论文部分内容阅读
Shell粉煤气化炉大块渣导致的堵渣停车事故严重制约着装置安全、稳定、长周期运行,给生产企业带来了巨大的经济损失。为了揭示气化炉中大块渣的形成机理和析铁过程,本文采用XRF、XRD、 SEM-EDX对比分析了工业气化渣的化学组成、矿物组成、表观形貌及微区化学组成；选取云南高硫煤模拟灰渣在不同CO/N2浓度气氛和高温状态下的析铁过程,利用XRD和K值法定量分析不同CO浓度气氛下模拟气化渣的矿物演变过程,借助SEM-EDX技术和多点测试法重点考察模拟气化渣的表观形貌及微区化学组成,并探讨微区主要元素组成随Fe原子百分比含量增加的变化趋势。结果表明：1) Shell气化炉中大块渣的形成过程主要受煤中含铁矿物和含钙矿物的迁移转化过程控制。在气化炉非稳定运行期间,煤中含铁矿物和含钙矿物存在明显的迁移和富集现象,导致部分灰渣含铁量低、含钙量高,部分灰渣含铁量高、含钙量低。第一类灰渣易形成大量的低温共熔物——钙长石,这类渣具有较强的吸附和熔解能力,使熔渣体积不断增大,且在降温时发生析晶,从而使渣块密度增大,硬度加强；第二类灰渣在熔渣表面易形成(Fe-S-O) melt结构,这种结构具有很强的粘附沉积特性,从而使熔渣体积迅速增大,并最终演变成大量的含铁矿物——陨硫铁(FeS)和少量的单质铁(Fe),在降温时易于晶化析出,从而使渣块密度增大,硬度增加。伴有析铁现象的渣块形成过程产生的危害更大。2)模拟气化渣的析铁过程与低温熔融粘附、高温铁元素迁移富集及富硫过程密切相关。其影响因素主要有：反应气氛中CO浓度、反应温度和灰渣中Fe元素和S元素的相对含量。低浓度CO气氛中,没有析铁现象,只有当CO浓度达到某值时,才会发生析铁现象且高浓度CO能降低析铁温度,但析铁量与CO浓度不成正比；只有当温度高达某值时,才会发生析铁现象；只有当灰渣中Fe元素含量富集到某值时,才会发生富硫现象并形成中间产物(Fe-S-O),析铁过程中S元素含量随Fe原子含量的增加其变化趋势呈现“M”型,且S原子和Fe原子的原子个数比保持为S/Fe≤1。图[51]表[26]参[74]