FeCl3对稻壳水热炭基本元素及燃烧特性影响

以稻壳为原料,FeCl₃为催化剂,利用元素分析仪和热重法研究稻壳水热炭元素结构和燃烧特性,考察水热温度、催化剂浓度对于水热炭元素结构和燃烧特性的影响。结果表明：1)随着水热温度升高,水热炭固定碳含量和热值增大,O/C和H/C原子比逐渐降低。FeCl₃的加入进一步加深了水热炭的碳化程度,但对于碳化程度影响效果,水热温度大于FeCl₃浓度;2)未添加FeCl₃时,水热炭燃烧呈双峰,且挥发分燃烧段峰值明显高于固定碳燃烧段。水热温度上升,挥发分燃烧峰值下降,固定碳燃烧峰值增加。加入FeCl₃后,固定碳燃烧范围扩大,双峰逐渐融为单峰,整体向高温区转移;3)水热温度一定时,随着催化剂浓度增大,水热炭燃烧DTG曲线由双峰变为单峰,整体向低温区转移;4)升温速率加快,导致样品着火温度、燃尽温度提高,水热炭燃烧整体向高温区转移;5)水热温度一定时,FeCl₃加入后,着火温度和燃尽温度均小幅度提前,综合燃烧特性指数S_N呈先增大后减小的趋势。FeCl     

毛竹水热炭燃烧特性及动力学研究

该文先对毛竹进行水热处理制备水热炭,然后对毛竹原料及其水热炭进行燃烧实验,采用的升温速率为10、20、40 K/min,基于无模式函数多重扫描速率法(FWO法、KAS法、FR法),研究毛竹及水热炭燃烧特性及动力学。结果表明:1)升温速率提高,样品挥发分燃烧和固定碳燃烧阶段均向高温区转移,着火性能下降,燃尽温度提高;水热炭较原料挥发分含量降低,固定碳含量升高;水热温度越高,热值越大,能量产率越低,水热温度为260℃时,能量产率最低,为35.97%,230℃水热炭的原子数比[O]/[C]、[H]/[C]已接近泥煤,燃料性能较优。2)采用FWO法、KAS法活化能结果相近,模型较优,以FWO法为例,原料、200、230、260℃水热炭活化能区间分别为89～126、89～216、86～118、80～90 kJ/mol。     

不同炭化参数棉秆炭的燃烧特性及其综合评价

为了制备燃烧性能优良的棉秆炭,文章利用热重法测试了不同炭化参数棉秆炭的燃烧特性,并对其进行了综合评价。分析棉秆炭的燃烧失重过程后发现:棉秆炭的失重峰是由挥发分燃烧峰、固定碳燃烧峰和挥发灰挥发峰叠加而成;随着炭化温度和时间的增加,棉秆炭所含的挥发分含量减少,灰分含量增多,着火温度增加;随着炭化温度和时间的增加,棉秆炭的固定碳含量、挥发灰含量、燃尽温度、挥发分析出指数D、着火特性指数Z、燃尽特性指数H、综合燃烧特性指数S未见明显规律。利用灰色综合评价法对棉秆炭的多个燃烧指标进行综合评价,结果发现,300℃炭化2 h所制得的棉秆炭的燃烧指标关联度值为1.834 5,燃烧性能最佳。     

几种生物质的TG-DTG分析及其燃烧动力学特性研究

采用热重分析技术对木屑、麦秆、玉米秆和玉米芯4种生物质的燃烧特性进行了研究,考察了其着火、燃尽特性和综合燃烧特性,研究了升温速率对生物质燃烧特性的影响,同时在热天平上对其进行了动力学试验研究.研究表明:生物质燃烧过程大致可以分为3个阶段,即水分析出阶段、挥发分析出燃烧阶段、固定碳燃烧与燃尽阶段:生物质具有着火温度低、燃尽温度低、燃尽率高等优点;随着升温速率的提高,着火温度、各试样挥发分最大释放速率、燃尽温度均呈升高趋势,燃烧特性随升温速率的提高而变好.采用一级反应动力学模型和积分法对生物质燃烧动力学参数的研究表明,生物质具有较低的活化能,有利于点燃.     

