褐煤快速热解半焦理化特性及气化活性

为了研究长停留时间,大给料量条件下褐煤快速热解半焦的比表面积、孔径分布、表面官能团的变化规律及不同热解条件下半焦的CO2气化活性,在自制沉降炉上进行平庄褐煤热解温度600~1 000℃快速裂解实验,并用N2吸附法、傅里叶变换红外光谱法及非等温热重分析法对半焦进行表征.结果表明,随着热解温度增加比表面积先增大后减小,当热解温度为900℃时比表面积最大,孔径分布主要集中在中孔及微孔.官能团的红外光谱吸收随热解温度升高而减少,800℃为分界点,800℃以下随着热解温度提高,光谱吸收显著减少,800℃以上减少幅度降低,随着热解温度增加,煤焦芳香度加剧.煤焦气化活性与比表面积并无严格相关性.     

O2／CO2气氛下煤燃烧过程中孔隙结构演化特征

在固定床和热重分析仪上对云浮烟煤焦在不同温度下O2／CO2燃烧特性进行研究．研究结果表明热解终温和温度是影响煤焦燃烧特性的主要因素,反应速率随着温度的升高而增大,并且热解终温对焦结构的影响是不可忽略的．这主要是由于孔隙结构的变化主要受挥发分析出和焦受热变形的影响．云浮烟煤O2／CO2燃烧过程中起始阶段比表面积（SBET）有增加趋势,这种现象的产生主要是由于煤焦燃烧过程中微孔的扩容和新孔的产生,并且比表面积与微孔孔容积的变化规律非常相似,而这由于SHET主要是由微孔来提供,但当转换率大于80％时由于孔坍塌造成SBET有减小的趋势．     

淮南煤焦结构及其高温气化反应性研究

采用FTIR、TG／DTA和比表面分析对淮南煤焦进行研究,考察了成焦条件对淮南煤焦的物理、化学结构及其CO2气化反应性的影响。结果表明,随着热解温度的升高,煤焦中的碳含量增加、氢含量降低、孔容减小,煤焦与CO2的气化反应性降低;在热解温度相同的备件下,与快速热解煤焦相比,慢速热解煤焦的碳含量较高、氢含量较低、孔容和比表面积较小、与CO2的气化反应性较低。     

O2/CO2气氛下煤燃烧过程中孔隙结构演化特征

在固定床和热重分析仪上对云浮烟煤焦在不同温度下 O2/CO2燃烧特性进行研究.研究结果表明热解终温和温度是影响煤焦燃烧特性的主要因素,反应速率随着温度的升高而增大,并且热解终温对焦结构的影响是不可忽略的,这主要是由于孔隙结构的变化主要受挥发分析出和焦受热变形的影响. 云浮烟煤 O2/CO2燃烧过程中起始阶段比表面积（SBET）有增加趋势,这种现象的产生主要是由于煤焦燃烧过程中微孔的扩容和新孔的产生,并且比表面积与微孔孔容积的变化规律非常相似,而这由于 SBET主要是由微孔来提供,但当转换率大于 80 %时由于孔坍塌造成 SBET有减小的趋势.     

废轮胎回转窑中试热解产物特性

热解反应在中温段（450～650 ℃）进行，油产率可达42.7%～45.0%。对热解油进行了实沸点蒸馏和红外光谱（FT-IR）分析。热解油品质较轻，200 ℃以下轻馏分质量分数高达33%～40%，热解温度的升高有助于增加轻馏分质量分数。在较高热解温度下热解油具有较强的芳香性。热解油FT-IR分析结果体现了芳烃类物质生成的Diels-Alder反应途径。热解炭产率约为39%～44%，并具有高灰分（>12%）和高硫特性。热解炭具有较发达的中、大孔。在550 ℃前，热解炭比表面积随热解温度升高而增大；温度继续升高，比表面积变化不大。热解炭孔容积随热解温度升高而增大，并在550 ℃时达到最大值。在孔径约为50 nm处，热解炭比孔容积具有最大值。     

