碱金属对煤燃烧特性的影响及动力学分析

采用热重法研究了碱金属盐（K2CO3、NaCl）对煤粉燃烧特性的影响。升温速率为20 ℃/min,20%（体积比）的氧气（99999%）和氮气（99999%）混合气体作为气氛气体，气体流量为80 mL/min。实验结果表明：K2CO3、NaCl能够改善煤粉的燃烧性能，当K2CO3、NaCl负载量（煤）在低于52049 7 mg/g和8969 4 mg/g时，随着负载量的增加着火温度降低，与原煤相比最多降低60 ℃和32 ℃。K对挥发分的析出、着火以及固定碳的燃烧都具有催化作用，Na主要催化固定碳的燃烧。Na、K均可降低煤样高温燃烧区的表观活化能，提高燃烧反应速度。     

伊宁长焰煤催化热解产物收率的研究

煤的催化热解对煤的有效利用具有重要意义,利用格金低温干馏炉研究四种催化剂CaO、MgO、K2CO3和Na2CO3在不同添加量条件下对新疆伊宁长焰煤热解产物收率的影响。结果表明:随着添加量的增加,碱土金属氧化物CaO和MgO均可以提高半焦收率、降低焦油收率,而碱金属碳酸盐K2CO3和Na2CO3均提高煤气收率、降低焦油和半焦收率,对总水收率影响不明显。     

鼓泡床焦炭型氮氧化物生成的试验与模型研究

循环流化床（CFB）锅炉密相区是焦炭型氮氧化物（NOx）生成的主要区域,利用小型鼓泡流化床实验台比拟CFB锅炉密相区,在850 ℃床温和10% O 2浓度下,进行了单颗粒焦炭的燃烧实验,对不同床料粒度、制焦煤种、焦炭粒径和流化风速条件下焦炭氮向NOx的转化比例进行了研究。针对3种原煤制得的焦炭,均发现床料粒度增大后,鼓泡床乳化相内传质系数增加而传热系数降低,导致焦炭颗粒表面氧化性气氛增强,燃烧进程加快,焦炭氮向NOx转化率上升。初始焦炭粒径越大,焦炭氮向NOx转化率越低。流化风速的增大对焦炭氮向NOx转化有一定的促进作用,但并不显著。实验中对焦炭颗粒内部温度进行了测量,验证了前述的实验结果。同时,基于密相区传质传热特性与简化反应机理,建立了单颗粒焦炭燃烧及焦炭氮转化模型,计算结果与实验匹配良好,为CFB锅炉整体NOx排放模型的建立奠定了基础。     

O2/CO2气氛下煤焦恒温燃烧NOx释放特性

利用恒温热重-燃烧污染物在线测量系统，研究了O2/CO2气氛下，温度与反应气氛等对煤焦燃烧过程中NO与NO2释放规律的影响。结果表明:温度升高能显著缩短NOx析出时间，提高NO释放速度，降低NO2释放总量，并通过反应动力学参数的变化对该现象进行了解释;提高氧气浓度会导致NO瞬时释放量增加，同时有利于NO向NO2的氧化反应;水蒸气的存在造成CO2与H2O发生协同气化作用，导致煤焦燃烧过程因素更加复杂，一定浓度范围的水蒸气有助于促进NO与NO2的释放;空气气氛下NO瞬时释放量明显高于富氧气氛下，但NO2释放特性差别不大。     

焦炭与原煤混烧和分别燃烧时NO生成的差异性

以3种具有不同煤阶的原煤作为试样，将其热解后制备的焦炭与原煤采用2种方法进行实验：混烧和分别燃烧，在973~1 373 K范围内研究了NO的生成规律.研究发现,焦炭和原煤混烧生成的NO大于其分别燃烧时生成的NO的总和.而且当焦炭占混合物的质量分数为13.04 %时，随着燃烧温度的提高，2种方法所得NO的差异还有增大的趋势.在此温度范围内，当混烧时，焦炭对NO的主要作用表现为对其前驱物的吸附.     

