三种印尼油砂燃烧特性研究

采用热重分析方法研究油砂的燃烧特性。在升温速率分别为10,20,50℃/min条件下,得到了油砂燃烧失重(thermogravimetric,TG)、微商失重(differential thermogravimetric,DTG)曲线。基于TG-DTG曲线,求得了油砂燃烧特性参数,考查了加热速率、粒径对燃烧特性的影响。采用单个扫描速率法中常用的CR法和多重扫描速率法中FWO法以及DEAM法求解了油砂的燃烧动力学参数,研究结果表明:油砂具有着火容易、着火温度低、燃烧高温段反应比较强烈等燃烧特性。油砂燃烧分为3个阶段:燃烧低温段、过渡段、高温段。这3种模型的拟合度都很高,C-R法结果表明油砂燃烧不同反应阶段可用不同的反应级数来描述;DEAM和FWO法结果能更好地反映油砂燃烧的瞬时性,活化能在燃烧低温段和高温段逐渐增加,活化能在燃烧过渡段变化较为平缓。     

农业生物质稻草与烟煤混烧特性及动力学分析

采用TG-DTG-DSC联用技术对农业生物质稻草、烟煤及其混合燃料进行了热重实验,研究了其可燃特性、着火特性、燃尽特性及综合燃烧特性,分析了混合燃料的燃烧机理,并计算了燃烧动力学参数。结果表明:稻草与烟煤混烧的DTG曲线出现2个峰值,随着稻草在混合燃料中所占比例的增加,在DTG曲线2个峰值之间,DSC曲线逐渐出现向上的吸热峰;混合试样的着火温度大大低于烟煤的着火温度,混合燃料S6(稻草∶烟煤=4∶1)的着火温度及燃尽温度最低,其最大反应速度和平均反应速度均大于其他混合燃料的值;混合燃料的前期主要属于均相着火,后期属于多相着火;混合燃料在低温阶段反应级数约为1.5,高温阶段反应级数约为0.4;混合燃料低温阶段活化能及频率因子均大于高温阶段的活化能及频率因子,体现了活化能与频率因子变化的一致性;在烟煤中适当加入生物质稻草有利于促进烟煤的充分燃烧,提高其燃烧效率,从而降低纯烧煤所带来的环境污染。     

钾及其化合物对黑液水煤浆催化气化的作用

对黑液水煤浆(由造纸黑液(废液)和煤制成)、水煤浆进行了等温和不等温热重试验,发现在1 200℃下,黑液水煤浆焦的转化率较高,气化活性比水煤浆焦提高了68.8%;黑液水煤浆焦的霞石衍射峰值比水煤浆焦高出22.5%;通过计算得到黑液水煤浆焦的活化能为125.44 kJ/mol,反应级数约为0.5,添加催化剂碳酸钾后煤焦的活化能比没有添加的下降了近40%。     

淮北矿区煤矸石与洗中煤混合燃烧特性分析

为了充分利用淮北矿区煤矸石和洗中煤资源,采用热重分析实验研究了煤矸石与洗中煤在不同配比下的混合燃烧特性,计算燃烧特性指数。结果发现混合煤样中随着洗中煤含量的增加,煤样的着火温度均有所下降,着火指数、燃尽指数和综合燃烧特性指数均有所提高。利用Coats—Redfern积分法对燃烧过程进行动力学分析,得到了燃烧反应的活化能和频率因子等参数。结果表明混合比对反应活化能有很大影响,燃烧反应级数为1.5级时可信度最高。     

无烟煤-CoO化学链燃烧特性及动力学研究

本研究采用溶胶-凝胶燃烧法制备CoO氧载体,通过热重实验TG/DTG分析研究CoO与阳泉无烟煤(YQ煤)的反应特性,并进行反应动力学分析。研究结果发现:YQ-CoO化学链燃烧的着火温度较高,挥发分释放特性指数、可燃性指数和综合燃烧特性指数均较小,燃烧和燃尽特性较差;依据Coats-Redfern模型分别计算出n取不同值时CoO与YQ煤化学链燃烧反应的活化能和指前因子,发现其活化能较大,指前因子较小,不易于燃烧。     

