低挥发分水煤浆的制备及燃烧特性研究

本文通过干法制浆研究了潞安低挥发分贫煤的成浆性,通过热重分析和燃烧试验研究了低挥发分水煤浆的燃烧特性。研究结果表明:屯留原煤、屯留煤泥、常村原煤和常村煤泥的成浆性很好,可制备出浓度高达72%、表观黏度小于1 200 mPa·s的水煤浆。水煤浆的热重试验和燃烧试验表明:常村低挥发分贫煤水煤浆的着火温度较高,综合燃烧特性指数低于高挥发分水煤浆;在相同的升温速率下,低挥发分水煤浆的活化能高于高挥发分的水煤浆,灰渣沉积速率远低于高挥发分水煤浆的灰渣沉积速率,结渣不严重;10 t/h锅炉上连续燃烧常村煤泥水煤浆时,火焰明亮、稳定,炉膛充满度高,炉膛温度均匀;无任何闪烁火星出现,达到了很高的燃尽率,燃烧热效率高达86.93%。     

低挥发分水煤浆在电站锅炉上的应用及经济评价

通过实验室和电站锅炉上的燃用测试及对有关技术经济指标的分析统计,研究对比了一种较低挥发分水煤浆和较高挥发分水煤浆的燃烧特性以及经济运行效果.结果表明,前者的着火和燃尽温度均高于后者,其着火、稳燃综合指数R<,w>较低.利用电站水煤浆锅炉试烧该较低挥发分水煤浆样品,发现主要运行参数基本达到设计燃料数值,能够满足锅炉和机组运行要求,锅炉热效率比设计值低;经济核算的结果比较理想,可为电站锅炉燃用低阶燃料的尝试提供借鉴和参考.     

碱/碱土金属盐对高灰分煤粉燃烧的催化作用

用热重分析方法对比研究了Ca(NO3)2,KCl和NaCl对高灰分煤(HAC)着火温度、燃烧特性指数和放热面积的影响.结果表明,碱/碱土金属盐能改变高灰分煤的燃烧反应历程,加速煤燃烧反应速率,着火温度降低,燃尽温度提前,且燃烧放热量增加.碱/碱土金属盐影响着火性能的大小排序为:NaCl(KCl)＞Ca(NO3)2;碱/碱土金属盐影响燃尽性能的大小排序为:NaCl＞KCl＞Ca(NO3)2.煤催化燃烧的作用机理研究结果表明,碱/碱土金属盐对煤粉着火性能的提高主要是金属盐促进了煤中挥发分的释放,使着火点提前;碱/碱土金属盐对煤粉燃尽性能的提高,主要作用机理是金属盐充当氧的载体,促进氧转移.     

选煤厂煤泥浆燃烧特性的研究

采用TG-DTG-DTA(热重-微分热重-差热)热分析联用技术研究了新集选煤二厂煤泥浆的燃烧特性，考察了不同浓度煤泥浆的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等；计算了煤泥浆燃烧动力学参数以及燃烧特性的各种参数，并对结果进行了分析；提出采用温度曲线确定煤泥浆着火温度的方法。结果表明，不同浓度的煤泥浆在燃烧特性上有差别，浓度为67％左右的煤泥浆的燃烧特性较好；采用热分析技术研究煤泥浆的燃烧特性得到的信息量大，可为煤泥浆的优化燃烧及锅炉的设计提供依据。     

水溶性钠对高碱煤及模型化合物燃烧特性的影响

新疆准东高碱煤中钠、钙等碱金属和碱土金属含量高,其中钠分别以水溶态、醋酸铵态、盐酸态和不溶态4种形态存在。水溶态钠占比高达82%,易于水洗去除,且对燃烧过程挥发分的析出速度及对着火温度和燃尽温度有明显影响。为进一步探究水溶性钠对准东高碱煤燃烧特性的影响机制,利用差示扫描量热值仪与质谱联用仪(DSC-MS)开展燃烧试验,对比研究水溶性钠对准东脱灰煤(DC)及模型化合物(MH)燃烧特性的影响,分析着火温度、燃尽温度、最大燃烧速率、综合燃烧特性指数等燃烧特性参数,并采用Coats-Redfern积分法对燃烧反应进行动力学分析。结果表明:(1)MH与DC的平均失重速度和综合燃烧指数都有较好的一致性,可以利用模型化合物代替高碱煤开展燃烧特性及污染排的放特性研究;(2)钠对DC和MH的挥发分析出阶段无明显影响,主要促进了固定碳的燃烧;(3)动力学分析验证DC和MH的反应级数均为1级;(4)钠对DC及MH的挥发分析出及着火阶段(温度低于490℃和530℃)无明显影响,但对固定碳的燃烧起到进作用。     

生物质燃烧模式及燃烧特性的研究

采用TG-DTG-DTA（热重－微分热重－差热）热分析联用技术研究了两种生物质的燃烧模式和燃烧特性.考察了着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数；计算了综合燃烧指数和燃烧动力学参数.结果表明，两种生物质在燃烧模式上存在差别，生物质的着火温度在280 ℃左右，燃尽温度在500 ℃左右，生物质的综合燃烧特性指数明显高于煤的综合燃烧指数，生物质的燃烧过程可以用一级动力学方程描述.     

