气流床气化炉辐射废锅内灰渣的力学性能实验研究.pdf

第4 6 卷第3 期 2 0 2 1 年3 月 煤炭学报 J O U R N A LO FC H I N AC O A LS O C I E T Y V 0 1 ．4 6N o ．3 M a r ．2 0 2 l 气流床气化炉辐射废锅内灰渣的力学性能实验研究 邵琳涛1 ，刘崇国2 ，江灿成1 ，夏支文2 ，周志军1 ，匡建平2 ，杨卫娟1 1 ．浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州3 1 0 0 2 7 ；2 ．宁夏神耀科技有限责任公司，宁夏银川7 5 0 0 0 0 摘要气流床气化炉辐射废锅中易发生的积灰结渣现象会导致传热效率和生产能力的降低。灰 渣特性中的力学性能反映了渣的黏合强度和脱除难易程度，是认识积灰结渣现象、有效除灰的基 础，但针对辐射废锅中灰渣的力学性能研究较少。以某气化炉辐射废锅中不同位置实际渣块 停 炉后取样的水冷壁渣和底部渣 和飞灰烧结渣为对象，实验研究了其化学组成、晶体矿物组成、熔 融温度、样貌特征以及力学性能等特性。结果表明，辐射废锅水冷壁渣灰熔点更高，并含有更多钙 铝晶体矿物；辐射废锅底部渣和飞灰烧结渣灰熔点较低并含有更多方解石晶体，其中飞灰烧结渣富 集K 和N a 元素，非晶态物质较多。水冷壁渣微观结构相对规则，主要由灰颗粒以及微小的泡沫状 空穴连接组成；飞灰烧结渣则存在有较多大小不一的空泡，且烧结温度越高导致粘结程度增大，并 产生更大体积空泡，微观表面更光滑平整。辐射废锅中不同位置渣的力学性能有较大差异，其中壁 面渣的弹性模量在5 5 0 ～7 5 0M P a ，抗压强度在2 0 ～2 2M P a ，较废锅底部渣和烧结渣的弹性模量 7 ～5 4M P a 和抗压强度 1 ．2 3 ．0M P a 大很多。底部渣和烧结渣的力学性能较为接近，但仍存在 着较大的离散系数 0 ．3 5 ～0 ．5 0 ，这说明气流床气化炉辐射废锅中渣块力学性能变化范围大，与 当地成渣温度、成渣细颗粒组分、熔融特性和孔隙率等性质密切相关。 关键词辐射废锅；灰渣；力学性能；气化炉；灰熔点 中图分类号T Q 5 4 5文献标志码A文章编号0 2 5 3 - 9 9 9 3 2 0 2 1 0 3 1 0 3 9 0 7 M e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fs l a gi nar a d i a n ts y n g a sc o o l e ro fe n t r a i n e df l o wg a s i f i e r S H A OL i n t a 0 1 ，L I UC h o n g g u 0 2 ，J I A N GC a n c h e n 9 1 ，X I AZ h i w e n 2 ，Z H O UZ h i j u n l ，K U A N GJ i a n p i n 9 2 ，Y A N GW e i j u a n l 1 ．S t a t eK e yL a b o r a t o r yo f C l e a nE n e r g yU t i l i z a t i o n ，Z h e j i a n gU n i v e r s i t y ，H a n g z h o u3 1 0 0 2 7 ，C h i n a ；2 ．N i n g x i aS h e n y a oS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yc o ．，l t d ．， Y i n c h u a n7 5 0 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ea c c u m u l a t i o no fa s ha n ds l a gi nar a d i a n ts y n g a sc o o l e r R S C o fe n t r a i n e df l o wg a s i f i e rc a nr e d u c et h e h e a tt r a n s f e re f f i c i e n c ya n dt h ep r o d u c t i o nc a p a c i t y ．