煤粉中内在矿物对煤焦孔隙结构的影响

用浮沉法从4种煤粉中分选出低密度和中等密度的煤粉,进行岩相分析后分别在马弗炉和滴管炉上制焦,用SEM观察煤焦孔结构,用气体吸附仪测定煤焦比表面积和孔容.结果发现,低密度级别煤粉中壳质组和镜质组含量较高,而中等密度级别煤粉中惰质组含量较高.在马弗炉条件下,内在矿物起着增大煤焦孔隙的作用;在滴管炉条件下,随着煤变质程度降低,内在矿物由对无烟煤煤焦的增大孔隙作用变化到阻碍烟煤煤焦多孔结构形成作用.分析了矿物质与胶质体在不同条件下相互作用机理,解释了矿物对煤焦结构的影响.     

CaCl2添加对煤热解过程中汞形态转化影响的实验

基于单质汞是煤热解烟气中主要汞存在形态,提出煤中添加CaCl2并协同SCR催化剂促进热解烟气中单质汞的转化。利用程序升温热解实验台研究煤在热解时汞析出速率及累积释放率,通过积分各形态汞的总析出量分析汞的形态转化,考察煤中添加CaCl2以及与SCR催化剂协同作用对汞的形态转化的影响。结果表明,温度是影响汞析出速率的关键因素,低于430℃时析出速率随温度升高而升高,之后随温度升高而降低;总汞累积释放率在400~500℃随温度呈明显线性正相关关系,600℃时累积释放率达90％左右。随着氯添加量的增加,Hg2+比例明显提高,在催化剂协同作用下,绝大部分单质汞被氧化成氧化态汞,有利于汞的脱除。     

不同变质程度煤粉的低温光催化反应性

在自制的固定床光催化氧化反应器上,测定不同煤阶的超细煤粉光催化氧化失重量变化,气体产物组成,氧化残渣溶胀度变化和形貌变化等参数,表征了煤粉的光催化氧化反应性.结果表明：超细煤粉的低温光催化氧化反应活性从强到弱顺序依次为：低阶煤（Cdaf〈81.75%）,高阶煤（Cdaf=92.42%）,中阶煤（81.75% 〈Cdaf〈88．31％）．煤粉光催化氧化后，释放的气体主要是CO2，其次是CO，含有少量的CH1和微量的C2H4等烯烃气体；长焰煤和无烟煤的溶胀度显著增加，褐煤和贫煤变化不大；煤粉颗粒的轮廓变得较为模糊．随光催化氧化时间的增加，煤粉光催化氧化反应性减弱．     

废轮胎回转窑中试热解炭孔隙及表面化学特性

为了设计和优化废轮胎热解炭利用工艺,利用氮气吸附法、傅里叶变化红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）对废轮胎回转窑中试热解炭的孔隙结构及表面化学特性进行研究,分析热解温度和热解炭粒径的影响因素,并与商用炭黑进行比较.结果发现,热解炭中有很多大孔而微孔很少,Brumauer-Emmett-Teller (BET)比表面积随热解温度的升高而增大;热解炭BET比表面积与N660相当,分型维数与N330相当,热解炭粒径越大,BET比表面积越大;热解炭中C和O的含量高,含氧官能团主要为醇、酚、酯、内酯、酸酐和醚,有大量芳香稠环的存在,热解温度越高,芳构化越高;商用炭黑芳构化高于热解炭;热解炭中S元素主要以硫化物存在,N元素多以胺形态存在,而商用炭黑中S元素主要以“S-C/R-S-S-R”的形态存在.     