几种国外煤炭燃烧特性的热重实验研究

为给国内电厂燃烧国外煤提供参考,采用热重分析法研究了印尼褐煤、澳洲煤和俄罗斯煤的着火燃烧特性,并利用TG-DTG法确定了3种煤的着火、燃尽温度及各项燃烧特性指数。     

无烟煤燃烧过程的热分析动力学研究

采用同步热分析(TG-DSC)法,分析了升温速率对无烟煤热分解和燃烧过程的影响,利用等转化率法和Malek法确定了各个阶段的最概然机理函数,得到了无烟煤燃烧过程热分析动力学模型。结果表明：升温速率越快,相同温度下煤的失重率越低,燃烬温度升高,着火特征由均相-非均相着火方式向非均相着火方式转变。在较低升温速率下,在碳着火温度之前不但发生了有机物的热分解,还发生部分碳的氧化过程,且氧化反应是限制性环节,遵循的机理为收缩球模型;当升温速率较快时,碳着火点之前遵循SB(m,n)模型,挥发分的热解成为限制性环节。在燃烧阶段,碳表面和内部部分燃烧遵循圆柱形对称三维扩散模型,而稳定燃烧阶段遵循反应级数机理。     

神木煤与半焦混合燃烧特性的热重分析

焦粉与煤混合燃烧是高效处理焦粉的有效方法之一,对选用的焦粉和煤样按照不同的比例进行混合,考察煤焦混粉发热量的变化规律,并利用热重分析法对各煤焦混粉样品的着火温度、最大反应温度、燃尽率及燃尽温度等燃烧特性进行了研究。试验结果表明,随着掺焦比的增加,煤焦混粉的着火温度略有升高,发热量增大,最大反应温度增大,燃尽率下降,而燃尽温度变化不大。     

掺配废PVC对水煤浆成浆性能及燃烧性能的影响

为缓解废PVC处理压力,回收碳氢资源,将废PVC与煤粉混合制备废PVC-煤浆,分析掺配废PVC后浆体的定黏质量分数、流变特性及稳定性。利用SEM-EDX和分形理论对掺配废PVC的浆体表观形貌和分形维数进行分析,探讨掺配废PVC对煤浆性能的影响机理。利用热重分析法和Coats-Redfern积分法计算原煤浆及废PVC-煤浆的燃烧特性指数和动力学参数,对不同废PVC掺配量浆体的燃烧性能进行评价。结果表明：掺配废PVC可以提高浆体的成浆性但析水率升高、稳定性有所下降;废PVC的掺配量越多,浆体的分形维数越小,成浆浓度越高;掺配废PVC对煤浆燃烧会产生协同作用,当废PVC的添加量为3%和5%时,煤浆的燃尽率和综合燃烧性能变好,促进燃烧反应,添加量为8%和10%时抑制燃烧反应;在选取Coats-Redfern近似时,水煤浆燃烧在选取反应级数n=1时线性相关性最高,掺配5%的废PVC后的浆体表观活化能和频率因子最大。     

聚丙烯酸系列水煤浆添加剂对3种煤的流动性能研究

用4种聚丙烯酸系列添加剂对常村精煤、常村煤泥、巴洲原煤3种煤样进行制浆试验,并同时与萘系添加剂的制浆结果进行比较。结果表明:对于常村精煤和常村煤泥,同等条件下,与萘系相比,聚丙烯酸系列用量降低0.20%~0.45%,提高水煤浆浓度2%~5%;对于同等条件下萘系不能制得水煤浆的巴洲原煤,添加剂用量为0.6%,聚丙烯酸系列的最高制浆浓度为72%~73%。     

温度及剪切时间对水煤浆表观黏度及流变性影响

针对低阶煤难以单独制备高浓度水煤浆的问题,分别采用木质素系、萘系、脂肪族分散剂对神华煤制浆.考察了制浆温度和剪切时间对神华煤水煤浆表观黏度和流变特性的影响.结果表明,改性木质素系和脂肪族分散剂可以制备具有工业应用价值的水煤浆,在制浆的质量分数为60%左右时,其浆体具有优良的抗剪切性能.     