T h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fs l a g ，w h i c hd e t e r m i n et h ea d h e s i o n s t r e n g t ha n dt h er e m o v a ld i f f i c u l t y ，a r et h ek e yf o rt h eu n d e r s t a n d i n go ft h es l a gd e p o s i tp h e n o m e n o na n dt h ee f f e c t i v e a s hr e m o v a l ．H o w e v e r ，t h er e s e a r c h e so nt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fs l a gi nt h eR S Ca r ec u r r e n t l yl i m i t e d ．T h es l a g f r o md i f f e r e n tp o s i t i o n si nt h eR S C i n c l u d i n gt h es l a gd e p o s i t e do nt h ew a l lt u b e sa n dt h es l a go nt h eR S Cb o t t o m a n dt h es i n t e r e ds l a gw e r ei n v e s t i g a t e de x p e r i m e n t a l l y ，i n c l u d i n gt h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o n ，c r y s t a lm i n e r a lc o m p o s i t i o n ，a s hf u s i o nt e m p e r a t u r e ，m i c r o s t r u c t u r e ，a n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h es a m p l e so fs l a gd e p o s i t e do nt h ew a l lt u b e sh a dh i g h e rf u s i o nt e m p e r a t u r e ，f o r m i n gc r y s t a lm i n e r a l sw i t hm o r eC aa n dA 1t h a no t h e rs a m 一 收稿日期2 0 1 9 1 l 一1 3 修回日期2 0 2 0 0 2 1 7 责任编辑钱小静D O I 1 0 ．1 3 2 2 5 ／j ．c n k i ．j C C S ．2 0 1 9 ．1 5 6 8 基金项目2 0 1 7 宁夏回族自治区重点研发计划 沿黄河试验区科技创新专项 资助项目 2 0 1 7 B Y 0 4 9 ；2 0 1 8 宁夏回族 自治区重点研发计划重大资助项目 2 0 1 8 B C E 0 1 0 0 4 作者简介邵琳涛 1 9 9 5 一 ，男，浙江温岭人，硕士研究生。E m a i l 2 1 7 2 7 0 9 9 z j u ．e d u ．c n 通讯作者杨卫娟 1 9 7 6 一 ，女，河南三门峡人，教授。T e l 0 5 7 1 8 9 5 2 0 4 0 ，E m a i l y a n g w j z j u ．e d u ．e n 引用格式邵琳涛，刘崇国，江灿成，等．气流床气化炉辐射废锅内灰渣的力学性能实验研究[ J ] ．煤炭学报，2 0 2 1 ，4 6 3 1 0 3 9 1 0 4 5 ． S H A OL i n t a o ，L I UC h o n g g u o ，J I A N GC a n c h e n g ，e ta 1 ．M e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fs l a gi nar a d i a n ts y n g a sc o o l e ro f e n t r a i n e df l o wg a s i f i e r [ J ] ．J o u r n a lo fC h i n aC o a lS o c i e t y ，2 0 2 1 ，4 6 3 1 0 3 9 1 0 4 5 ． 