煤泥与玉米芯混燃过程TG-MS研究

为了研究煤泥与玉米芯的混燃特性,利用热重-质谱(TG-MS)联用技术研究了煤泥、玉米芯单独及混合燃烧的着火、燃尽等特性,在线监测了气体释放物CO_2、SO_2和NO_2,并分析了其变化规律。结果表明,当升温速率为10℃/min时,煤泥中掺烧玉米芯可以使混合样品着火温度降低204.62℃,燃尽温度降低26.52℃,燃烧性能得到明显改善。随着升温速率提高,混合样品在挥发分析出燃烧阶段,以及固定碳燃烧阶段的燃尽温度和最大失重速率都相应提高,而混合样品的着火温度变化不大。各样品燃烧时,CO_2和NO_2释放峰与其燃烧失重峰对应。煤泥中掺混玉米芯燃烧,降低了SO_2气体的排放。     

助燃剂对3种煤样燃烧特性及动力学影响分析

采用热重分析法,研究2种烟煤(YM1、YM2)和1种褐煤(HM)添加助燃剂前后的燃烧特性及动力学,用KAS法求取3种煤样添加助燃剂前后的燃烧活化能,并考察升温速率对添加助燃剂的中灰烟煤YM2燃烧特性的影响。结果表明,3种煤样燃烧的TG和DTG曲线形状类似,YM1的着火温度和燃尽温度最高,HM的着火温度和燃尽温度最低。添加质量分数10%的助燃剂后,各煤样的着火温度、燃尽温度降低,综合燃烧特性指数增大;添加助燃剂后,升温速率对YM2燃烧特性影响较大;添加助燃剂后,YM1、YM2和HM燃烧的平均活化能分别降低6.54 kJ/mol、4.55 kJ/mol和4.19 kJ/mol。     

煤粉大比例掺混不同生物质的混燃特性研究

可再生能源生物质清洁低碳、易于获取、利于着火,含硫、氮量少且属于碳中性物质,但其能量密度低。在煤粉中大比例掺混生物质(生物质/煤粉质量比大于5∶5)可有效改善煤粉着火特性,碳排放水平接近燃烧天然气,且污染物排放显著降低,进而达到节能减排目的。目前研究主要集中在低掺混比例(小于5∶5)下生物质与煤粉的混燃特性,针对北方常见的玉米秸秆、稻杆和玉米芯等生物质与煤粉在大掺混比例下的燃烧特性,尚有待深入。笔者利用热重分析技术分别研究了煤粉与不同生物质种类(玉米秸秆、稻杆及玉米芯)在不同掺混比例下(5∶5、6∶4、7∶3和8∶2)的混燃特性,分析生物质种类和掺混比例对混合燃料的着火温度、燃尽温度、交互反应以及燃烧特性指数等的影响,确定了不同生物质的最佳掺混比例。结果表明:掺混比例对混合样品失重曲线的影响从大到小依次为玉米秸秆、玉米芯和稻杆。随掺混比例增加,第1阶段最大质量变化速率逐渐增大且燃烧进程前移,第2阶段则逐渐减小,这是由于挥发分相对增加且焦炭相对减少的原因。混合样品的着火温度和燃尽温度比纯煤粉分别下降约100和60℃。随掺混比例的增加,玉米芯着火温度逐渐减小,玉米秸秆和稻杆则先减小后增大,且均在7∶3时达到最小;燃尽温度均呈现下降趋势,下降幅度由大到小分别为玉米芯、稻杆和玉米秸秆。玉米秸秆和稻杆在8∶2时燃尽性能较差。混合样品发生不同程度的交互作用,该交互作用正是生物质的促进和抑制的协同作用,使3种生物质均在5∶5时对煤粉燃烧抑制作用大;玉米秸秆和稻杆在7∶3时、玉米芯在6∶4、8∶2时促进作用大。同时,3种生物质的燃烧特性指数远大于煤粉,随掺混比例的增大,玉米芯的燃烧特性指数变化最大并在8∶2时达到最大值,6∶4和7∶3时几乎相同;稻杆的变化最小且在7∶3时达到最大值;玉米秸秆在7∶3和8∶2时几乎相同并达到最大值。小范围改变掺混比例时,燃烧特性指数变化不大。这可能是由于燃烧特性指数不仅与着火温度和燃尽温度有关,还与样品在其主要燃烧过程的反应速率有关,而煤粉在焦炭燃烧阶段的反应剧烈程度高于生物质挥发分析出阶段,使不同掺混比例的混合样品出现以上现象。     

