多种生物质与煤掺混燃烧特性研究

采用热重分析法研究了煤和污泥、秸秆、药渣3种生物质掺烧时的燃烧特性.结果表明:煤在燃烧过程中仅有1个明显的失重峰,为挥发分和焦炭同时燃烧形成;而污泥、秸秆和药渣均有3个明显的失重峰,其中第1个峰是水分析出引起,第2个峰为挥发分的析出与燃烧阶段,第3个峰为固定碳的燃烧阶段;秸秆挥发分和固定碳燃烧对应的失重峰相邻较近,而污...     

王草的热解与燃烧特性实验研究

采用热重分析仪以10、20、30℃／min的温升速率对王草进行了热解特性实验,以20℃／min的温升速率进行了燃烧特性实验,得到热解与燃烧的特性参数。通过动力学分析得到热解与燃烧的活化能等动力学参数。研究结果表明, 王草的热解过程可分为3个阶段:预热干燥阶段、挥发分析出阶段、碳化阶段,热解失重主要发生在挥发分析出阶段。随着温升速率的上升,王草各热解特征温度都有所升高。王草燃烧曲线有2个明显的失重过程,存在二次着火现象。王草燃烧差热(DTA)曲线后面放热峰明显大于前面的放热峰, 表明固定碳燃烧放热量大于挥发分燃烧放热量。实验结果可以为王草的能源化利用提供指导。     

烘焙对农业秸秆燃烧特性的影响

为了探究烘焙对生物质燃烧特性以及燃烧机制的影响,研究了不同烘焙条件下典型秸秆的燃烧失重特性和放热行为。选择棉杆和稻杆为主要研究对象,采用热重分析仪与差热扫描量热仪连用分析了秸秆的燃烧特性。实验结果表明：秸秆燃烧过程主要包括脱水、挥发分和固定碳燃烧,经烘焙处理后,秸秆的着火温度明显降低,燃烧更为充分,并且燃烧放热量随着烘焙温度的提高而进一步加大。采用非等温积分法分析了烘焙秸秆的热动力学特性和燃烧机制,发现稻杆的挥发分燃烧过程为1级反应,稻秆主要为挥发分的燃烧,棉杆的活化能较高,并且主要是固定碳的燃烧。农业秸秆烘培预处理对其燃烧特性的改善有明显的作用。     

玉米秸秆热解特性及动力学的实验研究

本文采用热重分析(TGA)对华北地区常见的玉米秸秆的热解过程及其动力学规律进行了研究。实验中分别以三种不同的升温速率在氮气气氛下将样品从室温加热直至挥发分完全分解。实验结果表明:样品的非等温失重过程由脱水、剧烈失重和缓慢失重三个阶段组成;随升温速率的提高,样品的最大热解速度提高,对应的峰值温度提高,达到失重峰的时间缩短很多,表明加热速率越大挥发分析出的速度越快。建立了玉米秸秆的热解反应动力学方程,得出了玉米秸秆的热解反应动力学参数,并探讨了相应的热解机理。     

秸秆热解特性及热解动力学研究

用热重一差热分析仪对玉米秸秆在不同升温速率下进行了热分析试验.试验结果表明,玉米秸秆的热解过程主要分为脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重4个阶段.升温速率在5 K/min、10 K/min和30 K/min时最大质量损失速率对应的温度分别为318℃、325℃和341℃.在热重试验的基础上,分别采用Coats-Redferrl法、最大速率法和分布活化能模型等不同的动力学处理方法对秸秆热解进行了动力学计算,并用Malek法对机理方程进行筛选,得出了不同升温速率下连续的一级反应动力学模型.     

秸秆与油页岩干馏残渣混合燃烧动力学实验研究

用热重仪对桦甸油页岩干馏残渣和玉米秸秆混合物的燃烧特性进行了动态分析,考察了掺混比例以及升温速率对燃烧的影响,得到了温度范围为40～850℃,在10、20、50和80℃/min 4种不同升温速下的燃烧特性曲线。油页岩干馏残渣和玉米秸秆混合物的整个燃烧过程分为燃烧低温段(着火温度～400℃)、中温段段(400～650℃)和燃烧高温段(650～850℃)3个阶段。随着玉米秸秆掺混比例的增加,燃烧的主要反应段由高温段向低温段过渡。升温速率提高,着火温度随之升高,峰温移向更高的温度。采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法得到混合物燃烧反应动力学参数。随着玉米秸秆掺混比例的增加,混样挥发分析出阶段的活化能和频率因子呈增加趋势,而焦炭燃烧阶段的活化能和频率因子呈下降趋势。     

生物质与煤掺烧的实验研究

利用热重分析法,在不同条件下,对单一生物质、煤及其混合物的燃烧特性进行分析,研究了阳泉煤、稻壳、麦秆和松木屑的挥发分初析温度、挥发分最大释放速率、固定碳最大燃烧速率、燃尽温度等燃烧特性参数。由实验得知,生物质的燃烧时间比煤提前,生物质在燃烧过程中有两个明显的失重阶段,而煤只有一个明显的失重阶段。通过掺混可以使煤的着火时间缩短,着火温度降低,延长了整个燃烧的温度区间,使煤能更好地燃尽,使燃料的燃烧特性得到了优化。     

