粉煤颗粒粒度对燃烧特性影响热分析

采用德国Netzsch公司生产的STA 409C型热天平研究了合山与晋城2个煤种各4个不同粒度的煤样的燃烧行为，其升温速率均为20℃／min，所用气体为O2，气体流量均为70ml/min，煤样的颗粒粒度由英国Malvern公司的MAM5004激光粒度分析仪测定，煤样的比表面积由美国Micromeritics公司的ASPA2000型比表面积及孔径分布分析仪测定，根据实验数据计算了各试验煤样在高，低温度段的燃烧动力学参数：表观活化能与频率因子，用重量加权平均法计算了各煤样的平均表观活化能，并研究了煤样的比表面积与平均表观活化能的关系，结果表明：随着粒径的减小，BET比表面积越大，煤粉燃烧热重曲线的分界更明显，最大燃烧速率出现得越早，活化能越小，着火温度降低，着火提前，煤粉的燃烧特性随粒径减小而得到改善。     

超细化煤粉燃烧特性的研究

超缰化煤粉燃烧是一种新兴的煤粉燃烧方式。它与常规煤粉燃烧方式相比有稳燃效果好,燃烧效率高、低ＮＯＸ污染以及综合经济性高等优点。本文采用由德国ＥＮＴＺＳＣＨ公司生产的ＳＴＡ４０９Ｃ型热天平,在温升速度均为２０℃／ｍｉｎ、试验煤样的质量基本相同以及其它试验条件相同的情况下,对合山煤、晋城煤各四种不同粒径煤样进行了燃烧特性分析。试验结果煤粉经过超细化后,其燃烧特性有明显的改善。     

掺混方式下混煤粒径分布对燃烧特性影响

火电厂不同煤种掺混方式分为先掺混后磨制（磨前掺混）和先磨制后掺混（磨后掺混）2种。为研究不同掺混方式下混煤的粒径分布及其对燃烧特性的影响,在相同磨制条件下,对4种煤样（龙坪无烟煤、万柳烟煤以及二者在不同掺混方式下掺混的混煤）进行制备,利用激光粒径分析仪及热重分析仪,对各煤样进行粒度测定及燃烧特性分析。结果表明,磨前掺混制得的煤粉粒度分布和燃烧特性均与万柳烟煤相似,小颗粒煤粉含量较多;磨后掺混制得的煤粉粒度分布和燃烧特性均与龙坪无烟煤相似,大颗粒煤粉含量较多;磨前掺混制得的煤粉着火特性、稳燃特性、燃尽特性和综合燃烧特性均优于磨后掺混制得的煤粉。     

煤气化过程中焦炭的表面孔隙结构及其分形特征

对气化过程中3种不同变质程度煤的焦炭表面孔隙结构的发展变化规律及其表面分形特征进行研究,发现气化过程不同变质程度煤的焦炭的吸附特性曲线一般均属于典型的I类吸附等温线,表征了煤焦表面主要为微孔的吸附特征;随着气化反应的深入,微孔逐渐生长扩大,焦炭的吸附等温线出现了由I类向II类吸附等温线变化的趋势;同时,煤焦表面的孔径为2~10nm内的中孔随着气化反应的进行变化比较明显,且此范围内的变化与煤的变质程度密切相关,而孔径为10~200nm的中孔和部分大孔则基本保持不变。利用吸附法计算煤焦表面的分形维数,发现煤焦表面存在2个不同的分形维数D1和D2,分别表征了不同的孔径范围的表面分形特征,且D1和D2与煤焦比表面积和微孔比表面积有一定的关联性,但是其变化一般超前于比表面积和微孔比表面积的变化。     

一种生物污泥热解半焦孔隙结构特性

污泥半焦的孔隙结构是影响热解反应的重要因素之一。该文利用固定床反应器在N2气氛下,温度为300~900℃对一种取自香港的生物污泥进行热解。采用ASAP 2010型比表面积及孔径分布分析仪测定生物污泥热解半焦的比表面积及其孔隙结构,研究污泥半焦的孔隙结构在热解过程中的变化规律。利用分形理论和等温吸附理论对半焦进行分析。试验研究与理论分析表明,随着热解终温的提高,孔隙结构变得发达,孔的种类多样化,总孔容积逐渐增加。比表面积总体呈现增加的趋势,从300℃时的0.72 m2/g增加到900℃时的64.88 m2/g,平均孔径为3.7~8.53 nm。不同温度制得的半焦,孔径分布具有相似的特点,在孔径为4 nm左右出现峰值。表面分形维数随热解终温的提高而增高,从2.539增加到了2.824,表面分形维数的增加,有利于污泥的热解。     