生石灰对褐煤燃烧特性的影响

利用热重分析仪研究生石灰对褐煤燃烧特性的影响,采用了描述煤燃烧着火及燃尽性能的燃烧特性指数S,可燃性指数C和着火稳燃特性综合判别指标Rw,并根据热动力学方法计算各过程的热动力学参数,即活化能E和频率因子A.结果表明,在加入生石灰后,褐煤燃烧明显分为两个阶段,并且随着生石灰混合比例的增加,前期的燃烧强度逐渐减弱,后期的燃烧强度逐渐增强.当生石灰的添加量在20％左右时,试样的活化能较原煤略有降低,且最大燃烧速率比原煤快,但随着生石灰添加量继续增加,燃尽性能变差.     

催化剂对兖州煤泥燃烧特性的影响

为充分利用煤泥资源 ,在其中添加助燃催化剂 ,以期提高它的燃烧热效率 .对比研究了硝酸钾催化剂及 TF配方助燃催化剂对兖州煤泥着火温度、燃尽温度和放热面积的影响 .研究结果表明 ,添加催化剂后 ,煤泥着火温度降低 ,燃尽温度提前 ,且燃烧放热量增加 ;TF配方催化剂对煤泥催化燃烧的效果优于硝酸钾催化剂 .探讨了助燃催化剂对煤催化燃烧的作用机理 .     

抗生素菌渣与煤混合燃烧特性及其动力学分析

以抗生素菌渣、煤为研究对象,利用热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)研究两种物质单独以及混合燃烧的燃烧特性,并采用Coats-Redfern法确定混合燃烧的动力学参数。分析菌渣掺混比和粒径对燃烧过程的影响,阐明菌渣与煤混合燃烧的可能以及超细化燃烧的优势。结果表明:抗生素菌渣与煤混合燃烧主要包括3个阶段,添加菌渣能明显改善煤的燃烧特性。随着菌渣掺混比例的增加,着火温度、燃尽温度呈现降低的趋势。超细、非超细混合燃烧燃尽特性指数在菌渣掺混比为30%时最高,分别为5.82×10~(-3)、5.49×10~(-3)。超细混合燃烧活化能均低于非超细混合燃烧,说明超细化燃烧有利于降低活化能。超细、非超细混合燃烧活化能E和指前因子A之间均存在动力学补偿效应。     

抗生素菌渣与煤混合燃烧特性及其动力学分析

以抗生素菌渣、煤为研究对象,利用热重-差示扫描量热仪（TG-DSC）研究两种物质单独以及混合燃烧的燃烧特性,并采用Coats-Redfern法确定混合燃烧的动力学参数。分析菌渣掺混比和粒径对燃烧过程的影响,阐明菌渣与煤混合燃烧的可能以及超细化燃烧的优势。结果表明：抗生素菌渣与煤混合燃烧主要包括3个阶段,添加菌渣能明显改善煤的燃烧特性。随着菌渣掺混比例的增加,着火温度、燃尽温度呈现降低的趋势。超细、非超细混合燃烧燃尽特性指数在菌渣掺混比为30%时最高,分别为5.82×10^-3、5.49×10^-3。超细混合燃烧活化能均低于非超细混合燃烧,说明超细化燃烧有利于降低活化能。超细、非超细混合燃烧活化能E和指前因子A之间均存在动力学补偿效应。     

