煤粉颗粒粒度对煤质分析特性与燃烧特性的影响

采用Ｍａｌｖｅｒｎ 公司的马尔文粒度仪测量煤粉颗粒的平均粒度和粒度分布、及Ｌｅｃｏ 公司的ＭＡＣ－ ５００ 型工业分析仪测量煤粉的工业分析成分, 对合山劣质烟煤、晋城贫煤的各４ 种不同粒径的细化和超细化煤样进行了试验研究, 应用库仑滴定法测定了煤粉颗粒粒度对煤质全硫元素分析的影响． 结果表明, 煤粉颗粒粒度对煤质分析特性有很大的影响, 并进一步影响煤粉的热解、着火、燃烧等特性． 煤粉颗粒粒度是进行煤质分析与燃烧系统设计的重要物理参数．     

煤粉的分形特征及其对水煤浆级配的影响

为进一步研究分形理论与煤粉粒度级配的相关性,运用分形理论分析了张家峁煤矿水煤浆厂不同粒度煤粉的粒径分布特性,利用激光粒度分析仪测试不同中位径煤粉的粒径分布曲线,通过作图计算发现lnyV(r)-lnr有很好的线性关系,呈现分形特征,分形维数在2.3以下。对水煤浆级配的两种经典模型Alfred模型、Rosin-Rammler模型进行分形分析,分形维数在2.5以上。将中位径为6μm的煤粉样品分别与中位径29μm和90μm的煤粉等比例级配,其结果分形维数也都在2.5以上,高于未级配煤粉分形维数,因此分形维数是级配的特征参数。级配过程提高了煤粉的分形维数,通过测定煤粉的分形维数可评判级配的好坏,以及粒度分布是否接近理论模型。     

超细煤粉的颗粒分布分形与球磨工艺关系研究

在行星磨上完成不同煤的超细粉碎，利用激光粒度仪测量粉体粒度分布，基于分形理论，计算了不同工艺条件下的煤粉体的颗粒分布分形维数。结果表明，粒度分布分形维数可作为评价粉体颗粒均匀性的一项指标。     

煤粉碎粒度分布的分形模型

从自相似分形几何原理出发,建立了煤粉碎粒度分布的分形模型,得到了煤粉碎的分形粒度分布公式。结果表明:煤粉碎的粒度分布维数取决于煤粒的粉碎概率和粉碎相似比,影响煤粉碎粒度分布的因素有煤粉碎的粒度分布维数和煤粉碎后煤粒的最大粒径,煤粉碎的粒度分布维数反映了煤粉碎后煤粉颗粒群粒级的粗细程度。通过分形粒度分布与实际粒度分布的比较,验证了本模型的正确性,可用于指导工程实际。     

甲烷氧化菌对煤样工业特性的影响试验研究

为了研究甲烷氧化菌对煤样工业性质的影响,制备了不同浓度瓦斯菌液改性煤样及对比煤样,对煤样进行工业分析。利用土壤培育出甲烷氧化菌,并配制浓度分别为100%、75%、50%的菌液,倒入相同粒度和质量的煤样中,浸泡一定时间后自然风干;利用工业分析仪分析不同瓦斯菌液浓度改性煤样的工业性质,对比甲烷氧化菌作用前后煤样的挥发分、灰分、固定碳含量得到:不同浓度的菌液处理过的改性煤样,其挥发分含量均有所增加、固定碳含量均有一定程度的减少;对于GY组菌液,随着菌液浓度的升高,改性煤样挥发分的增加量以及固定碳的减少量先增加后减少。     

基于分形理论的菱镁矿粉磨程度表征研究

为了研究菱镁矿粉磨程度的定量表征，以辽宁丹东地区菱镁矿为原料，进行了磨矿试验、粒度检测试验、磨矿细度试验，应用分形理论，建立了用于表征粉磨菱镁矿颗粒粒度分布的体分形维数数学关系。结果表明:体分形维数与磨矿细度呈非线性关系，当体分形维数均值达到极大值，即D₃=2.4662时，对应的磨矿细度为-0.074 mm含量81.6%，通过浮选试验发现此时浮选指标最好。该研究实现了菱镁矿粉磨程度的定量表征，建立了体分形维数与选矿浮选的联系。      

粒度和湿含量对不同料斗中煤粉质量流量的影响

论文介绍人用筛分法和Rise-2002型激光粒度分析仪测定了煤样的粒度分布试验,结果表明:大颗粒煤粉符合Rosin-Rammler分布,-180目细煤粉符合正态分布.根据粒度分布,在3个不同半顶角θ的料斗中测定了粒度和湿含量对煤粉质量流量的影响.根据实验结果得出了煤粉粒度和湿含量在不同半顶角θ的料斗中对质量流量的影响规律.     

