富氧燃烧方式下神华煤熔融特性实验研究

选用马弗炉和平面火焰携带流反应器(FF-EFR)开展了神华煤在不同气氛下的灰化实验,利用X射线衍射仪(XRD)、热分析仪(TG/DSC)、扫描电镜(SEM)以及能谱仪(EDS)对收集到的灰样进行表征,探究了神华煤灰熔融性温度低的原因,考察了灰熔点温度和灰分中矿物质成分含量受气氛的影响.结果表明,神华煤灰熔点普遍偏低,主要原因在于煤中存在大量的Ca和Fe,参与反应产生各种低熔点化合物;传统方式测得灰熔点可以代表实际锅炉中燃煤灰熔点,但不能直接表征高氧浓度燃烧反应时灰分实际熔融性特征;不同气氛下主要燃烧产物种类不变,区别在于富氧燃烧时会产生在空气中燃烧时没有的Ca CO3,从而降低富氧条件下灰熔点并加重结渣情况;富氧条件下Fe矿物形态相对空气气氛下玻璃体更多,赤铁矿更少,这些原因导致神华煤在富氧条件下结渣更严重.     

流化床燃烧煤的成灰磨耗特性

循环流化床燃烧条件下，煤的成灰磨耗特性是影响床的流化特性和锅炉整体性能的重要因素之一。将煤在床内爆裂和燃尽引起的尺寸减损和颗粒的磨耗视为相互独立的两个过程，利用静态燃烧然后冷态流化的方法，得到成灰与磨耗参数，提出煤种的本征成灰数据概念，认为煤种的本征成灰数据应视为只与煤种本身特性有关的燃料特性参数，建议将其作为设计循环流化床锅炉的燃料数据。     

高碱煤中钠基化合物对灰熔融特性的影响

选取新疆准东煤田高钠煤(五彩湾煤和天池煤)为研究对象,研究了准东煤中碱金属钠的赋存形态和钠基化合物对煤灰熔融特性影响机制.向低温灰中添加不同比例的Na_2O然后制取其高温混灰,利用X射线衍射仪分析矿物质组分在不同成灰温度下演化规律,探究碱金属钠对准东煤灰熔融特性的影响机制.结果表明:准东煤中钠以水溶钠形式为主;天池煤随着钠含量的增加,灰熔融温度先降低后趋于稳定;五彩湾煤随着钠含量的增加,灰熔融温度先降低后升高.天池煤掺混10%,Na_2O导致灰熔融温度降低,是由于煤灰中白云石、氢氧化钙分解产生大量CaO,碱金属钠促进CaO与煤灰中Si、Al等反应生成含钙钠的低温共熔体,且有低熔点矿物无水芒硝生成;五彩湾煤掺混10%,Na_2O导致灰熔融温度降低,是由于煤灰中新生成低熔点的钙铁辉石和无水芒硝,且碱金属钠促进钙铝黄长石和镁黄长石等含钙矿物质的低温共熔反应,掺混过量Na_2O导致灰熔融温度升高,这是由于煤灰中生成了大量高熔点矿物质.     

煤颗粒燃烧灰层厚度对燃烧过程的影响

在恒温条件下利用热重分析研究了单颗粒煤焦燃烧过程灰层厚度对反应动力学的影响并建立了模型．分别对福建龙岩煤、福建永安煤以及山东煤3种煤的单个颗粒(颗粒直径3．0-4．5 mm)在900℃热天平中的反应动力学进行了分析,讨论了灰层厚度对单颗粒燃烧过程的影响．单颗粒煤焦燃烧过程产生的灰层在灰层厚度为颗粒半径的一半时对燃烧过程的阻力达到最大．实验分析表明,灰层对煤颗粒燃烧过程的影响很小,3种煤焦的单颗粒燃烧过程灰层的最大阻力(1／kC)max(灰层厚度δ=R0／2-0．8-1．0 mm时)一般都小于10s/m．     

杜仲药渣与煤的混烧特性及灰熔融特性研究

本文采用热重分析仪分析了杜仲药渣和石下江煤的混合样品的燃烧特性,采用灰熔点测试仪、X射线荧光仪、X射线衍射仪及扫描电子显微镜对混合物灰样的灰熔融特性变化进行了分析.结果表明:药渣掺混比为40%时着火温度最低;加入90%药渣时,稳燃性指数、综合燃烧特性指数、最大燃烧速率和平均燃烧速率值均达到最大,燃尽温度最小;在杜仲叶渣和煤的共燃过程中,发生了协同作用,生成了一些新的矿物质,混合灰样的灰熔融温度随着药渣质量分数的增多而减小.     