不同气氛下烟煤的热解特性研究

煤粉燃烧特性对锅炉的设计和运行有着重要的影响。以某地烟煤为例,采用热重分析的方法,在空气、CO2和N2三种气氛下分别进行热解,并对所得TG/DTG曲线进行分析,获得了挥发分初析点、着火点、最大失重速率点、燃尽点、活化能和反应级数等相关系数的热解特性指标,对于指导该煤种的应用提供了基础数据和设计参考。     

褐煤裂解、燃烧、气化过程的反应动力学分析

对褐煤采用裂解与燃烧结合的分级利用方式可以提高其利用效率,同时得到多种高附加值的煤裂解产品.为探索该分级利用的可行性,使用热分析方法研究了伊敏褐煤和大同烟煤的裂解、燃烧和气化过程,得到了其不同反应的特征参数,并使用Coats-Redfern法计算了各反应的活化能.结果表明,伊敏褐煤裂解反应开始温度低,其燃烧及气化反应活性均优于大同烟煤;两种煤的气化反应表观活化能远高于裂解反应;对褐煤进行完全气化利用或部分裂解结合半焦燃烧分级利用效率更高.     

生物质与煤的混合燃烧实验研究

为了解生物质和煤的混燃特性,利用热天平对生物质、煤及其混合试样进行了热重实验研究。考察各种试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数,并对实验数据进行了分析处理,求出了反应的动力学参数活化能E和频率因子A。结果表明,同烟煤比较,生物质有较低的燃烧特征温度和较快的燃烧速率。在烟煤中加入生物质共燃后,着火燃烧提前,同时可以获得更好的燃尽特性。     

汪清油页岩燃烧动力学模型

采用热重分析仪(thermogravimetric analysis,TGA)进行了汪清油页岩在升温速率为50 K/min下的燃烧热分析实验,并利用热重峰值分析进行油页岩燃烧动力学研究。该方法借助热重谱峰上几个特征点的数据来确定动力学参数。根据油页岩燃烧热重TG/DTG(thermogravimetry/differential thermogravimetry)曲线的特点,即在TG曲线上会发生曲率的明显改变,表现在DTG曲线上则为明显的"肩"或者"峰",从而得出整个燃烧过程是由多个阶段组成的,因此利用高斯多峰拟合法简单有效地将实验DTG曲线复杂峰分离成为多个高斯函数峰,把油页岩的燃烧过程分解为不同阶段,并利用峰值分析法对每个反应阶段分别进行建模,最后利用峰值分析法与高斯峰拟合法求解了该油页岩的燃烧动力学参数:活化能E,指前因子A与反应级数n,并通过各个反应阶段的叠加得到了油页岩分阶段燃烧动力学模型。结果表明,模拟结果与实验结果吻合很好。     

煤矸石综合燃烧性能及其燃烧动力学特性研究

为了高效地利用煤矸石,有必要对其燃烧过程进行研究。文中利用热重法分析了煤矸石的综合燃烧特性、反应放热性能和动力学特性,对有双峰燃烧曲线的煤矸石的第2个峰进行了研究,分析了后期的燃烧性能,并计算出燃烧过程的动力学参数。结果表明,煤矸石中挥发分含量越高,燃烧越剧烈,且由于挥发分的燃烧占主要地位,其综合燃烧性能越好;煤矸石的挥发分含量比较高,固定碳含量小,其后期燃烧性能比较好,比较容易燃尽;燃烧放热分为两个阶段,在燃烧前期,挥发分剧烈燃烧,有明显的放热峰,燃烧后期没有明显的放热峰;煤矸石在燃烧低温段的反应级数为1.5左右,活化能较低,在高温段反应级数为2.0左右,活化能较高。     