厨余垃圾及其水热炭燃烧特性与动力学研究

采用热重分析法研究厨余垃圾及其水热炭的燃烧特性与反应动力学。对比分析厨余垃圾及其水热炭在3种不同升温速率(10、20、40℃/min)下的燃烧特性,分别采用KAS(Kissiger-Akahira-Sunose)法和FWO(Flynn-Wall-Ozawa)法计算燃烧过程中反应动力学参数。结果表明:20℃/min升温速率下,厨余垃圾与水热炭呈现不同的燃烧特性,厨余垃圾微分热重(DTG)曲线呈明显的双峰结构,而随着炭化温度的升高,水热炭DTG曲线第1个峰逐渐变缓,最后消失。随着升温速率的增大,各样品DTG曲线整体向高温侧偏移,着火温度和燃尽温度升高,燃烧特性指数增大。KAS法和FWO法求得的各样品燃烧活化能均具有相似变化趋势,因挥发分含量减少及固定碳含量增加,厨余水热炭热值增大,燃烧过程中平均活化能高于厨余垃圾。     

基于TG-DTG热分析方法的泥炭燃烧特性研究

采用热重分析技术对不同埋藏深度泥炭的燃烧特性进行研究,考察其着火、燃烧和燃尽特性,并通过反应动力学方法分析泥炭的燃烧行为。研究表明,泥炭燃烧过程近似于一般生物质,大致可分为水分析出阶段、挥发分析出燃烧阶段和固定碳燃烧阶段。利用Coats-Redfern法模拟了三个样品的反应动力学,分别用一级反应和三级反应模型得到泥炭挥发分燃烧和固定碳燃烧两个阶段的动力学参数,其中挥发分燃烧阶段反应活化能较低,大约只有固定碳燃烧时的一半,有利于其着火和燃烧。     

干化污泥燃烧特性的研究

采用德国LEITZ-ⅡA型热显微镜和美国PE公司的1GA一7型热重分析仪,对上海石洞口污水处理厂污泥千化装置产生的干化污泥的燃烧特性进行了研究.结果表明,污泥是一种高灰分、高挥发分、低固定碳含量、低热值的燃料,具有着火容易、着火温度低、着火方式为均相着火、燃烧物质以挥发分为主等燃烧特性.计算了污泥的燃尽指数和综合燃烧特性指数,采用Coasts指数积分法求解了污泥燃烧动力学特性参数.研究结果为市政污泥的资源化利用和石洞口污水处理厂污泥焚烧装置运行工况的调整积累了基础实验数据.     

世界典型动力煤挥发分发热量分布规律

为了解煤粉的着火和燃尽特性,按照能量守恒原理,对世界224种典型动力煤的工业分析和收到基低位发热量进行了计算,在煤指数CI和燃料比FR的基础上提出了煤粉的着火指数CIW和燃尽指数FRW.结果表明:当w(Vdaf)<55%时,挥发分质量分数越高,煤粉的着火指数CIW越大,越容易着火;当w(Vdaf)≥55%时,挥发分质量分数越高,CIW越小,煤粉越不容易着火;当w(Vdaf)<10%时,随着w(Vdaf)的降低,煤粉燃尽指数FRW从46提高到600,越难燃尽;不同动力煤挥发分的理论低位发热量QnVe0t不是常数,当w(Vdaf)从5%提高到75%时,挥发分理论低位发热量从43.5MJ/kg降低到13.4MJ/kg;1.0kg煤所含固定碳发热量与所含挥发分发热量的比值随着CIW的增大而减小,随着FRW的增大而增大.     

不同类型秸秆生物炭的燃烧特性与动力学分析

研究不同热解温度、粒度、种类的秸秆生物炭的燃烧特性,并进行动力学分析。结果表明,随着热解温度升高,秸秆生物炭的固定碳、C和高位热值均增加,综合燃烧指数减小,燃烧向高温区移动,活化能增大。随着升温速率增高,生物炭综合燃烧指数增大,活化能降低。生物炭着火温度为260～395℃,燃尽温度为480～555℃,500℃制备的生物炭燃烧特性最好,活化能为48～65 kJ/mol。超微生物炭的着火温度、燃尽温度和活化能最低,综合燃烧指数最高,棉花秸秆生物炭更适合作固体燃料。     