钝化焦炭反应动力学研究

以硼酸、硼砂、硅酸铝黏土按不同比例（纯硼酸，1∶0∶1，3∶2∶5，2∶1∶7，0∶1∶1，纯硼砂）混合作为钝化剂。研究用不同配比钝化剂钝化后的焦炭与CO2的反应动力学，利用未反应核收缩模型建立相应的动力学关系式，获得不同配比钝化剂钝化后的焦炭与CO2反应的相关动力学参数，并对这些参数以及反应过程中各步骤阻力进行分析。结果表明：钝化焦炭反应符合未反应核收缩模型，钝化剂的作用效果主要体现在内扩散步骤，并且不同钝化剂配比的效果依次为纯硼酸>2∶1∶7>1∶0∶1>3∶2∶5>0∶1∶1>纯硼砂>空白；钝化焦炭反应在开始阶段受界面化学反应和内扩散联合控制，反应一段时间后主要受内扩散控制。     

固硫助剂对煤炭燃中固硫效果的影响研究

为提高煤炭燃中固硫效果,以Ca CO3作为固硫剂,分别以Al2O3、Fe2O3、Na2CO3、C9H8Na2O4作为固硫助剂,探索不同燃烧温度下不同固硫助剂及其用量对固硫效果的影响。试验结果表明:四种固硫助剂中Na2CO3对煤炭燃中固硫效果的促进作用最明显,以其作为固硫助剂时,低温条件下的固硫率高达63.64%,高温条件下的固硫率可达38.18%。     

煤粉等温燃烧挥发分、焦炭耦合作用及同步NO释放规律

利用自制的等温热重装置及NO测量系统,对煤粉及煤焦进行了等温燃烧实验,研究了挥发分与焦炭燃烧耦合作用及同步NO释放特性。结果表明：煤粉等温燃烧过程中,挥发分对焦炭燃烧同时存在促燃和“抢氧”作用。随着温度降低,挥发分对焦炭的促燃作用增强,“抢氧”作用减弱。温度升高,挥发分NO和焦炭NO转化率均呈上升趋势,焦炭NO贡献率升高。煤的煤化程度降低,挥发分对焦炭的促燃作用和“抢氧”作用均增强,挥发分NO和焦炭NO转化率均上升,焦炭NO贡献率升高。不同氧气体积分数下,均存在挥发分对焦炭的促燃作用。环境氧气体积分数降低,挥发分的“抢氧”作用时间延长,挥发分燃烧段和焦炭燃烧段出现分离趋势,挥发分NO和焦炭NO转化率均下降,焦炭NO贡献率下降。     

K-/Ca-/Fe-化合物对煤焦催化气化作用特性

为考察不同催化剂（K-/Ca-/Fe-化合物）的催化特性,在STA 449F3同步热分析仪上开展了小龙潭（XLT）褐煤、府谷（FG）烟煤和高平（GP）无烟煤等3种不同煤阶煤焦催化气化实验研究。研究发现,与原煤焦的气化过程相比,添加不同种类的催化剂后,3种煤焦的初始气化温度有不同程度的降低,最大可达200 ℃左右;其中催化剂的活性排序为：K2CO3>Na2CO3> KCl>Fe(NO3)3>CaO。碱金属类催化剂良好的催化作用源于其受热条件下流动性好,从而能很好地分布于C基质表面,而Fe-,Ca-催化剂由于其具有更高的熔融温度,流动性较差,更多的还是体现在煤孔隙结构变化对气化反应速率的影响。     

石煤钒矿焙烧试验研究

考查了焙烧温度、焙烧时间、添加剂种类及添加量等因素对钒浸出率的影响。结果表明,焙烧温度和焙烧时间对钒浸出率影响较大,最佳的焙烧条件为800℃、3 h;添加NaCl或Na2CO3均能显著提高钒浸出率,添加2%Na2CO3＋1%氧化剂H-1,可使钒浸出率提高23.21个百分点,达到84.45%。     

