煤中碳酸盐在氧燃料燃烧条件下的转化行为

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1、分类号々。学校代码密级寺肀科在寧博士学位论文煤中碳酸盐在氧燃料燃烧条件下的转化行为学位申请人王建培学科专业：热能工程徐明厚教授仏衩师于敦喜教授答辩日期：年月日DissertationSubmittedinpartialFulfillmentoftheRequirementibrtheDegreeofDoctorofphilosophyinEngineeringThetransformationbehaviorofcarbonatesunderoxy-coalcombustionconditionsPh.D.Candidate:JianpeiWangMajor:

2、ThermalEngineeringSupervisor:Prof.MinghouXuProf.DunxiYuHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,430074,P.R.China独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中己经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名達培曰期：么年月又汐曰学位论文版

3、权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属不保密请在以上方框内打“”学位论文作者签名：指导教师签名：五遠培年月曰年月戸华中科技大学博士学位论文摘要氧燃料燃烧是一种重要的燃煤减排技术，同时便于、以及颗粒物等污染物的联合脱除。在氧燃料燃烧条件下，燃烧气氛的改变使得锅炉的传热传质特性和煤

4、粉的燃烧特性等发生重要改变，这些改变将会作用于煤中矿物质的转化，进而影响炉内的积灰结渣行为以及颗粒物的生成排放特性。目前，众多学者对氧燃料燃烧条件下炉内灰沉积倾向还没有达成致的认识。煤中碳酸盐矿物（菱铁矿、方解石和白云石）是造成炉内积灰结渣以及颗粒物生成的重要因素。对于碳酸盐矿物转化特性的研究将有助于推进氧燃料燃烧条件下炉内灰沉积特性和颗粒物生成的研究。为此，本文通过系统的实验和深入的分析对氧燃料燃烧条件下煤中碳酸盐矿物的转化行为开展了相关研究。本文的主要内容如下：釆用热重分析技术对菱铁矿在氧燃料燃烧气氛下的转化行为进行了研究。在程序升温过程中，菱铁矿在气氛与

5、气氛下具有相似的转化规律。在这两类气氛下，菱铁矿的分解温度均高于气氛，和浓度的变化没有影响菱铁矿的分解转化特性。和对菱铁矿分解的作用机理不同，当与共存时，与菱铁矿旳反应占主导，对菱铁矿分解转化的影响较弱。当相同浓度添加后，菱铁矿在气氛下的分解温度高于气氣。当、和共存时，三者共同作用于菱铁矿的分解转化，对菱铁矿分解的抑制作用明显。在等温热重实验中，各种气氛对菱铁矿分解转化的作用机理与程序升温实验类似。将脱灰煤粉与菱铁矿按比例混合，模拟外在菱铁矿，将纯菱铁矿与外在菱铁矿分别在沉降炉上进行高温实验。纯菱铁矿的实验结果表明：产物颗粒均未发生明显的熔融和破碎；在、和四种

6、气氛下，磁铁矿是唯一的产物；当实验气氛为时，少量的赤铁矿生成。、氧燃料燃烧气氛对纯菱铁矿的转化影响较小。外在菱铁矿的实验结果表明：在和两种还原性气氛下，外在菱铁矿的产物均包含方铁矿和磁铁矿。在气氛下，产物中磁铁矿的含量高于气氛。同时气氛下，产物的熔融程度弱于气氛。在氧燃料燃烧还原性条件下，主要通过影响煤粉的转化以及自身的氧化作用，将菱铁矿转化为更多的磁铁矿。在华中科技大学博士学位论文、和〇三种氧化性气氛下，外在菱铁矿产物发生熔融，磁铁矿是唯一的产物。外在菱铁矿在氧化性气氛发生破碎，在气氛下，矿物颗粒破碎最剧烈。在氧化性气氛下，氧燃料燃烧方式主要通过影响煤粉的燃

7、烧作用于菱铁矿的转化。采用添加菱铁矿的合成焦模拟内在菱铁矿，在沉降炉上进行燃烧实验，研究内在菱铁矿在氧燃料燃烧条件下的转化。在两种还原性气氛下，内在菱铁矿产物成分与形貌具有较大差异。在气氛下，部分菱铁矿产物依然被碳质包裹，产物主要为铁单质。在气氛下，产物颗粒为表面粗糙的球形颗粒，方铁矿为主要产物。在氧燃料燃烧还原性条件下，主要通过与煤焦的气化反应改变内在菱铁矿的存在形态，进而降低菱铁矿周围环境的还原性，分解生成的方铁矿大部分被保持到实验结束。在、和三种氧化性气氛下，内在菱铁矿的转化行为相似，产物颗粒均发生熔融，磁铁矿和铁的三价玻璃体化合物为主要产物，氧燃料燃烧

8、气氛对菱铁矿转化行为的影响较小。为了研