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。     

生物质成型燃料热解与燃烧特性研究

利用NETZSCH STA409PC型热重-差热分析仪对由木屑、秸秆等农林废弃物制成的生物质成型燃料的热解与燃烧过程进行热重分析。对TG、DTG曲线进行分析,结果表明生物质成型燃料热解过程分为干燥、热解与炭化3个阶段,热解过程随着升温速率升高出现热滞后现象。对热解剧烈失重区间建立了反应动力学模型,求解出此温度区间的表观活化能、频率因子等动力学参数,生物质成型燃料燃烧过程出现两次明显失重过程。     

混合工业污泥燃烧及动力学特性实验研究

为了更好地利用工业污泥，有必要对它的燃烧特性进行研究，文中利用热重法研究了3种典型工业污泥的单组分试样以及按不同质量比例混合后多组分试样的着火、燃尽、综合燃烧特性、反应放热性能和动力学特性，并计算出燃烧过程的动力学参数。结果表明：由于工业污泥的高挥发分、低固定碳，其着火和燃尽特性比较好，而综合燃烧特性不是很高；工业污泥着火温度与挥发分含量以及成分有关，而含碳量越高，越不易燃尽，燃尽性能越差，但燃烧越剧烈，其综合燃烧性能越好；燃烧放热主要分为挥发分燃烧和固定碳燃烧两个阶段，前者燃烧剧烈，有明显的放热峰且活化能较低，后者放热峰变小，活化能变高；混合工业污泥中的单一组分在燃烧过程中基本保持各自的着火和燃尽特性，在热重分析中的燃烧特性可以用各个单一组分试样的燃烧特性进行叠加来表示。     

废轮胎胶粉与煤混烧的热重分析

采用热重分析法(TGA)对胶粉、煤粉及胶粉与煤混合物燃烧特性进行分析, 研究煤粉与胶粉混合比例对混合燃料着火特性和燃尽特性的影响规律。结果表明: 胶粉的燃烧特性与煤的燃烧有较大的区别, 高灰分煤的燃烧主要受固定碳燃烧控制; 而胶粉在燃烧过程中, 其高挥发分的析出和燃烧起主要作用。与煤粉相比, 掺10%、30%和50%的胶粉后燃料的着火温度分别降低8、30℃和80℃, 且促进了燃料的燃烧速率, 这主要是由于胶粉含大量挥发分且在较低温度下即可明显析出和燃烧的结果, 胶粉与煤的混烧有利于改善高灰分煤的着火和燃尽特性。     

城市污水污泥的燃烧动力学特性研究

利用热重分析仪研究了污泥在空气气氛下以不同升温速率(20 ℃/min、30 ℃/min、50 ℃/min)从50～950 ℃的燃烧特性,并通过最小二乘法计算得出由3个独立的、连续的平行反应组成的燃烧动力学模型,模型计算结果与实验结果吻合较好。     

高温煤基燃料的燃烧特性及NOx排放试验研究

为了探索控制煤粉燃烧时NOx的生成，参考高温空气燃烧的概念，提出了将煤粉预热到800 ℃的高温后再进一步燃烧的新工艺，方法是借助循环流化床在低过剩空气系数下燃烧的技术预热煤粉，由于煤粉在预热过程中发生了部分气化的反应，将生成物称为高温煤基燃料。在小型热态试验台上完成了第一阶段的概念性验证试验。热态试验台由提供高温煤基燃料的循环流化床和用于高温煤基燃料燃烧的下行燃烧室组成，下行燃烧室的直径为220 mm、高度为3000 mm。试验以大同烟煤为燃料。试验结果表明：下行燃烧室内轴向温度分布比较均匀，最大温差为176 ℃；NOx排放值为399 mg/m3 (@ 6% O2)，低于GB13223 —2003规定的450 mg/m3，高温煤基燃料中的燃料N向NOx的转化率为26.9%；燃烧效率达到99%。     

污泥–秸秆衍生固体燃料燃烧特性

污泥秸秆衍生燃料技术是一种有效的污泥无害化、资源化处理技术。研究了通过化学调质法制备的污泥秸秆衍生固体燃料的燃烧特性,为污泥衍生燃料的应用提供理论依据。在升温速率为20 K/min、流量为70 mL/min的空气介质中,实验研究了4种污泥秸秆衍生固体燃料的着火特性、燃尽特性及综合燃烧性能,并求出了相关动力学参数。结果表明:燃料的燃烧过程分为干燥脱水、第一类有机物分解挥发及燃烧、第二类有机物的分解挥发及燃烧和固定碳的燃烧4个阶段,其温度范围大致为295~475 K、475~650 K、660~840 K和900~1000K,前3个阶段有相互交叉和重叠的现象;4种燃料燃烧的着火点均在490~515 K内,燃尽指数Cb最小为5.10×10 3min-1,综合燃烧特性指数S最小为10.80×10 10mg2 min 2 K 3,1000K内可完全燃烧;第一类挥发份的燃烧是二级反应,而第二类挥发份及固定碳的燃烧为一级反应,反应的活化能最大为64.80kJ/mol,与污泥单烧及煤混烧相比,污泥固体燃料燃烧性能更好,可作替代燃料使用。     

