Shell气化炉灰渣特性及应用开发研究-硕士研究生开题报告

《Shell气化炉灰渣特性及应用开发研究-硕士研究生开题报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、Shell气化炉灰渣特性及应用开发研究研究生：刘军指导教师：李寒旭教授报告日期：2013.3.18主要内容本课题创新点研究内容与方法国内外研究现状选题背景、研究目的及意义课题名称及来源课题进展计划1课题名称及来源课题名称：Shell气化炉灰渣特性及应用开发研究课题来源：自选洁净煤技术的发展不仅有利于我国发挥煤炭资源优势、提高能源效率，还有利于生产清洁能源、优化能源结构；灰渣性质能够很好反映出气化炉运行工况；煤化工迅猛发展，导致煤炭气化过程飞灰和灰渣排放量日益增多；灰渣在建筑、建材、化学、污水处理工业中有广泛应用；沸石作为干燥剂，吸附剂，离子交换剂、催化剂和传统水软化剂，已被广泛应用到各个工业领

2、域中。2选题背景、研究目的及意义2.1选题背景2.2研究目的研究气化炉灰渣的主要物理及化学性质，探究灰渣在高温下热态行为，寻找灰渣与飞灰及煤灰之间关系；以气化炉灰渣为主要原料合成沸石分子筛2.3研究意义对灰渣理化性质分析能够为气化炉操作提供一定的理论指导意义。以气化炉灰渣为主要原料合成沸石分子筛，为人工合成沸石找到了一种廉价的原料，可以节约化工原料，拓宽气化炉灰渣的应用范围，有利于资源的综合利用，还能实现变废为宝。3国内外研究现状气化炉灰渣是气化过程的产物，它能很好反映出气化炉运行工况，能够为气化炉操作提供一定的参考价值，因此针对气化炉灰渣国内外学者做了大量的研究，主要围绕着灰渣物理性质、粘附

3、沉积特性、流动特性、高温下热膨胀行为。A.Acosta[1]等人对西班牙IGCC火力发电厂煤气化的粗渣的特性进行了研究，研究发现：渣样形态有平滑的表面和多孔的结构两种。颗粒表面的边缘部分存在狭窄的棱角，这些棱角的存在促进了渣样颗粒的熔融与烧结。TadaakiShimizu[2]的高温气化条件下熔融渣层表面捕捉颗粒的模型理论，熔融的渣层表面被未燃碳颗粒覆盖时，这些未反应的颗粒会对后来的颗粒产生排斥，直到颗粒充分反应，熔融成为液态，继续粘附未反应的颗粒。Folkedahl等[3]研究了灰渣在不同气氛中的流动性，结果表明：在空气气氛下，灰渣的粘度与酸性氧化物的摩尔比率相关；在氢气气氛下，灰渣粘度变化

4、与灰渣中铁含量有关；在空气和水蒸气混合气氛下，水蒸气可能会进入灰渣中破坏Si-O-Si桥键以及形成金属氢氧化物（如钾）的碱性阳离子配合物，使得灰渣粘度随着硅含量降低和钾含量增加出现升高。M.Aineto[4]等人研究了高温下灰渣的热膨胀性，提出高温高压还原性性气氛下H2、N2、CO在熔融的玻璃渣中表现出很高的溶解性，并且在冷却的过程中这些气体会被保留在玻璃渣中；当温度接近软化温度时，不透明的玻璃体会产生晶相并且会释放出包裹的气体，进而加剧膨胀反应。沸石分子筛可以作为吸附剂、催化剂或催化剂载体、离子交换剂、多孔结构，应用于分离、石油化工、环保及高科技领域。因此国内外学者对制备分子筛研究做了大量研

5、究，主要以粉煤灰、高岭土、煤矸石、硅藻土、工业废渣、油页岩渣、伊利石等为原料，采用水热合成法成功制备了不同种类的沸石分子筛。孔德顺[6]等人高铁高砂煤矸石为原料，将煤矸石低温焙烧、盐酸酸浸除铁、高温焙烧后再碱融活化获得了活性原料，采用水热晶化的方法，合成了粒度分布均匀，晶形完好4A沸石分子筛产品。曾小强[5]等人将粉煤灰与碳酸钠混合焙烧生成硅酸钠和硅铝酸钠，结果发现：在碱溶过程中溶液中的硅铝存在过饱和现象，在过饱和期内实现固液分离，可提取粉煤灰中的硅铝用于合成X型、A型、P型纯沸石产品。C.V.Mcdaniel[7]以偏高岭土、水玻璃、NaOH为原料，加入晶化导向剂在100℃晶化15小时，成功

6、合成出硅铝比为4.5～5.95的具有良好性能的Y型分子筛，把利用廉价矿物原料制取高硅型八面沸石的工作向前推进了一步。ChaisenaA[8]等人将硅藻土经过1100℃的高温酸化处理后，在不同条件下制得了NaP沸石分子筛。结果表明，产品的性能主要取决于固液配比、晶化温度和晶化时间。4研究内容与方法分析Shell气化炉稳定运行期间采集灰渣的性质，主要包括：可燃物含量、晶体矿物组成、化学组成、表观形貌、熔融特性、粘温特性；探究高温下灰渣热态行为，寻找灰渣与飞灰及煤灰的关系；采用水热合成法制备沸石分子筛；利用正交实验设计找出最佳的合成工艺技术参数；对合成产品进行表征及性能测试研究方法利用XRD、XRF

7、分别测试灰渣晶体矿物组成、化学组成；并利用5E-AFⅡ智能灰熔点测试仪、自主开发的灰渣流动性测试仪、高温旋转粘度计分别测试灰渣熔融温度、灰渣流动性、灰渣粘温特性；采用水热合成法制备沸石分子筛，利用正交实验设计确定合成最佳工艺技术参数；借助X-射线衍射仪（XRD）的对产品进行物相鉴定，扫描电子显微镜（SEM）和X-射线荧光光谱（XRF）对产品进行表观形貌及组成分析；采用TG-DTA方法表征产品的热稳