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表1-6收集物质的分布情况
灰碳玻璃体多铝红柱 石尖晶石各向】司性碳各向异性碳隋性碳石英
给来}92.2 7.6 86.6 0.8 3.2 0.6 3.8 4.6 0.4
负极74.6 26.8 45.0 4.0 3.0 1.0 22.0 21.0 4.0
正极99.6 0.6 97.6 0.6 1.0 0.2 0.4 0.0 0.2
中间90.4 7.2 72.4 2.4 3.8 2.0 8.0 8.4 3.0
给来}77.0 23.4 69.8 0.8 1.0 0.4 10.4 15.2 2.8
负极49.8 50.2 28.0 1.0 0.0 0.0 24.0 43.0 4.0
正极97.2 3.0 96.6 0.0 0.0 0.0 1.2 1.5 0.6
中间66.2 39.2 40.5 0.5 0.5 1.0 24.0 31.0 2.5
给来}55.4 44.4 38.4 2.0 0.4 18.4 11.2 20.0 9.6
负极36.3 60.6 17.0 1.0 1.0 2.0 37.0 35.0 7.0
正极78.8 17.4 86.8 0.0 0.0 0.8 6.0 4.4 2.0
中间60.8 41.2 57.0 0.5 1.0 4.0 15.0 20.5 2.0
这些结果提示我们,循环流化床锅炉飞灰高压静电脱碳的研究也要考虑循环流化床锅炉飞灰的组分以及组分的电物理性质。
5.不同燃料飞灰的静电分离特性
果与粉煤灰的高压静电分离的效果作了比较,其结果表明草木灰的高压静电分离效果比粉煤灰的高压静电分离效果要差得多,基本可以认为草木灰的高压静电脱碳是没有效果的。原因在十草木灰中的可燃碳具有更多的无定型碳,具有较大的功函数,在与矿物质颗粒摩擦过程中,不容易失去电子带正电;}fU相应地矿物质颗粒也难十得到电子带负电【‘“]。
6.湿度对分离效果的影响
美国国家能源技术研究所的研究者们在研究中发现,‘曾经暴露十相对湿度较大的空气中的飞灰的高压静电脱碳的分离效果会大幅下降,甚至发生过可燃碳颗粒荷负电在正极板侧富集,矿物质颗粒荷正电在负极板侧富集的现象,他们将这种现象命名为荷电相反(charge reversal)现象,并做了研究,结果如表1-7所示。试验所用的飞灰来自燃烧同一煤种的两台锅炉,A飞灰来自使用低氮燃烧器的锅炉,具有16%的烧失量,B飞灰来自使用传统燃烧器的锅炉,烧失量近似为0,用石墨模拟飞灰中的可燃碳组分。
表1-7湿度对一高压静电脱碳的影响
样,C7、性状 原始飞灰 与潮湿空气接触 PH9.3溶液处理后干燥 PH3.G溶液处理后干燥 8500C脱碳后加石墨 8500C脱碳后加石墨后与潮湿空气接触
加石墨 加石墨后与潮湿空气接触8500C脱碳后加石墨后与潮湿空气接触是否发生荷电相反 无 有 有 无 无 无 无 有 无A飞灰B飞灰
进一步的XPS CX射线探针)分析表明,所有发生荷电相反现象的飞灰的矿物质颗粒其表面的Ca, Na离子浓度都很高,所有没有发生荷电相反现象的飞灰的矿物质颗粒其表面的Ca, Na离子浓都很低。据此认为与潮湿空气等接触的飞灰的矿物质颗粒表面由十Ca, Na离子的浓度升高,改变了矿物质颗粒表面的局部的功函数,是造成与潮湿空气接触的飞灰高压静电脱碳的分离效果下降,乃至发生荷电相反现象的原因,即荷电相反现象与飞灰矿物质颗粒表面离子的 其他研究者对石墨化程度严重不同十粉煤灰的草术灰的高压静电分离的效迁移率有关[f}l
7.数值分析