基于O2/CO2气氛的煤粉燃烧性能研究

采用热重分析法研究富氧燃烧(O_2/CO_2)气氛、O_2体积分数和煤粉活性对褐煤、烟煤、无烟煤3种煤粉燃烧性能的影响,并进行分温度区间的燃烧反应动力学分析。结果表明:褐煤和无烟煤发生非均相着火,烟煤发生均相-非均相着火;相比空气气氛,O_2体积分数相同的O_2/CO_2气氛下煤粉的着火温度和燃尽温度升高,燃尽时间延长;在O_2/CO_2气氛下,当O_2体积分数增大时,煤粉着火温度和燃尽温度降低,燃尽时间缩短;相同气氛下,煤粉活性显著影响其着火和燃尽;根据综合燃烧特性指数判断,增大O_2体积分数显著改善了煤粉的燃尽特性;在低温区,煤粉燃烧属于0.3级反应,在高温区则为1～2.5级反应。     

锡林浩特褐煤燃烧特性热重分析

利用热重分析仪获得了升温速率分别为10 K/min、30 K/min、50 K/min和70 K/min下锡林浩特褐煤的燃烧失重特性曲线,计算了着火温度、燃尽温度、最大失重速度等燃烧特性参数。采用Coats-Redfern法计算出反应动力学参数:活化能E和频率因子A。结果表明,随着升温速率升高,其着火温度降低,燃尽时间增加。     

Single particle ignition and combustion of anthracite,semi-anthracite and bituminous coals in air and simulated oxy-fuel conditions

A fundamental investigation has been conducted on the combustion behavior of single particles (75–150 μm) of four coals of different ranks: anthracite, semi-anthracite, medium-volatile bituminous and high-volatile bituminous. A laboratory-scale transparent laminar-flow drop-tube furnace, electrically-heated to 1400 K, was used to burn the coals. The experiments were performed in different combustion atmospheres: air (21%O₂/79%N₂) and four simulated dry oxy-fuel conditions: 21%O₂/79%CO₂, 30%O₂/70%CO₂, 35%O₂/65%CO₂ and 50%O₂/50%CO₂. The ignition and combustion of single particles was observed by means of three-color pyrometry and high-speed high-resolution cinematography to obtain temperature–time histories and record combustion behaviors. On the basis of the observations made with these techniques, a comprehensive examination of the ignition and combustion behaviors of these fuels was achieved. Higher rank coals (anthracite and semi-anthracite) ignited heterogeneously on the particle surface, whereas the bituminous coal particles ignited homogeneously in the gas phase. Moreover, deduced ignition temperatures increased with increasing coal rank and decreased with increasing oxygen concentrations. Strikingly disparate combustion behaviors were observed depending on the coal rank. The combustion of bituminous coal particles took place in two phases. First, volatiles evolved, ignited and burned in luminous enveloping flames. Upon extinction of these flames, the char residues ignited and burned. In contrast, the higher rank coal particles ignited and burned heterogeneously. The replacement of the background N₂ gas of air with CO₂ (i.e., changing from air to an oxy-fuel atmosphere) at the same oxygen mole fraction impaired the intensity of combustion. It reduced the combustion temperatures and lengthened the burnout times of the particles. Increasing the oxygen mole fraction in CO₂ to 30–35% restored the intensity of combustion to that of air for all the coals studied. Volatile flame burnout times increased linearly with the volatile matter content in the coal in both air and all oxygen mole fractions in CO₂. On the other hand, char burnout times increased linearly or quadratically versus carbon content in the coal, depending on the oxygen mole fraction in the background gas.     

煤粉热解特性对其富氧气氛下着火机理的影响

利用非等温热重分析法对两种烟煤的热解特性及富氧下的燃烧特性进行研究.实验结果表明,煤粉中低温下的热解行为对其富氧气氛下的着火机理有明显影响.挥发分初析温度低、热解特性指数D大的煤,随着氧体积分数的增加,着火方式逐渐由非均相转变为均相.而挥发分初析温度高、D较小的煤,着火方式则无明显变化.热解活性高的煤,在着火机理转变后,着火温度显著降低,但燃尽温度基本不受影响.氧体积分数提高后两种煤粉的燃烧特性指数S都有所增大,但相同氧体积分数下不同煤种之间的S相差不多,说明着火机理的改变对S无明显影响.     