移动阅读 万方数据 1 0 4 0 煤炭学报 2 0 2 1 年第4 6 卷 p l e s ．T h es l a gd e p o s i t e do nt h eR S Cb o t t o ma n dt h es i n t e r e ds l a gc o n t a i n e dm o r ec a l c i t e ，a n dt h es i n t e r e ds l a gw a sr i c h i nKa n dN aa n dh a dm o r ea m o r p h o u sc o m p o s i t i o n ．T h em i c r o s t r u c t u r eo ft h es l a go nt h ew a l lt u b e sw a sr e l a t i v e l yr e g u l a r ，m a i n l yc o m p o s e do fa s hp a r t i c l e sa n ds m a l lc a v i t i e s ，w h i l et h e r ew e r em a n yb u b b l e so fd i f f e r e n ts i z e si nt h es i n t e r e ds l a g ．H i g h e rs i n t e f i n gt e m p e r a t u r eb o n d e dt h es l a gp a r t i c l ec l o s e ra n dp r o d u c e dl a r g e rb u b b l e s ，b u ts m o o t h e dt h e m i c r os u r f a c e s ．T h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fs l a gw e r er e l a t e dt oi t sp o s i t i o n si nt h eR S C ．T h ee l a s t i cm o d u l u s E a n dt h ec o m p r e s s i v es t r e n g t h 口 o ft h es l a go nt h ew a l lt u b e sw e r eb e t w e e n5 5 0t o7 5 0M P aa n d2 0 2 2M P a r e s p e c - t i v e l y ，w h i c hw e r em u c hl a r g e rt h a nt h ee l a s t i cm o d u l u s 7 5 4M P a a n dt h ec o m p r e s s i v es t r e n g t h 1 ．2 - 3 ．0M P a o ft h es l a go nt h eR S Cb o t t o ma n dt h es i n t e r e ds l a g ．T h ev a l u e so fEa n d 盯w e r ec l o s ea m o n gt h es l a g so nt h eR S Cb o t - t o ma n dt h es i n t e r e ds l a g ，b u tt h e r ew e r es t i l ll a r g ee o e f f i e i e n t so fv a r i a t i o n 0 ．3 5 0 ．5 0 ．n i si n d i c a t e st h a tt h em e - c h a n i c a lp a r a m e t e r so ft h es l a gf r o mt h eR S Cv a r yw i d e l ya n da r es t r o n g l yr e l a t e dt ot h el o c a ls l a gf o r m i n gt e m p e r a t u r e ，t h ea s hp a r t i c l ec o m p o s i t i o n ，t h ef u s i n gc h a r a c t e r i s t i c sa n dt h ed e p o s i tp o r o s i t y ． K e yw o r d s r a d i a n ts y n g a sc o o l e r ；s l a g ；m e c h a n i c a lp r o p e r t i e s ；e n t r a i n e df l o wg a s i f i e r ；a s hf u s i o nt e m p e r a t u r e 气流床气化技术因其煤种适应性广、燃烧反应迅 速、碳转化率高、环境污染小等显著特点，成为当下比 较成熟且使用广泛的燃煤气化技术‘2 1 。