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循环流化床锅炉飞灰高压静电脱碳的研究

发布时间：2010/5/10 阅读次数：16531 字体大小: 【小】【中】【大】

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表2-4一次重液分离后烧失量和兀素分析结果
飞灰7J L,
淀物
悬浮物(%)
7l己淀物(%)
烧失量A1z03 SiOz FezO:烧失量A1z}3 Sl}z Fez}3
1 1.3 1.7 2.3 872 2.1 47.3 29.4 3.2
2 2.1 2.3 3.1 86.1 18.5 44.8 23.4 4.1
3 1.7 1.6 2.1 89.3 3.1 51.2 29.9 2.7
4 1.9 1.1 2.4 792 1.5 50.7 28.7 2.9
5 2.3 1.8 1.9 924 3.5 49.0 29.4 1.7
6 1.8 1.2 2.1 84.6 12.7 47221.7 3.4
7 1.4 0.9 2.5 83.1 0.9 50.8 36.5 2.7
8 1.6 1.7 1.6 82.6 2.7 52427.6 2.6
9 0.9 3.2 1.7 81.9 1.9 51.8 25.7 1.9
10 1.1 1.8 1.3 824 2.1 49.9 28.6 2.3
2. 3. 3试验结论
综合本文重液分离的实验结果和分析，对十循环流化床的飞灰的组分分布规律可以得到如下认识:
多数循环流化床锅炉飞灰中，飞灰碳与矿物质是相对分离分布的。这说明大多数煤颗粒在燃烧过程中，表面灰壳会不断破裂形成细碎的小矿物组分颗粒。Ifu少数循环流化床锅炉飞灰中的飞灰碳与矿物质中的硅、铝兀素是相互包裹的。一种可能是燃烧过程中，煤颗粒表面灰壳没有破裂，将碳包裹在内部形成飞灰碳;另一种可能是飞灰碳的主要组分来自十煤中的扮质组分。并目‘这些飞灰样品的飞灰碳主要与富含硅铝兀素的矿物质互相包裹，与富含铁兀素的矿物质互相包裹的很少[45]
因为多数循环流化床锅炉飞灰中，飞灰碳组分与矿物质组分是相对分离分布的，所以循环流化床锅炉飞灰高压静电脱碳具有可行性。
2. 4烧失量方法(L01)测量循环流化床锅炉飞灰碳的系统误差分析
我国锅炉灰渣含碳量的测定采用电力行业标准DL/L 567.6-95飞灰和炉渣可燃物测定方法中规定的两种方法。该标准中对十用十燃煤锅炉灰渣可燃物的例行监}X的方法(以下简称方法A)，是称取一定质量的飞灰或者渣样品，使其在815士I O0C下缓慢灰化，根据其减少的质量计算其中的可燃物含量。IfIJ锅炉机组性能考核及精确的热力计算时，标准中规定应按照GB212空气干燥测定灰、渣空气干燥基水分和灰分，按照GB/T 218测定灰、渣中碳酸盐二氧化碳含量，总烧失量减去灰、渣中水分和碳酸盐二氧化碳含量即为灰、渣中可燃物含量(以下简称方法B)即为灰、渣含碳量。方法B也可以用十燃煤锅炉灰渣可燃物的例行监督f}}l
人们注意到，DL/L 567.6-95中规定的方法的测量结果与煤灰、渣中的成分有关，尤其是在添加石灰石炉内脱硫条件下，灰渣中氢氧化钙、碳酸钙及脱硫产物在测量过程中的分解，对实验结果影响较大。这一系统误差问题已经被国内外的研究者所重视。吕太等人研究了方法A以及与方法A接近的GBI 597《用十水泥及混凝土中的粉煤灰》中规定的测定粉煤灰烧失量的GBI《水泥化学分析方法》，提出了方法A的系统误差包括了硫酸盐，碳酸盐的分解和水分的释放所造成的系统误差[47]。Robert C Brown等人研究了LOI方法测量飞灰碳含量的系统误差，指出LOI方法测量飞灰碳含量的系统误差包括飞灰颗粒间、颗粒本身吸附的水分的释放，部分矿物质结晶水、化合水的释放和碳酸盐的分解所造成的系统误差f}gl。由十美国LOI方法测量飞灰含碳量的方法最终温度是7250C}所以没有考虑硫酸盐分解造成的系统误差。
研究表明，当温度超过7600C时，CaSO}开始分解;Ifu当温度达到9900C以上时[f}}l，分解速度非常快。因此，一般说来，灰渣烧失量测量温度不肩{高十CaSO}开始分解温度。但是，在有炉内石灰石脱硫或者燃料中钙基物质含量较高条件下，必然在燃烧残余矿物质中含有CaSOa，其中的一部分以飞灰的形式通过尾部烟道以及除尘系统中时部分地吸附烟气中的水分，形成aS0},}2H20CaS0}}2H20在1101860C的温度范围1}1会脱去结晶水形成CaS04} 1/2H20。在8000C之前CaS04} 1/2H20也会脱去结晶水，形成CaSO}。同时飞灰中的Ca0也会在尾部烟道以及除尘系统中吸收烟气中的水分}fu形成Ca(OH)2 o Ca(OH):在4000C左右会失去化合水，形成Ca0。这些水分的释放温度都在GB212空气干燥法规定的测定灰，渣空气干燥基水分的加热温度1051100C的范围之外。因此，在飞灰中钙基物质含量较高时，采用DL/L 567.6-95中规定的方法进行测量，必然产生误差。但是这一误差的大小，目前尚无法估计。本文利用热重分析(TGA)