分形理论在煤岩物理形态表征中的应用

研究总结了国内学者利用分形理论,对煤岩颗粒粒度、表面结构、孔隙结构所建立的分形模型及对煤岩形态的表征。研究结果表明,粒度分形维数反映了在煤岩解离中的破碎方式、煤岩组成、能量输入对其粒度分布的影响,为研究煤岩颗粒选择性解离、粒度分布及破磨过程中的能量消耗奠定了相关理论基础;同时煤岩表面结构的分形维数反映了其表面形态特征结构的物理特性和表面形态,可以增强对煤岩热解、氧化过程发生化学反应的了解;孔隙结构的分形维数反映了煤岩变质程度、孔隙发育度以及环境因素对煤岩孔隙分布的影响,有助于更清楚地了解煤岩孔隙对其破碎、燃烧、热解、瓦斯突出等方面的影响。     

煤表面润湿性的影响因素

为了深入研究煤表面润湿性的影响机理,选用16种不同变质程度的煤样,利用JC2000C1接触角测量仪表征润湿性大小。通过煤尘的镜质组反射率测定、工业分析、元素分析、红外光谱实验、激光粒度仪测定,研究了煤的变质程度(煤阶),化学组成,含氧官能团,粒度分形维数,比表面积等性质,并用最小二乘法与接触角建立线性拟合。研究表明:煤表面润湿性主要取决于氧含量、水分、灰分和含量官能团;亲水性含氧官能团主要为910~940 cm-1羟基变形振动和3 400~3 450 cm-1芳香羟基伸缩,在所测煤样中羰基和羧基表现不明显;同时随着煤阶,碳含量,固定碳的增大,其接触角逐渐增大,润湿性变差;利用分形维数表征粒度分布,随着煤粒径D10,D50,D90变小,分形维数增大,接触角变大,润湿性变差。     

不同浸水时间级配破碎煤样的粒度分布分形特征

含水条件下破碎岩体的变形及压实是引发采空区地表沉降的因素之一。为探究浸水时间、级配、轴向压缩位移3种因素对承载破碎岩体粒度分布分形特征及压实特性的影响规律,采用轴向压缩位移控制的方法,进行了小位移情况下5组不同配比破碎煤样的侧限压实试验。结果表明:1)在轴向压缩位移较小的情况下,随着浸水时间的增加,同级配破碎煤样粒度分布分形维数呈减小趋势;2)浸水时间与粒径分布分形维数曲线可用指数函数拟合;3)随着配比指数n的增大,粒度分布分形维数逐渐减小;4)随着轴向压缩位移的增加,同级配破碎煤样粒度分布分形维数与轴向应力都呈增加趋势,可以分为0~15 mm的缓慢增加阶段和15 mm后的快速增加阶段。基于破碎煤样在不同浸水时间条件下承载能力与粒度分布特征的变化规律,得出其承载能力随浸水时间增加而降低,而粒度分布分形维数呈减小趋势,从而为进一步研究破碎岩体承载条件下的强度、变形及粒度分布特征提供依据。     

不同粒径煤粉煤质变化及燃烧特性研究

采用哈氏可磨测试仪对阳泉无烟煤、印尼褐煤进行研磨,测出其哈氏可磨性指数HGI,同时用马尔文激光细度仪对可磨仪研磨后的煤样进行细度测量。利用振筛机对研磨后的煤样进行筛分,区分出4种不同粒径的煤粉,然后用工业分析仪测出其工业分析成分,研究其工业分析成分之间的区别;采用热重分析仪进行燃烧试验,研究粒径及工业分析成分变化对燃烧特性的影响。结果表明：研磨后煤粉中的不同粒径煤粉在研磨过程中产生工业分析成分的偏离,影响煤粉的热解、着火、燃烧等特性;研磨后煤粉中的细粉相对粗粉增大了比表面积并改变了孔隙结构,对煤粉的着火、燃烧稳定性、燃烬性等都有积极的影响;由于两种煤种煤质的不同,导致其燃烧机理及燃烧特性的不同。     

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。     

高炉喷吹用煤粉可行性指标的研究与应用

针对目前高炉喷吹煤性能评价指标存在的不足,对评价高炉喷吹用煤粉的各项可行性指标,如煤种的工业及元素分析、燃烧性、着火点、爆炸性、发热值、反应性、可磨性等进行了系统研究和分析。并以河北某M钢铁厂目前所用高炉喷吹煤粉为例,对其所用8种喷吹煤粉的可行性指标进行了试验研究与理论分析,最终得到该钢铁厂煤粉性能的总体评定,推荐高炉喷吹用煤种为3~#、5~#和6~#。     