煤气化炉 渣是煤气化过程中煤反应后的残余物，其中在水冷壁 气化炉内形成的固态渣层是气化炉热阻的主要组成 部分，能够起到“以渣抗渣”的作用旧叫J 。而气化炉下 部的辐射废锅受热面会发生积灰结渣现象，当渣层过 厚时导致传热能力降低，不能保证生产的正常运行， 甚至造成较大渣块脱落堵塞排渣E l ∞J 。由于辐射废 锅运行压力较大 压力为4 ．5M P a ，温度较高 7 0 0o C 左右 ，因此常见的除灰方法如蒸汽吹灰、声 波除灰、燃气脉冲除灰等因为操作压力不足或是温度 限制，在辐射废锅中除渣效率较低M 。7J 。除渣效率不 仅受除灰方式和设备影响，也与渣的物理性质相关， 如灰熔特性、组成成分、杨氏模量、泊松比、黏度和机 械强度等，其中机械强度包括抗拉、抗压以及弯曲强 度等“ J 。灰渣的力学性能反映了其黏合强度和脱除 难易程度，同时会对灰颗粒在水冷壁上的回弹和黏附 行为有着一定影响，因此灰渣物理性质在预估水冷壁 面渣粘结概率和渣对气化炉整体效率影响中是至关 重要的‘9 0 I 。 K A L I A Z I N E 等卜1 2 1 通过研究发现在废热锅炉中 渣的强度与孔隙率、化学组成和温度有着非常紧密的 关系。渣的抗拉强度随孑L 隙率的升高而下降，当孔隙 率从1 0 ％升高到2 0 ％时，渣的抗拉强度从1 7M P a 降 低到7M P a 。W A I N 等列通过测量破坏应力和其对 应的形变来确定不同成分的煤粉炉渣的弹性模量，发 现当渣的孔隙率在0 2 5 ％上升时，其弹性模量和抗 压强度均会急速下降。岑可法等4 1 研究了电站锅炉 中不同煤种的飞灰烧结试样的抗压强度和焙烧温度 以及煤中碱金属化合物含量的关系。他们发现一般 对易产生积灰的煤，试块在7 0 0 8 0 0o C 就能达到较 高的强度；对不易积灰的煤，试样达到较高强度的温 度要高得多；同时煤中碱金属化合物如N a 0 越高， 烧结试样的抗压强度也越大。M A T S U N A G A 等纠通 过测量煤粉飞灰中的晶体比例以及各组分组成，估算 出密实珠飞灰颗粒的弹性模量大小在8 2 1 2 6G P a ， 空心珠飞灰颗粒的弹性模量在1 3 ～1 6G P a 。W A N G 等l l 刮对锅炉中典型换热器上的沾污特性进行了数值 方法研究，通过统计飞灰的主要成分S i O 和A 1 O ， 的体积分数，计算得出飞灰颗粒的杨氏模量大小为 1 9 2G P a ，屈服应力大小为38 0 0M P a 。 煤灰成分多变，其物理性质与煤灰特性、沉积处 局部多相流动特性、沉积过程等多种因素有关【14 ‘，煤 粉燃烧锅炉与气化辐射废锅的不同运行条件会造成 生成的渣特性存在较大差异。虽然燃煤锅炉中飞灰 和渣特性的研究较为丰富，但辐射废锅的灰渣物理I 生 质却鲜有研究。笔者以取自宁夏煤业公司甲醇厂G E 废锅流程气化装置中的辐射废锅中不同位置渣块与 飞灰烧结试样为研究对象，对气化炉渣样的成分组 成、样貌特征、灰熔特性、机械强度等方面进行了测试 研究。 1 实验部分 1 ．1 实验渣样 现场渣样取自宁夏煤业公司甲醇厂G E 废锅流 程气化装置中的辐射废锅，分别是在停炉检修期间从 辐射废锅水冷壁底部 标记为G 1 和壁面 标记 为G 2 ，同种类型的渣标记为G 2 1 ，G 2 - 2 获得的大 块渣样。为取得更多渣样进行对比实验，增加数据可 信度，并探究不同成渣温度对渣各类参数的影响，本 文对飞灰进行烧结实验得到飞灰烧结渣。飞灰原料 取自辐射废锅底部渣池处。烧结渣样的制备方法是 将飞灰原料颗粒放人圆柱形刚玉坩埚中手工填实，在 万方数据 第3 期邵琳涛等气流床气化炉辐射废锅内灰渣的力学性能实验研究 恒温温度 9 0 0 ～12 0 0o C 的马弗炉中焙烧0 ．5h 成 型 标记为M ，不同温度下的渣样记为M 一9 0 0 ， M 1 0 0 0 ，M 一1 1 0 0 等 。取样点位置示意如图1 所 示，渣样形状和尺寸如图2 所示。 