农药生产废渣燃烧/热解特性研究

在30 ℃/min升温速率下,利用热重分析方法对农药生产废渣热解和燃烧过程进行了分析,发现农药废渣燃烧过程可以分为两个阶段：150~400 ℃和400~600 ℃。在600 ℃时,农药废渣的燃烧反应程度已经达到了96%。农药废渣热解和燃烧过程的第1个失重阶段基本重合。利用Achar法求得了农药废渣燃烧和热解过程的反应机理函数,以及表观动力学参数。分析发现热解与燃烧第1阶段的反应机理函数相同。利用热重–傅里叶变换红外光谱分析对30 ℃/min升温速率下农药废渣热解和燃烧过程中的气体析出情况进行了分析,发现农药废渣热解过程中,有大量的SO2析出,SO2的析出集中在300~600 ℃区间内,在此区间内,还有少量的CO2和H2O析出,CO的析出主要在高温段发生。对燃烧条件下的FTIR分析表明,氧气的存在使得SO2的析出提前,农药废渣中的N在较低温度下以NH3的形式释放,而在热解条件下,农药废渣中的N的释放主要是高温区生成的HCN。     

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。     

O2/CO2气氛煤粉燃烧特性试验研究

O2/CO2燃烧技术是一种可分离回收CO2的新型燃烧技术，其燃烧机理与常规空气气氛燃烧存在着较大的差异。为此，该文在热重分析仪上进行了模拟空气气氛及不同O2浓度(j(O2)=21%、30%、40%、80%)的O2/CO2气氛下3种不同品质煤粉(龙岩无烟煤、贵州烟煤、元宝山褐煤)的燃烧特性试验，确定了3种煤粉的燃烧特征参数及综合燃烧性能指数。试验结果表明，O2/CO2气氛下煤粉的燃烧分布曲线与O2/N2气氛下有明显不同，相同O2浓度的条件下，O2/CO2气氛下煤粉燃烧速率低，燃尽时间长。在O2/CO2气氛下随着O2浓度的增加，燃烧DTG曲线向低温区偏移，着火温度及燃尽温度降低，燃尽时间缩短，煤粉综合燃烧特性指数增大，表明提高O2浓度可改善O2/CO2气氛下煤粉的燃烧特性。     

煤粉热解特性实验研究

利用热天平,以高纯氩气为气氛气体,研究了细化鹤岗煤和准噶尔煤的热解特性。实验结果表明,不同粒度的细化和超细煤粉的热失重过程可以分为四个阶段,在1400℃之前DTG曲线有两个失重峰。从室温至400℃之间的,各样品的失重特性无明显区别。在400-980℃间,粒度对煤粉失重速率间存在较好规律性。升温速率对鹤岗细煤粉热解特性的影响表现在,随着升温速率的提高,挥发分的初析温度降低;热解最大失重速率增大,达到最大失重速率的温度升高,煤粉的热解特性指数D值增大,即升温速率的增加有利于细煤粉的热解。此外,在10℃/min加热条件下,对比了平均粒径基本相同的鹤岗煤和准噶尔煤的热解特性,发现挥发分含量接近,而灰分含量较高的鹤岗煤的热解特性明显优于准噶尔煤。     

Studying the specific features pertinent to combustion of chars obtained from coals having different degrees of metamorphism and biomass chars

Better conditions for igniting low-reaction coal (anthracite) can be obtained, higher fuel burnout ratio can be achieved, and the problem of shortage of a certain grade of coal can be solved by firing coal mixtures and by combusting coal jointly with solid biomass in coal-fired boilers. Results from studying the synergetic effect that had been revealed previously during the combustion of coal mixtures in flames are presented. A similar effect was also obtained during joint combustion of coal and wood in a flame. The kinetics pertinent to combustion of char mixtures obtained from coals characterized by different degrees of metamorphism and the kinetics pertinent to combustion of wood chars were studied on the RSK-1D laboratory setup. It was found from the experiments that the combustion rate of char mixtures obtained from coals having close degrees of metamorphism is equal to the value determined as a weighted mean rate with respect to the content of carbon. The combustion rate of char mixtures obtained from coals having essentially different degrees of metamorphism is close to the combustion rate of more reactive coal initially in the process and to the combustion rate of less reactive coal at the end of the process. A dependence of the specific burnout rate of carbon contained in the char of two wood fractions on reciprocal temperature in the range 663—833 K is obtained. The combustion mode of an experimental sample is determined together with the reaction rate constant and activation energy.