低挥发分水煤浆燃烧特性及其在燃油锅炉上的应用

通过热重分析研究对比了一种精煤水煤浆和一种低 挥发分水煤浆的燃烧特性。结果表明,精煤水煤浆样品的着火和燃尽温度均低于低挥发分水煤浆,其着火、稳燃综合指数Rw高于低挥发分水煤浆。利用220 t/h燃油改水煤浆锅炉试烧该低挥发分水煤浆样品,得到炉内温度、火焰黑度分布规律以及排烟成分特征,发现主要运行参数基本达到设计 燃料数值,能够满足锅炉和机组运行要求,但锅炉燃烧效率和热效率均比设计值低。可通过调风等措施提高锅炉效率。燃料燃烧特性的热重分析结果与实际锅炉燃烧测试结果较吻合,为大型电站锅炉燃用低挥发分类水煤浆提供了借鉴和参考。     

配煤对水煤浆性质的影响

通过对石港、小屯、兖州、黄陵4种煤进行单煤制浆及不同比例2种煤的配煤制浆实验,研究配煤制浆对水煤浆的成浆性、流变性及稳定性的影响。单煤的成浆性研究表明:不同煤种成浆浓度有差异,氧碳比低的煤种成浆性较好,最大成浆浓度较高;水煤浆在一定浓度范围内具有剪切变稀的非牛顿流体特性,且浓度越高剪切变稀特性越明显。配煤制浆中,由于煤种间的相互作用效果不同,同一种煤与不同的煤分别相配,以及配比的不同,对水煤浆的流变性及稳定性影响不同;配煤制浆对浆体的成浆性影响具有明显的非线性特点,实验中配煤制浆的实际成浆浓度和线性加权平均得到的最大成浆浓度间最大相差1.82个百分点。稳定性试验表明,在正常的水煤浆浓度下,无论是单煤还是配煤制取的水煤浆,20天后析水率都比较合理,在15%以下。不同的煤种配煤制浆后对稳定性有不同的影响。     

水煤浆再燃降低锅炉NOx排放的实验研究

为明确锅炉采用水煤浆再燃技术时的整体NOx控制效果和影响因素,利用神华煤,在0.25 MW沉降炉上,分别以煤粉和水煤浆为再燃燃料,进行了再燃NOx控制实验。结果显示,水煤浆再燃时的脱硝效果优于煤粉;一定范围内,较高的再燃比有利于锅炉整体再燃脱硝;锅炉主燃区宜采用氧化性氛围,此时该处的过量空气系数与脱硝效果呈现二次曲线关系;水煤浆再燃脱硝率与再燃区过量空气系数成反比。实验证实,水煤浆是一种较优的再燃燃料,可被广泛应用,以实现对工业炉NOx排放的有效控制。     

220 t/h锅炉燃烧低挥发分水煤浆结渣特性的试验研究

低挥发分水煤浆比精煤水煤浆在价格上有明显的优势,在锅炉上燃用水煤浆除考虑着火和燃烧稳定性外,结渣特性是另一重要的影响锅炉安全经济运行的因素。文中就大型锅炉燃烧低挥发分水煤浆,利用硅碳棒进行结渣试验,采用单一结渣指标,通过对渣层厚度、沉积量和沉积速率的变化分析及X–射线衍射图谱和扫描电镜分析,模糊综合评判模型,获得低挥发分水煤浆燃烧结渣特性。结果表明,低挥发分水煤浆的结渣情况在可接受的范围内。     

水煤浆球在异密度热态流化床内的破碎规律研究

为研究水煤浆流化悬浮燃烧时的破碎规律，用以马弗炉制备的浆球模拟该技术中形成的浆滴，在异密度热态流化床内，通过改变运行参数即床温(650、750、850和950℃)、流化数(3、3.5、4、4.5)和床料高度(30、50、70和90 mm)来研究水煤浆滴形成浆球后在流化床内的破碎状态。并分析了床温、流化数和床料高度3个运行参数对破碎后颗粒粒径分布的影响。试验发现水煤浆球在热态流化床内发生的一次破碎在30 s以前就结束了，然后同时存在二次破碎和逾透破碎的作用。     

