn)出凸凹不平的形狀,且能看出小顆粒之間放出來(lái)以外部礦物質(zhì)的形式存在,而外部礦物質(zhì)相的空隙。而再燃飛灰中的球形顆粒圖6(c)中顆粒C,對(duì)內(nèi)部礦物質(zhì)在燃燒過(guò)程中經(jīng)歷的溫度氣氛水平不鈣和鐵含量較高外,鈉和鉀的含量也高于圖6(a)中利于生成易黏附顆粒,所以采用較細(xì)煤粉作為再燃的表面光滑的半球形不規(guī)則顆粒(標(biāo)有A的顆粒),燃料,可在一定程度上緩解煤焦顆粒內(nèi)的礦物質(zhì)相這是由于鈉和鉀的強(qiáng)助熔作用,且堿金屬鈉和鉀在互聚結(jié),從而減輕結(jié)渣傾向,此外應(yīng)注意合理調(diào)節(jié)燃燒過(guò)程中,易以氣相形態(tài)沉積于硅酸鹽顆粒表面,空氣動(dòng)力場(chǎng),避免煙氣沖刷水冷壁,防止結(jié)渣。從而使得硅酸鹽顆粒表面處于熔融狀態(tài),使得顆粒參考文獻(xiàn)呈現(xiàn)球形。而圖6(d中的不規(guī)則顆粒的能譜元素分析結(jié)果可見(表4,D),這類顆粒鐵含量很高,達(dá)到 Morrison D K. Coal-water slurry rebuming for NO, emissions15%以上,這類顆粒應(yīng)當(dāng)是鐵礦顆粒和伴生礦物質(zhì)control[C]. Proceedings of the 20th International Technical Conferenceon Coal Utilization& Fuel Systems, Clearwater, Florida USA, 1995顆粒經(jīng)爐內(nèi)轉(zhuǎn)化而生成的高鐵顆粒[2] Smoot L D, Hill S C, Xu H, NO, control through rebuming飛灰顆粒的形貌和顆粒元素分析結(jié)果表明,再D]. Progress in Energy and Combustion Science, 1998, 24(5): 385-408燃工況下產(chǎn)生較多大顆粒,煙氣中大顆?；逸^之小[3] Maly PM, Zamansky V M, Ho L, et al. Altermative fuel reburning,Fuel,1999,78(3):327-334顆粒更易在慣性撞擊作用下發(fā)生灰沉積。再燃工況4 Hampartsoumian E, Folayan oo, Nimmo w,sa. Optimisation of下飛灰出現(xiàn)較多由小顆粒燒結(jié)產(chǎn)生的較大顆粒(圖NO, reduction in advanced coal reburning systems and the effect ofcoal typel-Fuel,2003,82(4):373-3846(b);再燃飛灰顆粒形貌相對(duì)均等配風(fēng)更復(fù)雜多樣。5沈伯雄,孫福天然氣先進(jìn)再燃區(qū)脫硝效率影響因素的實(shí)驗(yàn)與模3結(jié)論擬研究中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2005,25(5):146-150Shen Boxiong, Sun Xingfu, Study on the parameters that influence the(1)水煤漿再燃控制NO2生成是一種可取的有efficiency of de-NO in advanced natural gas rebuming area by很大潛力的新技術(shù)。但是由于再燃的采用,爐內(nèi)再experimental and kinetic model]. Proceedings of the CSEE, 2005燃區(qū)的氧化水平有所降低,使得黃鐵礦這一爐內(nèi)主25(5);146-150 Gn Chinese).6]張忠孝,姚向東,烏曉江,等,氣體再燃低NO2排放試驗(yàn)研究門.中要鐵礦物質(zhì)向最終態(tài)赤鐵礦(Fe2O3)氧化的歷程延國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2005,25(9):99102.長(zhǎng),相對(duì)于中間產(chǎn)物鐵硫氧共熔體,赤鐵礦具有較Zhang Zhongxiao, Yao Xiangdong, et al. Experimental study on loe NO低的黏附傾向,這樣,中間產(chǎn)物所處的時(shí)間延長(zhǎng),ssion using gas reburning[ J]. Proceedings of the CSEE, 2005定程度上增大再燃區(qū)水冷壁上結(jié)渣傾向25(5):99102( n Chinese)η]劉忠,閻維平,高正陽(yáng),等.煤種對(duì)超細(xì)煤粉再燃還原NO效率的(2)水煤漿再燃時(shí),再燃燃料燃燒器部位煤粉影響叮,中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2004,24(12):273276顆粒接受到的入射熱流較低,使得煤粉中最易發(fā)生Liu Zhong, Yan Weiping, Gao Zhengyang, et al. Effect of coal type破碎的2種礦物質(zhì)外部黃鐵礦顆粒和外部方解石顆NO reduction by micro-pulverized coal reburning[J]. Proceedings ofhe CSEE, 2004, 24(12): 273-276(in Chinese)粒的破碎程度在這一區(qū)域有所減弱,容易產(chǎn)生慣性8]高正陽(yáng),閻維平,劉忠,再燃過(guò)程再燃煤粉燃料C釋放特性的試驗(yàn)力較大的顆粒,更容易撞擊到沉積表面,而鐵和鈣研究J中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2004,24(10):244248正是惡化結(jié)渣的2個(gè)主要因素,一定程度上增大結(jié)渣傾向;同時(shí)在再燃燃料λ爐處燃料顆粒接受到的on fuel-N release characteristic of reburn fuel[J]. Proceedings of theSEE,2004,24(10)入射熱流較低,煤焦顆粒燃燒破碎的強(qiáng)度在一定程⑨高正陽(yáng),閻維平,劉忠.再燃過(guò)程再燃煤粉燃料N釋放規(guī)律的試度上降低,這樣,包裹于煤焦顆粒的內(nèi)部礦物質(zhì),驗(yàn)研究.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2004,24(8)238-242.