气流床煤气化过程中氯元素的迁移特性

采用神府煤的多喷嘴对置式水煤浆气化装置与采用安徽煤的Shell煤粉气化装置为对象,通过对煤灰、气化生成灰渣以及废水中氯元素含量的分析以及热力学分析,研究气流床煤气化过程中氯元素的迁移特性。研究结果表明：采用神府煤的多喷嘴对置式水煤浆气化装置中,煤中氯元素主要进入废水中,约为88.81%;采用安徽煤的Shell煤粉气化装置中,进入废水中的氯元素为43.03%,存在于粗渣和飞灰中的氯元素分别为34.93%,15.42%;氯元素主要在煤热解过程中释放出来,释放量与最终废水中的氯元素所占比例基本相当;气化温度和进料形态（水煤浆或煤粉）能显著影响产物中氯元素的存在形式,HCl气体的比例随气化温度的升高而降低,水煤浆气化比煤粉气化产物中含有更多的HCl气体;采用安徽煤的Shell煤粉气化装置,Na,K,Cl元素在飞灰中相对富集,这使得最终排放的废水中氯元素的量减少。     

硬质合金水煤浆喷嘴损坏机理的研究

用YG8、YT15 和YW1 3种硬质合金材料制备水煤浆喷嘴, 研究它们在水煤浆雾化燃烧过程中的磨损特性及损坏机理。结果表明:喷嘴材料的硬度对水煤浆喷嘴的磨损起重要作用。在相同条件下, 硬度较高的YW1 喷嘴的磨损率较低, 硬度较低的YG8喷嘴磨损率较高。喷嘴不同部位表现出不同的损坏机理, 其中入口部位主要表现为晶粒脱落和脆性断裂, 中间和出口部位主要表现为研磨损伤。     

混煤燃烧过程中的交互作用：机理实验研究与数值模拟

为深入研究混煤燃烧过程中的交互作用机理,在沉降炉上进行了贫煤和烟煤不同配比混煤(贫煤掺混烟煤比例0,25%,50%,75%,100%)燃烧特性的实验研究与数值模拟。结果表明,混煤燃烧过程中易燃煤对混煤燃烧的促进和抑制2种交互作用的竞争决定了混煤的燃烬特性,促进作用表现为烟煤优先燃烧,提高了燃烧初期的局部温度,促进了难燃煤的着火与燃烧;抑制作用则表现为易燃煤抢先燃烧消耗了大量氧气,导致难燃煤燃烧处于欠氧状态,阻碍了难燃煤的燃烧与燃烬。由于煤种差异大,交互作用影响明显,混煤实际燃烬率与计算线性燃烬率差异较大。掺混25%易燃煤时,促进作用在混煤燃烧中占主导地位,燃烬率高于按掺烧比例线性计算得出的计算线性燃烬率;当掺混50%易燃煤时,混煤燃烬率的出现“拐点”;进一步增加至75%时,抑制作用在混煤燃烧中占据主导地位,燃烬率明显降低。混煤燃烧NOx排放量与计算线性NOx计算值比较接近,其随着易燃煤的掺烧比例的增加而线性增加。     

添加剂对煤粉-污泥混合燃烧特性的影响及动力学

采用热重分析法考察污泥、煤粉以及两者混合样品的燃烧特性,通过着火温度(Ti)、燃尽温度(Tb)以及综合燃烧特性指数(S)的变化,进一步研究添加剂对污泥-煤粉混合燃烧特性的影响,并探讨催化燃烧机理。结果表明:添加污泥能够降低煤粉的Ti,加速煤粉热解燃烧,改善煤粉的燃烧性能;但当污泥掺混比10%时,混合样品的最大失重速率降低,Tb升高,综合燃烧性能S变差。CaO,Na_2CO_3能够促进挥发分析出燃烧,并带动后续固定碳的燃烧,因此混合样品的燃烧速率提高,燃烧时间缩短,综合燃烧性能改善;MnO_2,Fe_2O_3对混合样品的无明显催化作用,且降低了混合样品的最大燃烧速率。同时,动力学分析表明添加CaO,Na_2CO_3能够减小燃烧体系的活化能,而添加MnO_2和Fe_2O_3对混合样品的表观活化能无明显影响。     

低变质程度煤配煤制浆的试验研究

采用三种低变质程度煤与潞安常村原煤、煤泥进行配煤制浆试验,研究了不同药剂、不同配比对配煤成浆性的影响,以及一定浓度下配比与配煤制浆粘度的关系。试验表明,选择不同煤种,改变配比能得到不同浓度、不同粘度级别的水煤浆产品。试验还对相同配比条件下单种煤混合理论加权制浆浓度与实际配煤浓度进行了比较,进一步验证了配煤的制浆浓度是非加和性的,而是与煤和煤之间的性质匹配及添加剂对煤的适应性有关。     

煤和水煤浆炉内结渣积灰动态特性的研究

针对低熔点的神华煤和高熔点的水煤浆在炉内的结渣特性,采用灰污热流计,分别选择炉膛高温主燃区和炉膛较低温度的中上部作为模拟的结渣和积灰部位进行试验研究.主要通过灰污热流的动态变化、SEM,XRD和能谱分析揭示炉内沾污结渣特性和灰污热流变化规律.结果显示,在炉内高温区,神华煤比水煤浆的灰渣沉积率高,灰污热流衰减快,低熔点的复杂共熔体——钙长石 （Ca,Na）Si4Al4O8和较低熔点的赤铁矿是神华煤灰沾污结渣性强的关键因素;而在炉膛较低温度区域,神华煤的灰沉积率高于水煤浆,但灰污热流衰减却要慢.