水煤浆球在流化床内的燃烧试验及灰色关联分析

为了研究水煤浆在流化床内的燃烧状态，用人工制备的水煤浆球模拟水煤浆滴在炉内下落后形成的浆球，投入不同运行参数(床温、流化数、床料高度)下的以石英砂为床料的热态流化床内进行燃烧试验。其中床温为650、750、850和950℃，流化数W为3、3.5、4和4.5，床料高度为30、50、70和90 mm。分别在15、30、45、60和75s 5个不同的流化时间后取出浆球测量其中残留固定碳占投入浆球内固定碳的质量百分比，分析各参数对燃烧过程的影响，并用灰色关联分析确定各运行参数对该质量百分比的影响排序，可确定床料高度对其影响最小，在前期和后期流化数的影响最大，中期床温影响最大。     

燃油锅炉改烧水煤浆供浆系统的改进及其试验

燃油锅炉改烧水煤浆,需增加独立的供浆系统,但是,对于被改造的燃油锅炉,炉前场地空间有限,很难同时布置下供浆泵、搅拌桶、加热器及过滤器等设备,为此,提出了水煤浆锅炉供浆系统的改进方案,但该方案必须考虑水煤浆在输送过程中的阻力损失以及供浆泵出口压力变化后的延迟时间,这样,对水煤浆在管道输送中的压力延迟时间和阻力损失进行了试验研究,试验结果表明供浆系统的改进方案是完全可行的。     

再燃区水煤浆脱硝反应特性的试验研究

为了解水煤浆的再燃脱硝特性，于固定床反应器上，模拟再燃区反应环境，利用组成为O2=4%，CO2=16%，NOx= 400 mL/m3，平衡气Ar的模拟烟气，在反应温度900~1200℃，过量空气系数在0.7~1.1的范围内，研究了水煤浆的再燃脱硝表现和影响因素。试验发现，水煤浆的再燃脱硝能力是煤粉和水综合作用的结果；其脱硝效果与成浆煤种相关，随再燃区过量空气系数的增加而减弱，与再燃区温度成正比，与成浆煤粉粒径和煤浆浓度成反比。试验获得的最高水煤浆脱硝率为64%。优良的脱硝特性揭示水煤浆是一种优质的再燃燃料，具有广阔的再燃应用前景。     

水煤浆挥发分再燃对NO还原的影响

为了解水煤浆再燃过程中均相还原反应效果的影响因素,在固定床反应器上,利用合成烟气模拟再燃区环境,对不同煤种的水煤浆,在不同的浓度、再燃区温度、氧气浓度、颗粒粒径对挥发分再燃效果的影响进行了研究。实验结果显示：挥发分的再燃效果随着水煤浆浓度的降低而升高,随着煤阶的降低而增加。另外,挥发分含量相同,含氮量高的再燃效果要好一些。再燃区反应温度的升高有益于水煤浆挥发分的释放以及再燃反应。挥发分作为再燃燃料时,再燃区烟气含氧量的影响最大,再燃效果随含氧量的增加而降低。制浆原煤粒径的大小对挥发分再燃的效果有所影响,随粒径的减少再燃效果略有增加。     

浓度对水煤浆壁面滑移和流变特性的影响

在中试规模水煤浆输送试验装置上,采用直径25、32、40和50 mm的直管系统地考察了浓度对水煤浆壁面滑移流动特性的影响。联合采用经典Mooney滑移修正方法和Tikhonov 正则化数值计算方法,确定了水煤浆的真实流变特性和壁面滑移特性。结果表明,在低浓度区,滑移速度随浓度增加而增加;在高浓度区,滑移速度随浓度增加而降低。管内流动存在临界剪切应力,只有壁面剪切应力高于临界剪切应力时才产生壁面滑移现象;临界剪切应力和屈服应力随浓度增加有相同的变化趋势,2者相对大小不同,导致滑移贡献率随壁面剪切应力的变化呈现2种相反的趋势。浓度越高,真实剪切粘度越大,非牛顿流体特性越显著。