有更利的條件發(fā)生相互之間的聚合,含鐵、鈣礦物Gao Zheng Yang, Yan Weiping, Liu Zhong. Experimental investigation質(zhì)與硅酸鹽顆粒的聚合生成較大的有較高黏附傾向中國(guó)煤化工e. oceedings of the的顆粒,更易在慣性力的作用下發(fā)生沉積,增大再CNMHG評(píng)究進(jìn)展,熱能動(dòng)力工程燃區(qū)結(jié)渣的傾向。2006,21(3):227-231(3)再燃燃料區(qū)域由于所處的氣氛和溫度,能Duan Jia, Luo Yonghao, Chen Wei. Review of biomass reburningtechnology U], Joumal of Engineering for Thermal Energy and Power中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)第282006,21(3):227-23l( in Chinese)ll孟德潤(rùn),趙翔,楊衛(wèi)娟,等.水煤漿再燃降低NO,排放技術(shù)的應(yīng)用9 Srinivasachar S, Bonian. A kinetic model for pyrite transformations in前景分析U.熱力發(fā)電,2005,34(11):15-17a combustion environment[J]. Fuel, 1989, 68(3): 829-836.Meng Derun, Zhao Xiang, Yang Weijuan et al. Analysis about [201 Asaki Z, Mori S, IKeda M, et al. Oxidation of pyrrhotite particlesapplication prospect of coal-water slurry rebuming technology tofalling through a vertical tube [J]. Metallurgical Transaction B, 1985reduce NOx emission[J Thermal Power Generation, 2005, 34(11)6B(2):627-63715-17(in Chinese)[21] Srinivasachar S, Helble JJ, Boni AA. Mineral behavior during coal[2]董若凌,周俊虎,孟德澗,等.再燃區(qū)水煤漿脫銷反映特性的實(shí)驗(yàn)combustion: 1. Pyrite transformations]. Progress in Energy and研究門.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2006,26(4):5659Combustion Science, 1990, 16(4): 281-29Dong Ruoling, Zhou Junhu, Meng Derun, et al. Experimental [22]Raask E. Mineral impurities in coal combustion[M]. New YorkInvestigation on NO, Reduction Performance of Coal Water Slurry inHemisphere Publication, 1985the Reburning Zone[]. Proceedings of the CSEE, 2006, 26(4): 56-59[13] Gibb W H. The UK collaborative research programme on slagging invarious coals[J]. Fuel, 2002, 81(12): 1433-1438.llverized coal-fired boilers: summary of finddings[C]. Engineering [24] Yan L, GuptaR P, Wall TF. A mathematical model of ash formationFoundation Conference on Applications of Advanced Technology toduring pulverized coal combustion P]. Fuel, 2002, 81(3): 337-344Ash-related Problems in Boilers, New York, 1995[25] Yan L, Gupta R P, Wall T. Fragmentation behavior of pyrite and[14] Slater PN, Richards G H, Harb JN. Pyrite and illite associations in twocalcite during high-temperature processing and mathematicaleastern US bituminous coals[]. Fuel Processing Technology, 1995simulation U]. Energy Fuels, 2001, 15(2): 389-39444(1-3):55-69[15] Huggins FE. Overview of analytical methods for inorganic constituents收稿日期:200707-26。in coal!J]. Intemational Jourmal of Coal Geology, 2002, 50(1-4):作者簡(jiǎn)介周俊虎(1962—),男,浙江寧波人,教授,博士生導(dǎo)師,熱能6 Ward C R. Analysis and significance of mineral matter in coal工程專業(yè),主要從事環(huán)境及能源清潔利用方面的研究, enejhzhou@ publicams[J]. Intemational Journal of Coal Geology, 2002, 50(1-4)zju.edu.cn趙曉輝(1980-),男,陜西蒲城人,博士研究生,熱能工程專業(yè),7 Ten BH M, Eenkhoom s, Hamburg g. A mechanistic study of the主要從事電站鍋爐結(jié)渣沾污方面的研究formation of slags from iron-rch coals[JI. Fuel, 1996, 75(8): 952-958[18] Wall T F. Mineral Matter Transformations and ash deposition in(編輯王慶霞)pulverized coal combustion[C]. 24th Symposium(international)on中國(guó)煤化工CNMHG