Shell煤气化飞灰冷态沉积行为的研究

【摘要】：近年来,中石化Shell煤气化装置合成气冷却器常出现积灰堵灰问题,影响了企业的正常生产,因此,针对飞灰的沉积特性进行研究显得很有必要。以Shell煤气化飞灰(FC、FD)与电厂飞灰(FA、FB)为研究对象,通过激光粒度分析仪、X射线荧光光谱仪、扫描电镜、粉体综合特性测定仪等仪器对飞灰样品的粒度分布、化学组成、微观形貌、粉体特性等性质进行分析,研究飞灰间理化性质的差异,在Shell煤气化飞灰冷态模拟实验平台上进行飞灰沉积实验,寻找不同的飞灰化学组成、粒度、粉体特性和气流量等指标对飞灰沉积行为的影响规律,并对飞灰飞行轨迹进行数值模拟。所得结论如下： 1. Shell煤气化飞灰灰熔融温度较低,钙、硫含量较高,粒径小,粒度分布区间较窄,而电厂飞灰灰熔融温度较高,硅、铝含量较高,粒径大,粒度分布区间较宽,生产工况的不同导致了Shell煤气化飞灰与电厂飞灰理化性质的差异。 2.FA、FB飞灰沉积质量比FC、FD飞灰多；FA、FB飞灰较FC、FD飞灰粒度分布区间宽、中位径大；飞灰的化学成分中A12O3含量大小为FAFBFCFD; FA飞灰安息角较大,其余三种飞灰安息角较小；喷流性指数大小为FBFAFCFD。飞灰粒度分布区间宽、中位径大、Al2O3含量多、安息角大以及喷流性指数高是导致飞灰沉积量大的原因,其中粒度分布区间宽与中位径大是主要原因。 3.飞灰沉积过程中,极小颗粒(0～5μmFA、FB与0～1μmFC、FD)含量逐渐增多,飞灰颗粒(38～75μm)含量在沉积初期(30s或60s)最多。说明极小颗粒较其他颗粒易沉积,颗粒(38～75μm)在初期较其他粒度颗粒易沉积。飞灰沉积质量随气流量的增加而增大,说明在一定范围内增大气流量,有利于飞灰的沉积。随着气流量的增大,沉积飞灰中位径先增大后减小。通过数值模拟,得出颗粒粒径对飞灰飞行轨迹几乎无影响,按照曲线轨迹飞行。 【关键词】：Shell煤气化 飞灰 沉积 粒度 气流量
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ541
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• Contents10-12
• 插图或附表清单12-18
• 引言18-19
• 第1章 文献综述19-28
• 1.1 Shell煤气化技术概述19
• 1.2 飞灰特性的研究现状19-22
• 1.2.1 飞灰矿物组成及表观形貌的研究20-21
• 1.2.2 飞灰粒度及元素组成的研究21-22
• 1.3 飞灰沉积粘附特性的研究现状22-24
• 1.4 冷态模拟装置的研究24-26
• 1.5 研究内容26-28
• 第2章 实验部分28-38
• 2.1 实验装置及流程28-29
• 2.2 样品采集29
• 2.3 飞灰元素组成分析29-30
• 2.4 飞灰熔融温度分析30-32
• 2.5 飞灰热重分析32-34
• 2.6 飞灰粒度分布分析34-35
• 2.7 飞灰表观形貌分析35-38
• 第3章 飞灰沉积特性的研究38-57
• 3.1 飞灰沉积质量的研究38-39
• 3.2 粒度与化学组成对飞灰沉积特性的影响39-40
• 3.3 粉体特性对飞灰沉积特性的影响40-43
• 3.4 飞灰沉积行为对粒度分布的影响43-53
• 3.4.1 沉积飞灰粒度曲线的研究43-45
• 3.4.2 沉积飞灰粒度参数的研究45-48
• 3.4.3 沉积飞灰粒度分布的研究48-53
• 3.5 飞灰沉积物理模型53-55
• 3.6 小结55-57
• 第4章 气流量对飞灰沉积特性影响的研究57-71
• 4.1 气流量对飞灰沉积质量影响的研究57-59
• 4.2 气流量对沉积飞灰粒度影响的研究59-70
• 4.2.1 气流量对沉积飞灰粒度参数影响的研究60-64
• 4.2.2 气流量对沉积飞灰粒度分布影响的研究64-70
• 4.3 小结70-71
• 第5章 飞灰飞行轨迹数值模拟71-81
• 5.1 射流喷射模型的研究71-76
• 5.1.1 单喷口自由射流特性71-72
• 5.1.2 冷模装置射流中各参数的积分关系72-76
• 5.2 固相飞灰颗粒飞行轨迹的研究76-77
• 5.2.1 固相颗粒受力分析76
• 5.2.2 固相颗粒飞行数值模拟76
• 5.2.3 固相颗粒飞行轨迹76-77
• 5.3 气固两相飞灰颗粒飞行轨迹的研究77-80
• 5.3.1 气固两相颗粒受力分析77-78
• 5.3.2 气固两相颗粒数值模拟78-79
• 5.3.3 气固两相颗粒飞行轨迹79-80
• 5.4 小结80-81
• 结论81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-88
• 作者简介及读研期间主要科研成果88

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