排渣口 图1渣样取样点位置 F i g ．1 I x c a t i o no t ’s l a gs a m p l i n gp o i n l G G 2 M 图2 渣样的尺寸与形貌 1 ．2 试验方法与测试 按照G B ／T1 5 7 4 2 0 0 7 对灰成分中的S i O ， A 1 2 0 3 ，F e 2 0 3 ，C a O ，M g O ，K 2 0 及N a 2 0 等成分进行组 成分析。灰熔点测定采用灰锥法，并按照G B ／T 2 1 9 2 0 0 8 对灰渣进行测定，即4 个熔融温度变形 温度 T 。， 、软化温度 T 。 、半球温度 T 。 以及流动 温度 T 。 。采用P A N a l y t i c a lX ’P e r tP R O 型x 射线 衍射仪对灰渣的晶体组成进行测量。采用 H i t a c h iS U - 7 0 型场发射扫描电子显微镜 S E M 在不 同分辨率下精细观察灰渣样样貌特征。将辐射废锅 渣和飞灰烧结渣切割成规则的长方体或圆柱体，采用 Z w i c k ／R o e l lZ 0 2 0 型万能材料试验机对渣样进行压 缩试验，试验机的最大负荷为2 0k N 。压缩试验在室 温下进行，为使压缩力载荷均匀施加，上压板位移加 载速度为1m m ／r a i n 。 渣样压缩试验是在渣样的端部表面上沿着主轴 方向，以恒定的速率施加一定负荷压缩压力，直到渣 样破裂、屈服或试样变形达到预先规定的数值为止。 渣样的抗压强度 盯 也叫压缩强度，是指在压缩试验 过程中，渣样所承受的最大压缩应力。渣样的抗压形 变 d L 是指渣样在受到该最大压缩应力时对应的形 变量。 弹性模量是指材料在弹性变形阶段过程中应力 与应变的比值。笔者根据实验结果和一些文献，认为 固体渣是脆性材料，存在弹性变形阶段，而不存在明 显的塑性变形阶段伸t ‘7 叫8 I 。由于渣样的内部有许多 不均匀的细孑L 结构，因此渣在受压过程中应力分布不 均，应力响应在压缩的过程中不断发生变化波动，这 也导致渣的弹性变形阶段很难定义和选取，但应力应 变曲线总体还是呈现以抗压强度为分界点的先升高 后下降的过程。本文参考W A I N 等提出的方法1 3 。， 定义抗压强度 盯 与抗压形变 d L 的比值为渣的弹 性模量 E ，其大小能客观反映和评估渣样在压缩过 程中整体的破坏难易程度。 2 结果分析与讨论 2 ．1 渣样的化学组成和熔融特性分析 气化炉辐射废锅渣的化学组成与熔融特性有较 为紧密的关系H ⋯。灰渣的化学组成对壁面熔渣的沉 积行为有着重要影响，如金属含量高时会强化粘污结 渣现象，而灰熔融特性是预测结渣特性的重要方法和 指标。到卜卫。。3 种渣的灰成分分析见表1 ，X R D 衍射谱 图分析如图3 所示，灰熔特性分析对比如图4 所示。 由表1 可知，辐射废锅底部渣 G 1 和色灰 M 的灰 成分比较相近，壁面渣 G 2 的c a ，A l 和M g 元素含量 明显比G 1 渣和M 渣高。M 渣中的K 和N a 含量明 显上升，说明K 和N a 元素容易在飞灰中富集，是形 成积灰的影响因素之一。，经图3 分析可知，G 1 渣包 含的主要晶体矿物为方解石 C a C O 、 、石英 S i O ， 和 多种类型的硅酸盐矿物；G 2 渣包含的主要晶体矿物 万方数据 煤炭 学报 2 0 2 1 年第4 6 卷 除石英外，为铁辉石 F e S i O ， 、碳硅石 S i C 、钙铝 石 C a l A I l 。O ，， 和钙长石 C a A I S i 2 0 。 。M 为飞灰 样品，其中仅存在方解石和铁辉石晶体，各元素主要 以非晶态形式存在。由图4 可知，G 1 渣的熔融温度 和M 渣的熔融温度较为接近，均在11 0 0 ～ 12 0 0o C ，G 2 渣的熔融温度在l4 0 0o C 左右，要远远 高于G 1 渣和M 渣。有文献研究表明，煤灰中A l 元 素在灰熔融过程起“骨架”作用，其含量越高，灰熔融 温度越高。2 一。同时，G 1 渣和M 渣存在较多方解石， 起到降低灰分熔点的作用，灰成分中M g O 含量减少 也会降低灰熔点1 4 ‘24 I 。据此分析，渣之间的成分差 异导致G 2 渣的灰熔点温度高于c 1 渣和M 渣。组成 与灰熔点的差异也导致了渣沉积位置的不同，C l 渣 和M 渣因为其熔点较低，因此在辐射废锅水冷壁外 侧高温区域易先形成液态渣，从而流动至废锅底部， 在低温区域成渣；G 2 渣因其熔点较高，在较高温度下 能保持固态，因此在辐射废锅水冷壁表面较高温区域 成渣。 