福建无烟煤与玉米芯混合燃烧特性研究

采用热分析仪对福建无烟煤和玉米芯的混合燃烧特性进行了研究,结果表明,无烟煤混合玉米芯后,其着火提前,燃烧和燃尽特性得到改善,但随着玉米芯混合比例的增加,无烟煤后期燃烧特性改善并不明显;此外,采用Coats-redfern法计算了无烟煤和玉米芯不同比例混合燃烧的活化能E,计算结果表明,无烟煤混合玉米芯后,其活化能E降低,但活化能的大小与玉米芯的比例大小无明显关系.玉米芯对无烟煤的燃烧主要起引燃作用.     

生物质与煤混烧燃烧特性研究

利用TG-DTG热分析技术对煤、生物质及二者混合物的燃烧过程进行分析,研究了煤种、生物质、生物质添加比例、升温速率及氧气流量等因素对燃烧特性的影响.结果表明,生物质的着火特性、燃尽特性和燃烧性能明显优于原煤;添加生物质可以改善原煤的燃烧特性,随着生物质添加量的增加,燃烧性能改善越显著;升温速率增加,着火特性指数和综合燃烧特性指数升高,燃尽性能降低;增加氧气流量,可以显著改善燃料的燃烧性能.     

桦甸页岩油泥与半焦混烧特性

利用热重分析仪对桦甸页岩油泥与其500℃半焦混合燃烧时着火温度和燃烧特性进行考察,通过FTIR研究样品的混烧特性及气体释放规律,分析混合比和升温速率对混烧特性的影响并通过FWO法对样品混烧的动力学特性进行了研究。结果表明,样品的燃烧分为3个阶段:油泥轻质组分燃烧阶段、油泥重质组分与半焦挥发分共燃阶段及固定碳燃烧阶段。油泥比例的增大及升温速率的提高导致综合燃烧特性指数和稳燃指数逐渐增大,说明油泥和升温速率有利于混合样品的燃烧特性。油泥比例的增大促进气体释放速率逐渐加大,A(CO_2)/A(CO)呈现出先减小后增大然后再增大的趋势,与油泥比例不成线性关系,说明油泥掺入有利于样品的燃烧,但并不一定有利于样品的燃尽。除样品S1外,其他样品活化能变化规律相似。轻质油燃烧阶段活化能在50—100 k J/mol,共燃阶段活化能在100—150 k J/mol,固定碳燃烧阶段活化能达到了300 k J/mol左右。     

污泥生物质混合燃料燃烧特性分析

能源危机和环境问题加速了环境友好、可再生替代能源的发展。使用热重分析方法对北方常见5种农业废弃生物质、污泥以及玉米秸秆和污泥混合燃料的燃烧特性进行了研究,并考察了混合燃料各组分间相互作用。结果表明:5种生物质燃料中玉米秸秆燃烧特性最好,污泥燃烧性能明显低于生物质;混合燃料燃烧时,分阶段展现出玉米秸秆和污泥的燃烧特性;随着混合燃料中污泥含量的增高,会出现不易燃尽、放热量低,以及组分间相互抑制作用。     