锌-锡液态金属碳气化反应的实验研究

液态金属气化技术是一种清洁的气化技术。因其原料适应性广,反应系统架构简单,适用于以固体碳为基础的分布式能源供给。反应过程中空气中的氧元素与熔融态的金属床料反应生成金属氧化物,再由碳原料还原氧化物生产含CO的产品气。为提高产品气中CO的比例,系统中引入了氧化锌(ZnO)以促进CO的生成。程序控温气化反应测试结果表明,氧元素由氧化锌向碳的迁移过程是气化反应的控制步骤,拓展熔池内部氧元素迁移路径,强化氧元素由氧化锌向碳的迁移过程是提高液态金属气化速率的重要途径。碱金属碳酸盐(Na_2CO_3,K_2CO_3)在高温下形成熔融态的氧传导路径,使得由氧化锌到碳原料的氧传导得到增强,改善了煤气化的反应特性。对不同碱金属碳酸盐的实验结果表明,具有较高氧离子传导率的碳酸盐能够使得熔体具有更好的煤气化特性。采用两种碳酸盐混合物制成的低熔点碳酸盐体系能够在较低温度(约720℃)时发挥氧离子传导的作用,促进气化反应在低温状态下的发生。     

活性焦低温脱除烧结烟气中氮氧化物

利用NOx可被负载NH3的活性焦吸附催化剂转变为N2的机理,研究了活性焦低温脱除烧结烟气中的NOx。本试验烟气采用模拟烧结烟气,并探讨了烟气流量、反应温度,活性焦量和反应时间对活性焦吸附催化NOx性能的影响。试验结果表明,当流量从50ml/min提高到200ml/min时,活性焦对于NOx的脱除率逐渐降低,说明流量越大,NOx的去除率越低;试验反应温度从100°C上升到200°C时,NOx的脱除率在反应达到稳定后几乎相等;而对于活性焦量的影响,活性焦量从60g增加至120g时,活性焦量为120g的时候的脱硝效果最好,但是其他不同活性焦量下的NOx脱除率在反应稳定后都几乎在90%以上。     

碱金属离子对吡咯热解生成NO_x前驱物HCN机理的影响

为了解碱金属离子对煤热利用过程中NO_x污染物形成的影响,针对煤中含氮模型化合物吡咯,在吡咯常规非催化热解机理的研究基础上,采用密度泛函理论B3LYP/6-31+G(d,p)方法,研究了碱金属离子(Na~+,K~+)对吡咯催化热解反应机理和路径的影响。结果表明,碱金属离子能显著促进吡咯热解生成HCN路径中的内部氢转移反应、协同开环反应和协同裂解反应的发生,但对分子异构化反应的影响较小。Na~+和K~+均能降低吡咯热解生成HCN决速步的活化能,从而可促进HCN的形成,且两种碱金属离子的催化作用能力为Na~+K~+。     

以褐煤为原料制备活性焦及其脱硫脱氮性能的研究

综述了国内外烟气脱硫脱氮现状,研制出了以褐煤为主要原料,加入一定量金属氧化物制成改性活性焦,并针对大气中主要气态污染物SO2和NOX进行了脱硫、脱氮性能的研究。研究表明:此法制成的改性活性焦脱硫率可达99%,脱氮率可达87%,并且无二次污染。     

钾长石的绿色化综合利用工艺

针对辽宁某地钾长石的特点,设计了一条绿色化综合利用工艺流程。采用Na2CO3中温焙烧,在较低温度下破坏钾长石的结构。碱溶焙烧熟料得到Na2SiO3溶液和K、Na、Al的富集渣。碳分Na2SiO3溶液制取白炭黑。酸化K、Na、Al的富集渣,经水浸、过滤得到白炭黑和含K、Na、Al的溶液。Na2CO3沉铝得到Al(OH)3与K、Na分离。Na2SO4、K2SO4循环至一定浓度后分步结晶得到Na2SO4和K2SO4晶体。可采用CO还原Na2SO4制得Na2S。整个工艺流程实现了Si、K、Na、Al的综合利用,无废弃物排放。     

2016年重要国际矿冶活动和会议

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钙基膨润土半干法钠化吸附含油废水试验研究

分别选用NaOH、NaCl和Na_2CO_3 3种钠化剂进行半干法钠化试验,确定最优钠化剂为Na_2CO_3。在不同条件下分别进行钠化改型试验研究,当Na_2CO_3用量为膨润土的2.0%,补加水量为20%时,钠化效果最佳。吸附含油废水结果表明,吸附剂用量为4 g/200m L,p H值为6.05,吸附时间120 min时,除油率最佳。