表1辐射废锅渣样成分质量分数 T a b l e1A s hc o m p o s i t i o no ft h es l a gs a m p l e s c ／c 2 0 ／ o 1 一C a C 0 、；2 一F e S i 0 、；3 一 F e ，M g ，C a S i O 、；4 一S i O ， 5 一S i C ；6 一C a I ．A I 】4 0 1 1 ；7 一C a A l ，S i 、O 。 图3 不同渣样的X R D 谱图 F i g ．3 X R Ds p e c t r ao fd i f f e r e n ts l a gs a m p l e s 图4不同渣样的灰熔融特性 F i g ．4 A s hf u s i n gc h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n ts l a gs a m p l e s 2 ．2 渣样微区特征分析 图5 为G 1 渣 图5 a 、M l - 9 0 0 渣 图5 b 和M 1 1 2 0 0 渣 图5 C 通过场发射扫描电子显微 镜 S E M 拍的形貌特征照片。G 1 渣主要由尺寸为 2 0 ～1 0 0 m 的大量不规则块状物团聚组成，其表面 粗糙而且有许多突起和小孔，同时块状物由更小的网 孔泡沫状空穴 尺寸为0 ．5 m 左右 连接而成，结构 细密规则。 M 渣是在常压高温下烧结得到，渣中有更多的 大小不一的空泡。其中M l - 9 0 0 渣表面有较多的细 微小孑L 和空泡，且表面比M 1 1 2 0 0 渣更为粗糙和不 平整。M 卜1 2 0 0 渣的烧结温度较高，渣颗粒结合得 更紧密、更为光滑，并形成较大空泡。 2 ．3 渣样压缩试验结果及分析 图6 为G 1 ，G 2 1 ，G 2 2 渣压缩试验所得的应 力一应变曲线，曲线中红点为应力峰值，对应的横纵 坐标分别对应渣发生的应变和应力，图中黑线斜率即 为G 2 - 2 的弹性模量大小。 从图6 可知，G 2 一l 渣和G 2 2 渣同为水冷壁壁 面渣，应力一应变曲线较为接近，盯在2 0 ～2 2M P a ，远 远大于G 1 渣的盯值 0 ．7 2M P a 。同时G 2 一l 和G 2 2 渣的d ￡值比G 1 渣更小，说明G 2 渣的强度 和弹性模量均比G 1 渣大得多。这是因为辐射废锅 水冷壁表面上的渣相对于底部在更高温度环境中成 型，灰渣颗粒之间黏合更为紧密，在外力作用下更难 发生脱落和破坏。 将M 1 9 0 0 ，M 1 1 0 0 0 ，M 1 1 1 0 0 和M 1 一1 2 0 0 渣 的应力一应变曲线进行对比分析 分别取4 个温度下 的1 条曲线 ，如图7 所示。 4 种烧结温度下渣的盯值和d L 值大小较为接 近，盯值大小在2 ．0 ～2 ．5M P a ，d L 值大小在5 ％～ 万方数据 第3 期 邵琳涛等气流床气化炉辐射废锅内灰渣的力学性能实验研究 a 1 G I 渣 9 1 M 11 2 0 0 渣 图5G I 渣、M 1 - 9 0 0 渣和M 1 1 2 0 0 渣形貌特征 F i g ．5M o q h o l o g yo ft h eG I ．M 1 9 0 0 ．M 1 1 2 0 0s l a g s 图6 辐射废锅渣的应力一应变曲线 F i g ．6 S t l e s s s t r a i nc u r v e so ft h eR S Cs l a g s 1 0 ％。其中，9 0 0 ～11 0 0o C 的烧结渣应力一应变曲线 比较相近，这说明在该温度区间，渣的结构组成相近， 应力响应较为规律。M 1 一1 2 0 0 渣的应力一应变曲线 波动幅度较大，曲线峰值不明显，这可能是因为 在l2 0 0o C 条件下，渣接近熔融状态，在成渣过程中 形成更大的凹陷空洞，孔隙率更高。这导致渣的微观 结构更加不均匀，因此渣在压缩过程中不同区域受力 不均，应力一应变曲线出现更多波动，更偏离弹性特 性变形。 图8 对各类渣的力学性能 盯，d L 和E 进行汇总 图7乜灰烧结渣的应力一应变曲线 F i g ．7 S h ‘e s s s t r a i nc u r v e so tt h es i n t e I ’i n gs l a g s 和比较，并给出M 渣的力学性能平均值与离散系数， 其中红线对应横坐标即为平均值。离散系数的定义 为数据点的标准差与平均数比。