煤泥与稻壳的掺烧及灰的高值化利用

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoxiao_666
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近年来,随着国家对节能减排的重视,对于煤炭的清洁利用要求更加严格。同时由于我国原煤质量较差,便通过洗选原煤来得到质量更加好的煤炭。原煤经过分选之后得到的副产物便是煤泥,煤泥具有高水分,高灰分,高粘性,低热值的特点,导致其利用难度大。稻壳作为农业生产中的废弃物,同时也是一种优秀的可再生能源,挥发分含量高,着火快。但纯烧稻壳已引起锅炉结渣问题。稻壳和煤泥混合燃烧能否兼具二者之优势。因此,本文将采用煤泥与稻壳进行共燃,通过各项试验的进行以及测试手段,对煤泥与稻壳及其混合物的燃烧特性、气体产物和物相变化规律进行相关研究。同时对煤泥灰制取白炭黑和粉煤灰制取水泥进行了探究。按照一定掺混比对煤泥和稻壳进行混合,通过热重试验,了解煤泥、稻壳及混合物的燃烧特性,并采用综合燃烧指数评价各样品的燃烧性能,以及升温速率对样品失重的影响。混合物中稻壳比例为40%时平均活化能最低,Coasts-Redfern积分法得出的计算值为31.18 k J/mol,DAEM-Miura积分法得出的计算值为111 k J/mol,且都低于两组分单独燃烧时的平均活化能。通过傅里叶红外光谱分析燃烧后的气体可得,添加稻壳后,混合样品的CO2、CO、H2O释放量都在减小,同时释放时间也在提前。按照一定掺混比对煤泥和稻壳进行混合,通过水平管式炉的掺烧试验,了解试样球在不同炉温,不同掺混比下的燃烧特性。试样球中心温度的能分成三个阶段:试样球中心温度迅速上升段,试样球中心温度缓慢上升阶段和试样球的燃尽阶段。煤泥颗粒的燃烧过程可分为两个阶段:煤泥的挥发分着火阶段和煤泥的固定碳燃烧阶段。稻壳颗粒的燃烧过程可分为两个阶段:稻壳的挥发分着火阶段和稻壳的固定碳燃烧阶段。随着稻壳掺比的增大,煤泥和稻壳的混合物在挥发分燃烧阶段形成的火焰在变大。混合样中稻壳的挥发分比煤泥的挥发分先析出。焦炭的燃烧阶段混合样燃烧的主要阶段,这一阶段所消耗的时间很长,为挥发分燃烧时间的几倍甚至十几倍。增大稻壳掺比和提高炉温都能加速燃烧过程。增大稻壳掺比能减小着火延迟和燃尽时间。升高炉温也能减小着火延迟和燃尽时间。添加稻壳有利于煤泥的着火及燃尽。对于灰的处理,通过碱溶试验用氢氧化钠溶液和煤泥灰混合,氢氧化钠溶液的浓度为2mol/L,反应时间为2h,反应温度为70℃,过滤得到滤液并调节p H值,能够得到一些产品,通过X射线衍射(XRD)证明此产品为白炭黑,此方案简单易行,节约能源。同时通过不添加稻壳的粉煤灰(与煤泥灰提取完白炭黑之后的物质成分相近)制取水泥试验结果表明,所制取熟料的主要比例接近硫铝酸盐水泥制备的主要指标,熟料内也检测到Ca2SiO4、Ca4Al6O12SO4等主要成分。也能说明在煤泥灰提取完白炭黑之后的物质也能够用作制取水泥,可以实现灰样的综合利用。
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