快速热解褐煤焦的比表面积及孔隙结构

利用热力工况与实际煤粉锅炉相似的管式沉降炉，获得快速热解条件下不同粒度、不同热解时间的煤焦试样，采用美国Micromeritics公司ASAP2020自动吸附仪测定低温氮吸附等温线，不同粒度及不同热解时间的煤焦其吸附等温线都是带回线的Ⅱ型吸附等温线，说明其具有较连续的完整的孔系统，孔径范围小至分子级孔，大至无上限孔(相对而言)。各煤焦试样的比表面积及孔径分布具有相似的特点，分布曲线起始部分上翘，在孔直径3-4nm内出现峰值。试验条件下，随着热解时间的增加，煤焦的比表面积和孔容积减小。在各个相同的热解时间条件下，平均粒度29．61μm煤样的煤焦比表面积和孔容积均大于平均粒度72．79μm煤样的煤焦，表明煤粉粒度的减小对其热解后煤焦的孔隙结构有重要影响。     

煤粉孔隙分形结构对水煤浆性质的影响规律

用分形理论能描述具有强烈非线性特征的煤粉孔隙结构,利用氮吸附仪分析得到10种煤样的孔隙分形维数为2.572~2.722,利用Haake黏度计测量水煤浆黏度,讨论了孔隙分形、水分、氧量和可磨性指数等对水煤浆性质的影响规律,得到相关的拟合经验公式。当分形维数由2.61增大到2.643和2.698时,不同煤粉制得水煤浆的最高浓度由70.8%降低到69.2%和62.4%,而相应在剪切速率20 s-1时表观黏度则由879 mPa×s升高到1 900和2 006 mPa×s。说明随着不同煤粉的孔隙分形维数增加,比表面积和孔容积增大,导致水煤浆黏度升高和浓度降低,对成浆特性造成不利影响;而随着煤粉内在水分增加、氧量增加和可磨性指数减小,煤粉的成浆特性变差。     

高浓度CO2气氛下煤粉的燃烧及其孔隙特性

采用热力工况与实际煤粉炉相近的沉降炉,获取了不同环境气氛、不同燃烧温度下的煤焦试样并采用低温氮吸附仪测定了其吸附曲线。实验结果显示,相同的实验条件下,相同O2浓度的O2/CO2气氛下煤焦的燃尽率较低,各试样的孔比表面积和比孔容积均较小,在O2/CO2气氛下所取煤焦试样的分形维数均小于相同O2浓度的O2/N2气氛下所取煤焦试样的分维,表明大量高比热性CO2气体的存在不利于煤焦颗粒燃烧反应的进行及其孔隙结构的发展。同时,吸附等温线及其回线的形态表明,所取的试样具有完整且连续的孔结构体系,孔径范围小至分子级孔,大至无上限孔(相对而言)。研究结果为深入认识O2/CO2气氛下煤粉的孔隙结构与其燃烧特性的关系提供了基础。     

热解过程中玉米秆颗粒孔隙结构的演化

利用氮气等温吸附/脱附法(-196 ℃)和扫描电镜(scanning electronic microscopy,SEM)等研究了热解过程中玉米秆颗粒孔隙结构的演化,并用分形维数来描述焦颗粒内部孔隙表面形态的复杂程度。结果表明,热解温度对生物质焦的孔结构和表面形态有显著影响。在热解过程中,焦中孔的形状发生了一定的变化,各种孔的比例有了较大变化,且孔径有先变小后变大的趋势。高温导致焦颗粒发生塑性变形,使得孔隙扩大和孔表面更加光滑。随着温度的升高,玉米秆焦的BET比表面积经历一个先减小后增大再减小的过程,500 ℃以前,孔容积的变化规律与比表面积相近,但当温度高于500 ℃时,比表面积在减小,而孔容积在增大。通过分形FHH方程回归得到的分形维数DFHH能较好地表征颗粒内部孔隙表面的分形特征。其分形特征与热解温度密切相关,分形维数DFHH的变化与BET比表面积SBET有一定关联。     

