Shell氣化爐中大塊渣形成機(jī)理及析鐵過程研究.pdf

1、Shell粉煤氣化爐大塊渣導(dǎo)致的堵渣停車事故嚴(yán)重制約著裝置安全、穩(wěn)定、長周期運(yùn)行，給生產(chǎn)企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
　　 為了揭示氣化爐中大塊渣的形成機(jī)理和析鐵過程，本文采用XRF、XRD、SEM-EDX對比分析了工業(yè)氣化渣的化學(xué)組成、礦物組成、表觀形貌及微區(qū)化學(xué)組成;選取云南高硫煤模擬灰渣在不同CO/N2濃度氣氛和高溫狀態(tài)下的析鐵過程，利用XRD和K值法定量分析不同CO濃度氣氛下模擬氣化渣的礦物演變過程，借助SEM-EDX技術(shù)

2、和多點測試法重點考察模擬氣化渣的表觀形貌及微區(qū)化學(xué)組成，并探討微區(qū)主要元素組成隨Fe原子百分比含量增加的變化趨勢。結(jié)果表明:
　　 1)Shell氣化爐中大塊渣的形成過程主要受煤中含鐵礦物和含鈣礦物的遷移轉(zhuǎn)化過程控制。在氣化爐非穩(wěn)定運(yùn)行期間，煤中含鐵礦物和含鈣礦物存在明顯的遷移和富集現(xiàn)象，導(dǎo)致部分灰渣含鐵量低、含鈣量高，部分灰渣含鐵量高、含鈣量低。第一類灰渣易形成大量的低溫共熔物——鈣長石，這類渣具有較強(qiáng)的吸附和熔解能力，使熔渣

3、體積不斷增大，且在降溫時發(fā)生析晶，從而使渣塊密度增大，硬度加強(qiáng);第二類灰渣在熔渣表面易形成(Fe-S-O)melt結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的粘附沉積特性，從而使熔渣體積迅速增大，并最終演變成大量的含鐵礦物——隕硫鐵(FeS)和少量的單質(zhì)鐵(Fe)，在降溫時易于晶化析出，從而使渣塊密度增大，硬度增加。伴有析鐵現(xiàn)象的渣塊形成過程產(chǎn)生的危害更大。
　　 2)模擬氣化渣的析鐵過程與低溫熔融粘附、高溫鐵元素遷移富集及富硫過程密切相關(guān)。其影響

4、因素主要有:反應(yīng)氣氛中CO濃度、反應(yīng)溫度和灰渣中Fe元素和S元素的相對含量。低濃度CO氣氛中，沒有析鐵現(xiàn)象，只有當(dāng)CO濃度達(dá)到某值時，才會發(fā)生析鐵現(xiàn)象且高濃度CO能降低析鐵溫度，但析鐵量與CO濃度不成正比;只有當(dāng)溫度高達(dá)某值時，才會發(fā)生析鐵現(xiàn)象;只有當(dāng)灰渣中Fe元素含量富集到某值時，才會發(fā)生富硫現(xiàn)象并形成中間產(chǎn)物(Fe-S-O)，析鐵過程中S元素含量隨Fe原子含量的增加其變化趨勢呈現(xiàn)“M”型，且S原子和Fe原子的原子個數(shù)比保持為S/Fe