煤-富钾生物质共转化催化煤焦气化反应的研究

在喷动一载流床中制备了不同比例煤与麦秸的共热解焦,在热天平中考察了共热解焦CO^2气化反应性,分析了原料比率、热解温度等对共热解焦气化反应特性的影响．结果表明,20％生物质添加比例下,煤一麦秸共热解焦的气化反应性即明显高于煤焦,且共热解焦反应性随生物质比例增加而增大,脱碱金属麦秸与煤共热解焦的反应性则与煤焦相近;试验条件下,热解温度750℃制备的共热解焦中碱金属钾含量最高,并具有最高的气化反应性．动力学分析表明,与煤焦相比,煤一麦秸共热解焦的气化反应活化能显著降低．     

Influence of heating rate on reactivity and surface chemistry of chars derived from pyrolysis of two Chinese low rank coals

A series of char samples were derived from pyrolysis of two typical low-rank coals in China(Shengli lignite and Shenmu bituminous coal) at low, medium and fast heating rates, respectively, to the same pyrolysis temperature 750 °C. Then these chars were characterized by means of thermogravimetric analysis and Fourier transform infrared spectrometer with the aim to investigate the influence of heating rate in pyrolysis process on gasification reactivity and surface chemistry of them. Besides, a homogeneous model was used to quantitatively analyze the activation energy of gasification reaction. The results reveal that Shengli lignite and its derived chars behave higher gasification reactivity and have less content of oxygen functional groups than Shenmu coal and chars. Meanwhile, chars derived from Shengli lignite at 50 °C/min and Shenmu coal at 200 °C/min have the greatest gasification reactivity, respectively. The oxygen functional groups in Shengli lignite are easily thermo-decomposed, and they are less affected by the heating rate, while that in Shenmu coal have a significant change with the variation of heating rate.In addition, there is no good correlation between the change of oxygen functional groups and that of the gasification reactivity of the derived chars from pyrolysis at different heating rates.     

煤粉挥发分及元素的释放特性研究

用不同细度的煤粉在1 300℃的携带炉内制焦,对煤粉及煤焦进行了元素分析和工业分析。以灰分作为示踪物,计算研究了高温条件下煤粉挥发分及元素释放特性。结果表明,采用常规方法测得的煤粉挥发分随粒度的增大而增加,而在1 300℃携带炉内,煤粉挥发分的实际释放量随煤粉粒度的增大而减小;煤粉在1 300℃携带炉内的实际挥发分释放总量远大于常规工业分析方法测得的数值,而且这种差别随煤粉粒度的减小而增大;随煤粉粒径的减小,挥发分释放总量和各元素的释放率均相应增大。研究结果为超细煤粉再燃还原NO提供了依据。     

铁基矿物质对西部煤热解特性的影响

以神东、新疆煤为研究对象,采用微量热重、常量固定床实验装置分别对原煤、脱矿煤、载铁煤在热解过程中的质量变化和气相产物进行了对比分析,研究了铁基矿物质对煤热解特性的影响.结果表明:煤热解出现最大失重速率和气相产物最大释放量的温区均与煤的变质程度有关,较低变质程度的神东煤在450℃左右出现最大失重,而新疆煤则为600℃;神东煤热解生成CH4,CO和CO2的最大释放温度小于新疆煤.载Fe煤热解过程中生成的气相产物总量大于原煤和脱矿物煤,显示了Fe的催化作用.该催化作用主要表现在热解达到最大失重速率的温度之后的缩聚阶段,这引起了H2的生成量增大.Fe的催化作用受煤变质程度的影响,对变质程度较低的神东煤的作用明显大于新疆煤.     

煤粉富氧燃烧着火模式判断和动力学参数分析

为了能够更深入地了解煤粉在富氧气氛下的燃烧机理,尤其是煤粉富氧着火模式的判断,在热重分析仪上,模拟了不同氧气体积分数下的煤粉富氧燃烧过程.选取5个不同的氧气体积分数:21%、40%、60%、80%和100%,并且模拟了2种气氛下(N2/O2,CO2/O2)和不同颗粒大小的煤粉的富氧燃烧过程.并根据普适积分法,计算了煤粉的活化能和指前因子.提出了一种根据TG-DTG曲线判断煤粉着火模式的新方法,它使得煤粉着火模式的判断更为准确.研究发现,在CO2/O2气氛下的富氧燃烧过程中,当煤粉粒径小于40μm时,煤粉发生非均相着火;当煤粉粒径大于200μm时,煤粉发生均相着火.大颗粒比小颗粒受氧气体积分数变化的影响要大.     