碱/碱土金属对煤热解半焦燃烧特性的影响

低温热解提油-半焦燃烧可以实现低阶煤的梯级高效利用,是目前低阶煤高效利用的研究热点。由于热解半焦挥发分低,导致其燃点高、难燃尽,而添加助燃剂是改善低挥发分煤热解半焦燃烧特性的有效途径。采用热重法研究了碱金属(K_2CO_3)和碱土金属(CaCO_3)添加剂对半焦燃烧特性的影响,并利用Kissinger-Akahira-Sunose (KAS)模型对不同条件下的燃烧活化能进行研究。结果表明,半焦着火温度高、燃烧性能差,半焦中碱性矿物质对其燃烧性能有一定催化作用;CaCO_3的添加对半焦燃烧特征参数的影响不大,说明其对半焦燃烧性能的促进作用不明显;与碱土金属CaCO_3不同,添加碱金属K_2CO_3能显著降低煤热解半焦的燃点、最大燃烧峰温及燃烧指数;同时随着K_2CO_3添加比例的增加,半焦表观燃烧活化能显著降低,说明其能明显促进半焦的燃烧反应性;在本研究试验条件下,添加2%K_2CO_3对改善半焦燃烧性能效果最好,同时采用浸渍法添加K_2CO_3的分散效果更好,因此相比机械混合方式,浸渍法添加K_2CO_3更能改善半焦的燃烧特性。     

石油焦与煤混烧特性及动力学

以石油焦与煤的混合燃料为研究对象,采用TG—DTG—DSC联用实验技术对混合试样进行了燃烧热重实验。分析了混烧特性曲线,计算了各个燃烧特性指数,并采用差减微分法Freeman—Carroll计算了燃烧反应动力学参数。结果表明：各混合试样均只出现一个位于高温区段的DTG曲线峰和方向向下的DSC曲线的热量释放峰,混合试样的燃烧过程主要是高温阶段焦炭的着火燃烧过程;混合试样s2,S3及S5热量释放相对较少且不集中,燃烧时间长且不完全;混合试样S4及S6的热量释放集中且时间短,燃烧释放的热量相对较多;烟煤含量最多的混合试样s6的着火特性、燃尽特性指数及综合燃烧特性参数均高于其它混合试样以及石油焦的各个相应值,且试样s6的可燃特性指数也大于石油焦的可燃特性指数;混合试样活化能均小于石油焦燃烧的活化能,混合试样比石油焦更易着火燃烧;只要石油焦与煤的混合比例适当,石油焦掺烧烟煤后的燃烧特性优于石油焦单独燃烧特性,此为解决石油焦难以单独燃烧利用提供了方法。     

石灰石对煤炭燃烧特性影响的研究

利用NETZSCH 409C型差示扫描量热仪研究了石灰石对煤炭燃烧特性的影响．结果表明，在加入石灰石后，燃烧明显分成两个阶段，且随着石灰石混合比例的增加，前期的燃烧强度逐渐减弱，后期的燃烧强度增强．石灰石的添加量在30％(以混合样的质量百分比计)左右时，试样的着火温度比原煤降低约30℃，但随着石灰石的添加量的继续增加，试样的着火温度也随着升高．石灰石的加入使得试样的燃尽效果变差，燃尽时间延长．     

市政污泥与石下江褐煤混合燃烧动力学及协同特性研究

采用综合热分析仪对长沙市某污水处理厂污泥和石下江煤及两者混合物的燃烧特性参数进行了研究,并通过扫描电镜和X射线荧光光谱仪对两者灰渣进行了表征。结果表明:石下江褐煤的固定碳含量较高,污泥的挥发分含量较高;灰渣表面结构差异较大,混合样的灰分颗粒没有发生熔融现象;当混合样品中污泥的质量分数低于30%时,混合样品的燃烧特性与煤粉的燃烧特性类似;10℃/min升温速率下,当污泥的质量分数由10%增加到90%时,样品的着火温度由383.47℃降低至186.93℃,燃尽温度由637.46℃降低至558.98℃,燃烧特性得到改善。采用Coats-Redfern法拟合燃烧过程并计算活化能,发现混合样品的平均活化能并非随污泥质量分数的增加而递减,在高温区间混合样品的活化能显著降低,佐证了燃烧特征参数的变化,污泥与石下江褐煤表现出正协同关系。     