由于离散系数没有 量纲，因此可以用来比较均值屁著的不同数据的离散 性。 G 2 渣的盯值在2 0 2 2M P a 变化，E 值在5 5 0 ～ 7 5 0M P a 变化，均远远高于其他类型的渣。同时，G 2 渣的d ￡值对比各类渣较小，这说明在G 2 渣在较小 的形变下即可发生破坏，因此相比其他渣表现出更 “脆”的性质。G 1 渣与M 渣尽管微观结构有所差异， 但因为成分接近，表现出来的力学性能较为接近。M 万方数据 1 0 4 4 煤炭 学报 2 0 2 1 年第4 6 卷 M 3 1 2 0 0 M 21 2 0 0 M 卜1 2 0 0 M 311 0 0 M 21 1 0 0 M l _ 1 1 0 0 M 31 0 0 0 M 2 1 0 0 0 M 卜1 0 0 0 M 3 9 0 0 M 2 9 0 0 M 卜9 0 0 G 2 2 G 2 1 G 1 ●● ●i_ G 1 ●●oG 2 ●oo ●M 一o ● o ●●● 平均值1 ．7 5‘≯均值8 川 o o 平均值2 7 ．2 一●o●● 一 离散系数离散系数O ．5 0o 离散系数O ．4 8 一●0 ．3 5●● ●●● ●●● I t 01 02 0O1 02 0 3 0 4 05 0 02 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 O - , 7 M P a d L ／％E ／M P a 图8 各类渣样的矿，d L 和E 值比较 F i g ．8 盯，d L ，a n dEv a l u e so fd i f f e r e n ts l a gs a m p l e s 渣的3 个力学性能离散系数都比较大，在0 ．3 5 ～ 0 ．5 0 。盯值在1 ．2 3 ．0M P a 内变化，d L 值在2 ％～ 1 7 ％内变化，E 值在7 ～5 4M P a 内变化。这表明渣的 力学性能除与成渣温度相关外，还与渣的孑L 隙情况、 熔融黏连情况密切相关。 3结论 1 气流床气化炉辐射废锅的3 种渣样分析表 明灰熔点较高的渣含有富含c a 和A 1 的晶体矿物， 分布在辐射废锅水冷壁外表面较高温度处；灰熔点较 低的渣和飞灰含有更多方解石晶体，分布在辐射废锅 底部较低温度处与气化炉出口处。飞灰中富集了K 和N a 元素，并含有大量非晶态物质。 2 辐射废锅水冷壁渣微观结构相对规则，主要 由灰颗粒以及更小的泡沫状空穴连接组成。飞灰烧 结渣则存在有较多大小不一的空泡，且烧结温度越高 的成型渣，空泡更大，渣颗粒粘结得更紧密，表面更光 滑平整。 3 辐射废锅水冷壁壁面渣E 值大小在5 5 0 ～ 7 5 0M P a ，盯值在2 0 ～2 2M P a ，均远远高于其他区域 的渣。废锅底部渣和烧结渣的力学性能大小较为接 近，其E 值大小在7 ～5 4M P a ，盯值在1 ．2 ～3 ．0M P a 。 各类渣的力学性能存在较大的离散系数 0 ．3 5 ～ 0 ．5 0 ，说明渣的力学性能除与成渣温度宏观参数相 关外，还与渣的孔隙率、熔融性和黏连性等微观情况 密切相关。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ]张宾宾．气流床气化炉内壁面熔渣流动与传热过程研究[ D ] ．上 海华东理工大学，2 0 1 8 ． Z H A N GB i n b i n ．M o d e l i n gs t u d yo ff l o wa n dh e a tt r a n s f e rp r o c e s s o nt h ew a l lf o ra ne n t r a i n e d f l o wg a s i f e r [ D ] ．S h a n g h a i E a s tC h i n a U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，2 0 1 8 ． [ 2 ] 郭庆华，卫俊涛，龚岩，等．多喷嘴对置式气流床气化炉内热态 行为的研究进展[ J ] ．煤炭学报，2 0 2 0 ，4 5 1 4 0 3 4 1 3 ． G U OQ i n g h u a ，W E IJ u n t a o ，G O N GY a n ，e ta 1 ．R e s e a r c hp r o g r e s s o nh o t - 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