O2/CO2气氛超细煤粉与常规粒径煤粉混合燃烧特性

采用数值模拟方法,研究O2/CO2气氛下,常规粒径煤粉与一定比例超细煤粉混合的燃烧特性以及NOx生成特性,得到不同超细煤粉和常规粒径煤粉混合比例下燃烧室内气体温度分布、浓度分布以及污染物NOx分布.研究结果表明：采用超细煤粉与常规粒径煤粉混合燃烧可以提高煤粉着火燃烧特性,同时减少NQx的生成;超细煤粉比例提高,煤粉着火提前,燃烧速度加快,NOx的生成量降低;当超细煤粉质量分数为30%～50％时,减少NOx的生成效果明显.     

神木煤显微组分热解的TG-MS研究

在TG-151热天平上考察了神木煤显微组分的热重特性，并用质谱对热解气体进行了在线检测分析．结果表明：镜质组比惰质组有较高的挥发分收率和较高的最大失重速率，较低的起始热解温度和热解峰温．对热解产生的气体的在线质谱分析表明，镜质组有较高的C1～C4轻质烃类和C6～C8芳香烃类收率，原煤居中，惰质组最少，反映了镜质组和惰质组在脂肪氢含量和芳香度方面的差异；同时镜质组比惰质组有较高的水生成，反映了镜质组较高的酚羟基含量对热解水生成的影响．而镜质组和惰质组CO2逸出的不同则反映了其含氧官能团含量的差异．各种热解气体不同的逸出强度和分布反映了镜质组和惰质组因组成不同而导致在热解反应性方面存在的差异．     

粉煤热载体干馏热力学模型及过程参数调控

为了优化粉煤热载体干馏过程参数,通过粉煤热载体干馏热力学模型的建立,探寻粉煤干馏的主要影响因素,采用热重分析确定粉煤的热解温度区间.研究了粉煤粒径、热载体温度、干馏温度和干馏时间对干馏产物半焦挥发分的影响.结果表明：粉煤粒径和热载体温度对产物挥发分影响甚微,干馏温度和干馏时间对产物挥发分影响显著;产品挥发分基本随着干馏时间的延长而降低,随着干馏温度的升高,产品挥发分迅速降低.     

水煤浆燃烧可吸入颗粒物分布及排放规律

采用冲击式尘粒分级仪对水煤浆锅炉电除尘器前后的细灰粒径分布进行研究.发现除尘器前细灰粒径分布基本上完全符合对数正态分布,相关系数大于0.999;而除尘器后粒径分布更接近罗辛 拉姆勒分布,相关系数约为0.989.由于电除尘器对粗颗粒的除尘效率高于对细颗粒的除尘效率,导致除尘器后PM1、PM2.5和PM10的质量分数均有很大幅度的提高.烟气中细颗粒的质量分数与锅炉负荷有关,负荷降低将导致烟气中细颗粒的质量分数增大.水煤浆锅炉由于燃料中存在的水分,以及燃烧时雾化和结团的影响,PM2.5和PM10的质量分数低于一般煤粉炉     

导热油换热器预热煤粉气流的试验研究

提出在煤粉进入燃烧室之前对煤粉气流进行预热处理的新型工艺,减轻一次风对炉膛的冷却效应,加速煤粉燃烧. 设计采用导热油预热煤粉气流的带翅板管壳式换热器,搭建中试规模试验台,通过实验研究油温、油质量流量、风温、风速、煤风质量比对系统换热特性及试验台阻力特性的影响. 试验结果验证了该换热器采用导热油来预热一次风煤粉气流的技术可行性,提出的新型预热工艺具有环保节能的现实意义. 试验结果表明,当煤风质量比为0.15时,190 ℃的导热油可以将煤粉气流从58.4 ℃预热到113 ℃以上. 提出的预热工艺有利于改善煤粉气流的着火性能,促进煤粉锅炉的低负荷稳燃.