铁法煤催化燃烧与分布活化能模型动力学研究

选取着火温度、燃尽率和残灰碳氢含量等指标,利用程序升温热重技术研究了CuSO4和K2CO3对铁法高灰烟煤(TF)的催化助燃效果,同时通过分布活化能(DAEM)动力学模型探讨了活化能变化与催化助燃效果的关系.结果表明,CuSO4和K2CO3的添加比例均为2%时,TF煤的着火温度分别降低了44.3℃和31.1℃;最终燃尽率从92.19%分别提高到94.75%和96.13%,而残灰含碳量从6.91%分别降到3.37%和2.39%.TF煤燃烧的分布活化能在转化率<15%,20%～85%,>90%三阶段呈现不同的规律性变化,CuSO4和K2CO3对TF煤燃烧的分布活化能影响主要发生在转化率20%～85%之间:CuSO4的添加使得TF煤燃烧的分布活化能呈现波动性变化,而K2CO3能够明显降低TF煤燃烧的分布活化能.     

混煤燃烧特性及动力学分析

采用综合热分析仪(STA409PC),系统研究了分别配加0%,20%,40%,60%,80%,100%烟煤对无烟煤煤粉燃烧特性的影响.结果表明,随着烟煤配加量的增加,燃烧DTG曲线呈现双峰状向低温区移动,着火温度及燃尽温度降低,燃尽时间缩短,综合燃烧指数明显提高,燃烧特性得到改善;采用非等温模型Flynn-Wall-Ozawa(FWO)对主要燃烧过程进行动力学分析,当烟煤配加量从0%～100%时,煤粉燃烧活化能从133.94kJ/mol降低到78.03kJ/mol,且烟煤的配加量低于60%时,能够显著降低煤粉燃烧的活化能.     

半焦-烟煤混燃特性及动力学分析

掺烧烟煤是解决低挥发分热解半焦着火难、燃尽差的一种有效方法。采用热重实验研究了半焦、无烟煤与烟煤混燃特性的差别,分析了混燃过程中的交互作用和反应动力学。结果表明:陕煤半焦的燃烧过程分为可燃质的燃烧和CaCO_3的分解两个阶段。半焦-烟煤混烧的主失重峰靠近燃料比接近的单燃料的DTG峰。半焦-烟煤混合燃料较无烟煤-烟煤混合燃料的综合燃烧特性更优。掺混烟煤比例越高,混燃的表观活化能越低,可燃性和综合燃烧特性越好。烟煤与半焦或无烟煤混燃过程中存在一定的交互作用,且无烟煤-烟煤的交互作用较半焦-烟煤更显著。可燃性指数和综合燃烧指数与燃料比呈负线性相关性,表观活化能E与燃料比呈正线性相关性。     

半焦-烟煤混燃特性及动力学分析

掺烧烟煤是解决低挥发分热解半焦着火难、燃尽差的一种有效方法。采用热重实验研究了半焦、无烟煤与烟煤混燃特性的差别,分析了混燃过程中的交互作用和反应动力学。结果表明：陕煤半焦的燃烧过程分为可燃质的燃烧和CaCO₃的分解两个阶段。半焦-烟煤混烧的主失重峰靠近燃料比接近的单燃料的DTG峰。半焦-烟煤混合燃料较无烟煤-烟煤混合燃料的综合燃烧特性更优。掺混烟煤比例越高,混燃的表观活化能越低,可燃性和综合燃烧特性越好。烟煤与半焦或无烟煤混燃过程中存在一定的交互作用,且无烟煤-烟煤的交互作用较半焦-烟煤更显著。可燃性指数和综合燃烧指数与燃料比呈负线性相关性,表观活化能E与燃料比呈正线性相关性。     

用热重法研究型煤燃烧特性

采用STA409型热重分析仪研究了型煤燃烧特性,在实验研究的基础上提出了型煤着火特性指数、稳定燃烧特性指数和燃尽特性指数计算式,并经STA409型热重分析仪测得的实验结果和燃烧试验台实验结果验证,本文提出的计算式能够方便地反映型煤着火、燃烧和燃尽性能.