《基於煤中礦物質定量熱分析的新型灰沉積判別指數研究》是依託華中科技大學，由趙永椿擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於煤中礦物質定量熱分析的新型灰沉積判別指數研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙永椿
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
礦物質是煤的重要組成，其在燃燒過程中的遷移轉化行為對鍋爐的安全經濟運行及環境造成了嚴重的危害。項目針對目前困擾大多數燃煤鍋爐的灰沉積問題，擬提出一種基於煤中礦物質定量熱分析（MQTA）的研究方法，引入礦物質晶格參數等概念，改變傳統的基於均勻化學成分分布的研究方式，通過對灰沉積起源、灰熔融動態過程、灰沉積產物特性三個不同的對象進行深入研究，試圖建立礦物質組合蒸發動力學模型；發展表征礦物質組合熔融熱行為的熱量變化實時曲線；揭示礦物質晶格參數對灰熔融特性和粘性的影響機制；將礦物學和材料晶體學等多學科理論交叉融入到經典燃燒學中，建立準確度顯著提高的基於礦物質定量和熱分析的新型灰沉積預判指數，以期為準確預測和防治鍋爐灰沉積、結渣提供可靠的理論依據。
結題摘要
本項目針對電站鍋爐灰沉積機理的傳統難題，提出了一種耦合礦物學和燃燒學的新方法。利用化學熱力學和動力學原理，建立了典型礦物質SiO2的蒸發動力學模型，定量揭示了礦物質SiO2的蒸發行為，分析了賦存形態、反應工況、氣氛對SiO2蒸發的影響。利用反應熱焓變化理論，耦合礦物質晶格演變等概念，建立了基於煤中礦物質定量熔融熱分析（MQTA）的研究方法，利用MQTA方法對多種典型煤樣灰熔融過程進行了詳細分析，計算了灰樣熔融反應動力學參數，揭示了礦物組合熔融加劇的機理，相關成果發表在Chinese Science Bulletin上。利用MQTA方法系統研究典型礦物質的熱熔融變化規律，構建了典型礦物質的熔融序列，探討了氣氛、工況對礦物質熔融的影響。對典型的含鐵、含鈣、高鋁、高矽礦物以及粘土礦物在燃燒過程中的轉化過程進行了系統分析，礦物組合熔融中間產物以及還原性氣氛下形成的SiO蒸氣在管壁表面的凝結為其它顆粒的沉積提供了便利；礦物組合演化形成的無定形矽鋁氧化物易與鈣質、鐵質組分反應生成三元、四元低溫熔融物，從而加劇灰沉積，有關成果分別發表在Energy & Fuels、International Journal of Coal Geology等國際權威期刊。對典型電廠鍋爐內不同部位沉積渣樣進行了系統分析，不同渣層的化學成分、礦物成分差異顯著，渣樣主要由無定形相矽酸鹽構成；礦物的熔融和分解是形成渣樣多孔結構的原因；高溫下形成的粘性SiO蒸氣以及灰中細小礦物之間反應和低溫共熔是電廠鍋爐結渣的重要原因，本部分成果發表在國際權威期刊International Journal of Coal Geology上。與常規煤灰熔融性測定方法相比，採用礦物定量熔融熱分析方法獲得的灰熔融特徵曲線能更好地反映礦物熔融變化規律，並提供灰熔融動態反應進程的數據，對準確預測和防治鍋爐灰沉積、結渣有重要意義。項目通過三年的研究，共發表文章16篇，其中SCI收錄論文5篇，EI收錄論文6篇，參加國際會議6人次，國內學術會議2人次。培養研究生5名。