有研究人员对美国肯塔基大学的煤粉锅炉飞灰高压静电脱碳装置的高压静电区域进行了数值计算。虽然计算中颗粒的荷电量是假设的,并目‘没有试验数据的直接校验或间接校验,但是对高压静电区域,这个气流场一静电场和颗粒运动相互祸合的计算域的某些经过理论分析后的假设简化处理仍然具有借鉴意义不I I指导意义[is}
3本文研究的内容
循环流化床锅炉飞灰高压静电脱碳的研究尚未起步,煤粉锅炉飞灰高压静电脱碳的研究虽然取得了一些成果,但是还远没有系统化,尤其是针对进入高压静电分离设备的高压静电区域的固体颗粒的荷电特性缺乏基本的模型化研究,导致高压静电区域的气固两相流动的计算和理论分析缺乏必要的基础}fu无法得到令人信服的结论。同时循环流化床锅炉飞灰具有与煤粉锅炉飞灰不同的存在和电物理性质,煤粉锅炉飞灰高压静电脱碳的研究成果不能直接应用十循环流化床锅炉飞灰的高压静电脱碳。
针对如上情况,本文拟研究如下方面的内容:
(1>探讨矿物组份在循环流化床锅炉燃烧过程中的反应,总结循环流化床锅炉飞灰的组成和组份存在形态。煤在循环流化床锅炉中与煤粉锅炉中反应过程不同,使得循环流化床锅炉飞灰具有与煤粉锅炉飞灰不同的组成和组份存在形态。这些组份上的差异和物性,尤其是电物理性质上的差异会导致循环流化床锅炉飞灰在荷电核分离性能上和与煤粉锅炉的飞灰存在不同。即使使用相同的荷电装置和分离装置。煤粉锅炉飞灰高压静电脱碳的研究成果必须要在分析区别的基础上试验在循环流化床锅炉飞灰上。
(2)利用重液分离的方法研究循环流化床锅炉飞灰中飞灰碳与飞灰矿物质的存在规律。因为循环流化床锅炉飞灰中飞灰碳与飞灰矿物质是否相对分离分布是循环流化床锅炉飞灰能否采用高压静电脱碳的决定因素。如果多数循环流化床锅炉飞灰中飞灰碳与飞灰矿物质组份是相互固结在一起的,那么循环流化床锅炉飞灰高压静电脱碳技术就失去了研究的必要性和可行性。这是研究循环流化床锅炉飞灰高压静电脱碳的前提。 C3)研究烧失量法测量循环流化床锅炉飞灰碳含量的可行性。因为循环流化床锅炉飞灰具有与煤粉锅炉飞灰不同的化学组份和物理性质。利用失量方法测量煤粉锅炉飞灰含碳量具有相当的可信性,但是利用该方法来测量循环流化床锅炉飞灰的含碳量的可信度或者误差究竟大小和相关的影响因素关系到本文试验手段和结论的可靠性。 C4)荷电装置采用摩擦分散给料器,分离机构采用自由沉降(由十气力输送的原因,会有很小的初始气流和初始速度),水平方向的静电场吸附的分离布置形式,通过试验来研究高压静分离装置的运行参数和结构参数对分离效果的影响。荷电装置的荷电能力,高压静电分离装置的运行参数与结构参数对分离效果的影响是循环流化床锅炉飞灰高压静电脱碳研究的核心内容,对循环流化床锅炉飞灰高压静电脱碳的应用具有现实的指导作用。 CS)在摩擦分散器给粉情况下,建立进入高压静电分离装置的高压静电区域的固体颗粒的荷电规律模型,作为分析高压静电分离装置的高压静电区域,即高压静电分离的核心区域内的气固流动特性,以及分析高压静电分离装置的运行参数和结构参数对分离效果影响的理论基础。 C6)数值方法研究循环流化床锅炉飞灰高压静电脱碳装置高压静电区域的静电场、流场和颗粒运动场,从Ifu研究高压静电分离装置的运行参数和结构参数对分离效果的影响,验证摩擦分散给料器出口颗粒群的荷电模型的准确性。经过数值计算结果与试验结果的对比,可以深入研究循环流化床锅炉飞灰高压静电脱碳装置的工作原理和主要影响因素,为循环流化床锅炉飞灰高压静电脱碳的改进、实际应用提供必要的理论基础。
C7)视实际需要,利用人工飞灰验证模型化研究中和数值分析中所取经验数值和所作理论简化的正确性和可靠性。
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