不同升温速率脱脂餐厨垃圾燃烧特性及动力学研究

利用热重分析法和Coats-Redfern积分法,对不同升温速率下脱脂餐厨垃圾的燃烧特性进行研究,得出各试样的着火温度、燃尽温度及综合燃烧特性指数,并通过燃烧动力学分析得到各试样的活化能。实验结果表明,燃烧温度从室温升至1000℃时,脱脂餐厨垃圾燃烧过程可分为3个失重阶段:水分析出阶段、挥发分析出及燃烧阶段和固定碳燃烧阶段;升温速率对脱脂餐厨垃圾最大失重率以及燃烧特性指数等燃烧特性参数都有显著影响。根据Coats-Redfern积分法计算结果,脱脂餐厨垃圾在空气氛围下的燃烧反应不能单纯用一级反应来描述,低温和高温阶段的活化能分别为63.4~77.83 kJ/mol和78.63~94.58 kJ/mol。     

Conversion of rice husk into amorphous silica and combustible gas

Results of the studies on thermogravimetric analysis (TGA) of raw and 1(N) HCl acid treated rice husk (in still air) reveal that its thermal degradation takes place in three main stages of mass loss, namely (i) drying, (ii) devolatilization and (iii) slow oxidation of fixed carbon. Hydrochloric acid leaching of husk at 75° for 1 h prior to combustion is necessary for production of amorphous silica of complete white colour. For production of low calorie-combustible gas along with amorphous silica from the rice husks containing 5.5–7% (wb) moisture, a furnace set temperature of 450°C appears to be optimal.     

酒糟在流化床中燃烧特性的试验研究

利用X射线荧光光谱仪、灰熔点仪和热重分析仪等对酒糟的灰成分、灰熔点及着火温度进行了测试,并在小型流化床试验台上进行了酒糟燃烧试验,对不同含水率酒糟的着火特性、烧结特性和NOx排放质量浓度进行了研究.结果表明:酒糟灰中K2O和Na2O的含量很低,只有4.936%;酒糟灰的软化温度较高,高于1 290℃;干燥酒糟的挥发分较高,高于250℃就能够着火燃烧;当石英砂的平均粒径为300μm、流化床内的流化速度大于0.36m/s时,流化状况良好;在900℃下,酒糟在石英砂流化床中燃烧不会出现烧结现象;在不同的燃烧温度下,NOx排放质量浓度均较大,且随着燃烧温度的升高而增大;酒糟可以在石英砂流化床中燃烧,且燃尽效果良好.     

Particulate matter and gaseous emission rate from combustion of Thai lignite and agricultural residues in a fixed-bed combustor

This research has been conducted in order to obtain a database of emission rate of particulate matter and gases (CO, NO, and SO₂) from combustion of lignite and agricultural residues, such as rice husk. The experimental investigation was performed in a fixed-bed combustor. Thirteen stages–electrical low-pressure impactor was used to collect particles ranging in sizes from 40 nm to 10 μm. The results show that emission rate of total mass of particulate matter from combustion of rice husk is lower than that of lignite combustion but the total number of particles emitted is higher. This implies lower particle density from agricultural residue combustion. For co-firing lignite and rice husk, particulate matter emission is found to be higher than combustion of either lignite or rice husk and an increase in rice husk mass fraction in fuel mixture leads to an increase in particulate matter emission. From these quantitative data, it could be mentioned that the fuel characteristics influenced directly on particulate emission. For gaseous emission factors, CO and NO_x concentration decrease as SA/TA ratio increases. Meanwhile, SO₂ emission tends to increase. Both NO_x and SO₂ emissions are reduced as increased rice husk mass fraction in fuel mixture.     

褐煤混煤燃烧特性的热重分析法研究

利用热重分析法对三种褐煤及其混煤的热解、着火和燃尽等燃烧特笥及其活化能进行了研究。试验结果表明,混煤中的单一煤种在混煤燃烧过程中基本保持各自的着火和燃尽特性;而其热解特性和活化能与掺混比例有关。提出了能够表征单煤及混煤燃烧性能的综合燃烧特性指数SN。     

甲烷火焰中氢气对着火与燃尽的影响

利用化学反应动力学机理研究了甲烷－空气预混火焰添加H2的着火和燃尽特性。通过分析计算,讨论了氢气对甲烷燃烧过程及着火温度、燃烧速率、燃尽时间的影响。结果表明,甲烷火焰中少量氢气的存在不仅可以降低甲烷的着火温度,而且可以显著增大燃烧速率,缩短燃尽时间,这些结果与已有的实验结果吻合。