灰煤混合燃料的燃烧动力学特性研究

利用TGA/SDTA851e型热重分析仪,对煤及不同灰煤比的混合燃料进行了热失重实验,获得了其热失重特性曲线。采用单个扫描速率的Coats-Redfern法、多重扫描速率的FWO（Flynn-Wall-Ozawa）法和Starink法三种典型的热分析方法求取了各样品的动力学参数。结果表明：随着灰煤比的升高,样品燃烧反应平均过程的活化能增高;灰煤比由0升高到0.15时,样品的活化能、着火温度和燃烬温度变化较大;灰煤比从0.15升高到0.45时,活化能、着火温度和燃烬温度变化较小。同时,通过对比几种分析方法的计算结果,认为采用多重升温速率法求取活化能时要谨慎,建议采用单重升温速率法和多重升温速率法相结合来分析燃料的热解及燃烧机理。     

高碱煤燃烧过程中灰中主要元素的迁移规律

针对我国新疆高碱煤燃烧过程中的强沾污、结渣特性,对某300MW亚临界高碱煤锅炉炉内各受热面的沾污灰样进行了XRF和SEM-EDX分析.结果表明:在800~1 100℃烟气温度区间内,灰样中CaO、MgO和SO3的质量分数较高;当烟气温度降低至600~800℃时,灰样中Na2O、Fe2O3和SO3的质量分数较高,Na2SO4、CaSO4和NaFeSO4等物质是导致高碱煤燃烧过程中高温对流受热面发生严重沾污的主要原因;669~915℃烟气温度区间内的灰样发生初始熔融的温度及其所对应的液相质量分数要高于其他部位的灰样;灰样C颗粒表面附着粒径为2~4μm的富含Na、S的Na2SO4等颗粒,而钠的硫酸盐在高温下具有较高的黏性和较低的熔点,这是导致该温度下发生严重沾污的主要原因之一.     

恒温下准东煤及其混煤燃烧过程中NO释放特性研究

基于恒温热重-燃烧污染物在线监测系统,通过对NO瞬时释放曲线的分析,并结合燃烧反应动力学计算,研究了恒温条件下燃烧环境温度对准东煤燃烧过程中NO释放特性的影响。结果表明：随温度升高,单煤和混煤燃烧过程中NO的释放时间会显著降低,释放速度显著提高;煤种成分的差异会导致NO释放特性的差异,固定碳挥发分的质量分数对NO释放有影响,而灰分的质量分数对NO释放无影响,当高固定碳、高挥发分的煤与低固定碳、低挥发分的煤进行掺混燃烧时,混煤的NO释放量和释放速率会降低。当燃烧过程中掺混北山煤时,混煤NO释放量低,释放速率慢,可以看作是一个较为优良的混煤掺烧方案。     

Oxy-steam气氛下低热值燃气燃烧特性研究

利用Fluent软件对高炉煤气在Oxy-steam气氛下的燃烧进行数值模拟,分析了水蒸气体积分数对高炉煤气燃烧温度、炉内温度分布、烟气组分体积分数、NOx体积分数以及烟黑体积分数的影响.结果 表明:在Oxy-steam气氛下燃烧时,由于水蒸气比热容较N2更高,且存在大量的OH和H基团,高炉煤气的最高燃烧温度从1350 K下降至1290 K;与O2/N2气氛下的燃烧相比,在Oxy-steam气氛下燃烧时炉内温度分布更加均匀,CO燃烧更完全,炉膛出口处NOx和烟黑的体积分数均迅速减小;随着水蒸气体积分数的不断增大,炉膛出口烟气流速从0.55 m/s减小至0.505 m/s;与在O2/N2气氛下的燃烧相比,在Oxy-steam气氛下炉膛出口H2和CH4摩尔分数略增大.     