混煤燃烧过程中的交互作用:煤种对混煤燃烧与NO_x排放特性的影响

在沉降炉上开展了无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤以及不同配比(25%,50%,75%)下混煤燃烧特性实验,研究了"炉外"和"炉内"两种掺烧方式下煤种对混煤燃尽及NO_x排放特性的影响。结果表明,不同煤种掺混燃烧时促进和抑制两种交互作用具有差异性。"炉外"掺烧方式下,挥发分含量差异较大的煤掺混时,交互作用明显;尤其是掺烧75%高挥发分煤时,对燃尽抑制作用表现最为显著,混煤的燃尽降低;挥发分含量差异较小的煤掺混时,交互作用相对较小,混煤的燃尽率在各掺混比例下基本接近计算线性燃尽率;混煤燃烧的NO_x排放特性随挥发分较高的煤的掺混比例增加基本呈线性变化的规律。"炉内"掺烧方式下,随两种煤延迟混合时间的增加,交互作用逐渐减弱,各单煤的燃烧独立性增强,混煤燃尽率逐渐接近计算线性燃尽率;挥发分含量差异较大的煤掺混时,改变混合时间,混煤燃尽率变化显著,挥发分含量差异较小的煤掺混时,各单煤燃烧独立性较强,改变混合时间,混煤燃尽率变化不明显;混煤NO_x排放量随延迟混合时间的增加而逐渐降低。     

煤粉流动特性若干影响因素的研究

利用Jenike剪切测试方法测定了4种不同煤种煤粉的剪切强度,得出煤粉的流动函数,以此研究了煤粉的含水率、粒径分布、表面特征等因素对煤粉流动性的影响.结果表明：相同的煤种,相似粒径分布的煤粉,随着含水率的增加,其流动函数值不断减小,流动能力变差;对同一种煤的3个不同粒径分布的煤粉试样的试验结果表明：相近水分的同种煤粉,随着煤粉中细粉含量的增加,煤粉的流动函数值变小,流动能力变差;研究还发现,在其它条件类似的情况下,煤粉表面结构的差异对煤粉的流动性有时也有较显著的影响.     

动力配煤燃烧特性的研究

通过沉降炉燃烧特性试验,研究了不同煤种以不同比例混合得到的配煤着火、燃烧、结渣以及污染排放特性。在不同过量空气系数、炉膛温度和煤粉细度等运行工况下,研究了配煤的燃烧特性变化规律及其影响因素,获得了燃煤挥发分、发热量和煤粉细度等参数变化对配煤燃烧特性的影响规律,得到了最佳的经济配煤方案。     

煤粉在分解炉内燃烧机理的数值模拟研究

针对华新宜都水泥厂的分解炉建立数学模型，采用简化的PDF反应模型，对煤在分解炉内的燃烧过程进行了数值模拟计算结果揭示了挥发分释放与燃烧的过程，剖析了焦炭的燃烧机理，为煤粉在分解炉内的优化燃烧提供了重要的理论参考依据。     

分形在煤粉燃烧中的研究进展

分析比较了近年来测定煤粉分形维数的方法及研究进展，详细讨论了计算煤粉分形维数常用的4种表面测试技术、适用条件及对应的计算方法.结果表明，用不同测试方法获得的数据计算得到的结果并不完全一致.比较发现：表面分形维数与测试方法间存在很大的相关性，只有选择正确的测试方法，才能将煤的表面特性与煤的燃烧过程有机并准确地结合，从而获得突破性成果.煤粉燃烧的分形结果表明：煤燃烧过程是一个表面分维增加的过程，说明煤的燃烧是在一个立体的网络结构内外同时反应，因此煤燃烧反应动力学应当考虑煤粉表面分形结构的特征.     

煤粉燃烧中NO_x的预测:模型开发及Fluent实现

开发了新的煤粉燃烧NO_x预测模型,模型考虑了热力型,快速型和燃料型NO_x的生成以及已生成NO_x的异相,均相还原。通过不同煤种的大量热解实验建立了燃料N在挥发分,焦炭中分配比例的经验公式。为解决欠氧还原区NO_x均相还原的定量描述问题,提出以CO,H_2浓度来间接表征气相碳氢化合物含量的方法。利用Fluent提供的用户自定义函数(UDF)接口,加入焦炭与CO_2,H_2O的气化反应,准确计算CO,H_2在燃烧全过程的衍化规律。编写程序将NO_x模型以UDF的形式嵌入Fluent中,实现新的NO_x模型与先进湍流,辐射换热模型的耦合计算。与原有模型相比,新的NO_x预测模型可以自适应不同燃烧条件(常规燃烧,空气分级燃烧)下NO_x迥异的生成与还原特点,从而有助于评判不同结构设计,运行条件对NO_x排放的影响。