高温还原性条件下煤焦孔隙结构的变化规律

研究了在高温还原性条件下煤焦的孔隙结构的变化规律。煤焦的制备在携带流反应器(entrained flow reactor,EFR)中进行。EFR能够模拟实际煤粉炉火焰区的温度和气相环境。氮气吸附和扫描电镜被用来描述煤焦的结构。由于高温还原性的气氛,气化反应对煤焦颗粒的孔隙结构和形态的影响不可忽略。根据孔隙结构和分形的分析,比表面积、孔容积、平均孔径和分形维数都有相同的变化趋势,并且煤焦的比表面积的变化可以归因于微孔的形成和变化。尽管如此,由于各种因素的存在,煤焦结构的变化规律是很复杂的。扫描电镜的照片显示了煤焦颗粒的不同形态是由于不同的煤显微组织和碳转化率。     

煤粉在高温空气中着火前后孔隙结构的变化

在高温空气点火试验台上,采用不同温度的高温热空气对处于高速湍流流动的烟煤煤粉气流进行快速加热,以模拟煤粉气流在电站锅炉炉膛内受热升温以及初期着火燃烧过程。在煤粉气流发生均相着火前后过程中,对其中不同粒径煤粉的孔隙结构及其比表面积随热风温度的升高而产生的变化进行了试验研究。结果表明,煤粉颗粒孔隙主要受热变形和挥发分析出2方面的影响,产生截然相反的2种变化趋势。由于不同粒径煤粉颗粒传热特性的差异,当粒径较大且热风温度较低时,其孔隙结构的变化以热变形的影响为主,孔隙产生闭合;当粒径较小且热风温度较高时,则挥发分析出的影响占优,孔隙出现增长。随着热风温度的升高,小于3 nm的孔隙随挥发分析出的加剧而急剧增加。     

不同粒度煤粉颗粒元素含量变化特性研究

长期以来，一些学者结合煤粉颗粒粒度分布、煤粉工业分析，在煤粉颗粒粒度与煤的着火、燃烧及燃尽特性等方面作了不少研究。但对煤粉在不同粒度下煤中元素组成变化的影响研究还不够。煤在送入磨煤机粉碎过程中，由于煤的粒度减小，煤粉被磨细，煤中的矿物质会解离出来，因此煤粉在不同粒度下的元素含量、煤粉中组分及其物理特性会有很大变化。文中采用德国元素分析系统公司的VARIO EL III元素分析仪测量不同煤粉在不同粒度下的元素组成，对邢台和阳泉电厂用煤各4种不同粒径下的煤粉进行了实验研究。结果表明煤粉颗粒粒度对煤粉中不同组分特性有很大的影响，并从而影响煤粉中元素的百分含量。文中还进一步推断了这两种煤的硫元素存在形态和矿物质特性。     

直接预测脱硫剂煅烧产物孔隙分形维数的模型

分形维数是分形几何结构特性的一个重要参数，其反映了几何结构的光滑规则程度，该文在石灰石分解和CaO晶体烧结模型基础上，预测出石灰石分解所生成CaO孔隙的比表面积和孔隙率，以比表面积和孔隙率为参数，根据提出的孔隙分布模型，计算出CaO孔隙中孔容积的分布情况，结合分形介质中孔隙分布与分形维数之间的关系方程，直接预测出石灰在各种煅烧条件（煅烧温度，CO2浓度等）下，分解产物CaO孔隙的分形维数，并进行了实验验证，结果表明：所建立的模型是可靠的，可以对石灰石煅烧产物CaO孔隙结构的分形特性进行预测。     

俄罗斯煤和平朔煤混煤的粉碎机理和可磨性规律研究

煤的哈氏可磨性指数(HGI)是煤磨碎过程中的一个重要参数,为进一步研究单煤及其混煤的磨碎过程和可磨性变化规律,采用哈氏可磨性指数测定仪对俄罗斯煤和平朔煤及这两种煤的不同比例的混煤进行HGI测定,并用激光粒度仪对粉碎后的煤样进行粒度分析。试验结果表明,俄罗斯煤和平朔煤在哈氏可磨仪中的粉碎过程由体积粉碎和表面粉碎组成,其中以体积粉碎为主,而它们混煤的粉碎过程呈表面粉碎增加的趋势;且混煤经过哈氏可磨仪磨碎后的煤粉颗粒分布趋向两极化;两种可磨性较差的煤混配起来的煤种可能变得较易磨细,选择合适的质量配比比例可以提高混煤的可磨性指数。