仪和傅立叶红外光谱(F TIR)分析仪进行分析。结果表明采用电力行业标准DL/L 567.6-95飞灰和炉渣可燃物测定方法中规定的方法B来测量没有采用石灰石脱硫的循环流化床锅炉飞灰的飞灰含碳量误差在本实验中是可以接受的范围内。
2. 4. 1试验过程
为分析热分解的影响，试验采用热重分析(TGA)与傅立叶红外光谱(F TIR)分析仪联用装置，并与标准中规定的方法的结果进行比较。TGA实验中，将20.7mg的循环流化床锅炉飞灰样品放入热重分析仪(TGA)的托招‘中，通入80m1/min的氢气，从400C开始，以200C/min的加热速率加热到7250C，保持这一温度30min后，通入80m1/min的空气，继续保持这一温度3 Omin。作为对比，将20.Omg的循环流化床锅炉飞灰样品放入热重分析仪(TGA)的托招‘中，通入80m1/min的氢气，从400C开始，以200C/min的加热速率加热到8150C，保持这一温度30min
后，通入80m1/min的空气，继续保持这一温度30min。在此过程中，采用傅立叶红外光谱(F TIR)对加热释放产物进行实时检测。
根据标准中的规定(方法B)，称取1g左右的飞灰样品，置十105110 0C的干燥箱中，隔绝空气干燥到质量恒定。然后根据飞灰样品的质量损失计算出水分的百分含量wi。称取1g左右的飞灰样品，置十马弗炉中，以一定的速度加热到815士10 0C，灰化并灼烧到质量恒定。以残留物的质量占飞灰样品的百分数作为飞灰样品的灰分产率wa。根据GB/T 218制作试验装置如图2-1所。称取Sg(准确到O.OOIg)放入平底烧瓶中，加入SOmI水，用橡皮塞塞紧，摇动使均匀混合，Ifu后用去离子水SOmI将附着在边壁和橡皮塞上的混合物冲洗入瓶中。向平底烧瓶中注入盐酸溶液，Ifu后缓慢加热平底烧瓶至沸腾，保持微沸腾状态30min后，停止加热，称取装有碱石棉底U形管的增重。从}fU计算出飞灰样品中碳酸盐分解释放的二氧化碳的百分含量w}。则飞灰样品的未燃碳含量为:氏=1-w2-w:一w}(2-1)
试验结果的精密度应满足，当测量结果不大十5%时，重复性误差小十0.2%再现性误差小十0.4%;当测量结果大十5%时，重复性误差小十0.4%，再现性误差小十0.8%。对方法B的简化便是方法A。方法A测量飞灰样品的未燃碳含量的方法不考虑飞灰样品中的水分和碳酸盐分解释放的二氧化碳对试验结果的影响，认为:
(址=1-wz C2-2)
方法A的精密度应满足，当测量结果不大十5%时，重复性误差小十0.3%}再现性误差没有要求;当测量结果大十5%时，重复性误差小十0.5%，再现性误差没有要求。
2.4.2试验结果分析
终温为8150C的热重分析(TGA)得到的飞灰样品的曲线如}x} 2-2所示。从降}2-2中可以看出，从400C到1100C的升温过程中，飞灰样品达到第桓鍪е馗叻澹馐欠苫已房帕Ｖ洹⒖帕Ｄ诓课降乃值氖头殴?从1100C到6500C附近的升温过程中，飞灰样品达到第二个失重高峰，这个失重过程有可能是部分矿物组分的结晶水、化合水的脱水过程所致，也可能是矿物组分中碳酸盐分解释放的二氧化碳所致。对比FTIR的数据分析，见图2-3的二氧化碳的释放量曲线和图2-4的水释放量曲线，可以看出这一失重过程是部分矿物组分的结屏水、化合水的脱水和矿物组分中碳酸盐分解共同作用的结果。从图2-3中可以石出，在6500C附近时，二氧化碳的释放达到第一个高峰，由十这是还没有氧气通入，所以这个二氧化碳的释放高峰是碳酸盐分解释放二氧化碳形成的。同日」在8000C附近有第二个二氧化碳的释放高峰存在，二氧化碳的最大释放量是逗入氧气后，飞灰样品中碳的氧化所形成的。从图2-4中可以看出，从开始加热到温度稳定在8150C很长一段时间内，都有水分的释放。由十矿物组分的结晶水、化合水的脱水过程都是在1100C以上的温度内才会发生，所以原DL/L 567.6-9`_飞灰和炉渣可燃物测定标准的方法B中，尽管考虑了飞灰样品中水分对试验经果的影响，但是飞灰样品水分的测量仅仅是颗粒物理吸附部分，Ifu矿物组分匡结晶水、化合水则无法考虑。

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