煤燃烧过程中硫析出特性的影响因素研究

由于煤中硫赋存形态和实际操作条件的不同,硫的析出受多种因素的影响。本文通过结合改造后定硫仪的实际燃烧条件来设计正交实验,用以考察不同因素对硫析出的影响。实验结果表明:停留时间对硫析出的影响最大,炉内温度的影响次之,空气流量的影响最小。本文并进一步分别考察了不同停留时间、炉温、空气流量等因素各自对硫析出的影响。     

煤燃烧过程中矿物质蒸发与煤灰的沉积特性

通过典型煤种的实验和模拟计算驿煤燃烧过程中主要矿物质的蒸发进行了详细的研究，探讨了煤灰组成、燃烧温度和燃烧气氛等因素对这些矿物质蒸发的影响，然后结合几种红典沉积判别指数和已知煤的结渣倾向，分析了煤中主要矿物质蒸发与煤灰沉积的关系，得出了与实际相符的新结论。     

煤在燃烧过程中各种产物辐射特性的研究

文中阐述了煤在燃烧过程中各种产物热辐射特性研究的重要性及必要性.指出前苏联纯实验法的缺点.建议用大、小颗粒及大块的煤与人的复折射率或发射率来表示它们的辐射基本特性,并介绍了研究内容及方法.图3参9     

煤在燃烧过程中灰层有效扩散系数的实验研究与应用

搭建了大颗粒热重实验台,通过测量焦炭反应速率得出有效扩散系数的变化规律.将有效扩散系数的实验拟合表达式应用于整体层燃模型,得到改进的层燃模型,并对改进前后层燃模型的预测结果与实炉测量结果进行了比较.结果表明:不同煤种的有效扩散系数均随着反应的进行而减小,且与灰层厚度之间符合指数关系;煤种和温度是有效扩散系数的重要影响因素,无烟煤的初始有效扩散系数比烟煤的小,有效扩散系数的下降速率比烟煤快;反应温度高于灰熔点时会引起烧结现象,使有效扩散系数减小;考虑灰层生长对有效扩散系数影响的模型可以更准确地预测床层燃烧的气体产物分布和燃烧速率.     

煤燃烧过程中痕量元素As_Cd_Cr释放特性实验研究

主要研究以As、Cd、Cr为代表的痕量重金属在煤加热过程中的释放机理,因其挥发性将直接影响其对大气的排放量。试验表明,痕量元素的释放不仅与元素的物理化学性质有关,而且与元素在煤中的浓度和赋予的形态及燃烧工况等因素有关。As主要以硫化物形态存在,而且其熔点和沸点较低,故As最易挥发;而Cr主要以无机物形态存在,熔点和沸点又高,故最难挥发;而Cd介于二者之间,故挥发性As>Cd>Cr。试验证明随着温度升高,各元素的挥发率也逐渐升高,而且As Cd>Cr。     

生物质与煤混燃灰熔融结渣特性的实验研究

通过对生物质燃料（锯末、玉米秸和麦秸）与煤混燃灰化学成分和熔融温度的测定,利用灰分的碱酸比B／A、硅比G、硅铝比S／A、积灰沾污特性指数Hw、磨损特性指数日。等判别指数对生物质纯燃、与煤混燃时的结渣、积灰和磨损特性进行了研究和分析。结果表明,生物质灰都具有结渣倾向,麦秸灰具有严重的积灰倾向,玉米秸灰和锯末灰有易积灰倾向。生物质灰的磨损倾向都较轻微。随着生物质与煤混燃比例的增加,结渣有加重趋势。灰中酸性氧化物和碱性氧化物的含量会直接影响灰的熔融温度。     

洗煤对高碱煤碱金属迁移及灰熔融特性的影响

针对燃用某高碱煤种遇到的强沾污、结渣难题,对典型高碱煤种分别用去离子水、1 mol/L硝酸和1 mol/L醋酸铵进行了洗煤,并用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICPOES)、X射线荧光仪(XRF)、和X射线衍射仪(XRD)等分析测试仪器对不同溶剂洗煤前后煤中的碱金属元素、矿物质组成进行了分析与测试。研究结果表明:3种洗煤介质对煤中Al和Si几乎没有脱除效果。但去离子水对煤中Na、K、S、Fe的脱除率在50%左右;硝酸和醋酸铵能对煤中Ca和Na的脱除率达到90%左右;洗煤后煤灰的熔融温度虽然变化不大(DT升高11~42℃),但洗煤后由于Na、S等碱金属的脱除,使得在灰的熔融过程中,初始液相析出温度由原煤的700℃升至900℃(硝酸)和1 100℃(醋酸铵);且初始液相析出的质量百分比也由17wt%降低至5.38wt%(去离子水)/5.09wt%(硝酸),这对降低高碱煤的沾污程度起着至关重要的作用。     

高氯煤燃烧过程中氯的释放及迁移特性

对新疆哈密地区万向煤中氯的含量及空气气氛下氯的释放行为进行了实验研究,结合水洗、密度分级、TG-MS、XPS、XRD及SEM-EDS等方法探讨了氯在原煤及燃烧产物中的分布规律,初步揭示了万向煤中氯在程序升温过程中的挥发迁移路径.结果表明:万向原煤中氯含量高达1.17%,其中有92%是以离散的无机离子态均匀地分布在煤的孔隙中,8%是以有机形式存在.氯的释放主要分为两个阶段:在煤低温氧化阶段,原煤中有机形式的氯主要以HCl、Cl_2及有机氯等形式释放,释放量约占总氯比例13%,且此时原煤中无机形态的氯部分结合钠聚合成NaCl晶体,部分转化成有机形式的氯吸附在煤的微孔表面;温度升高至560～750℃,灰中氯全部以NaCl矿物存在,总量(占总氯的87%)基本不变;在750～960℃时,灰中剩余的氯主要以NaCl形式随着温度的升高迅速释放,在960℃时残留的氯占比仅为0.58%.     

高灰低挥发分煤空气分级燃烧特性研究

为降低高灰低挥发分煤在燃烧过程中产生的NOx,在研究化学渗透脱挥发分热解模型的基础上,利用气相燃烧的简化机理对计算流体动力学软件模拟煤粉燃烧过程进行改进,并进行空气分级燃烧工况的数值模拟,着重分析高灰低挥发分煤空气分级燃烧的控制机制。通过与未分级燃烧进行比较,发现高灰低挥发分煤采用空气分级燃烧,可以形成还原性气氛来抑制NOx生成,但存在煤粉着火滞后和NOx排放量较高等问题。     

O_2_CO_2气氛下煤燃烧产物的热力学分析

利用ASEPN PLUS软件平台对O2/CO2气氛下煤的燃烧产物进行了热力学模拟计算,计算中对煤在O2/CO2气氛下和空气中的燃烧产物进行了对比,研究在O2/CO2气氛下燃烧温度、过量氧系数φ对煤燃烧产物的影响。结果表明,煤在O2/CO2气氛下燃烧,形成的NOx量远低于空气气氛中的生成量;随温度和φ增大,NOx量增大;温度对SO2和SO3量的生成影响很小;当φ<1时,随φ增大SO2的量增大,当φ>1时,φ变化对SO2量影响不大;随φ增大,SO3有微量增长。计算表明应用ASPEN PLUS模拟煤的富氧燃烧是可行的。     

O_2/CO_2气氛下煤混生物燃烧SO_2生成特性研究

通过管式炉研究煤混生物质在O_2/CO_2气氛下燃烧生成SO_2特性与O_2/N_2气氛下SO_2生成特性比较,改变O_2/CO_2气氛中氧气浓度、生物质掺混比例以及燃烧温度等方法。发现O_2/CO_2气氛能明显降低SO_2生成,氧气浓度提高了燃烧前期SO_2的生成,降低后期SO_2生成,少量生物质的掺混就能明显降低SO_2的生成,燃烧温度的提高能使焦炭燃烧过程中较难析出的SO_2加快析出。