水热处理过程中伊敏褐煤微观结构的演变规律

褐煤水热处理可以脱除有害元素,降低n(O)/n(C)比,提高煤阶,有利于煤的洁净利用。利用高压反应釜对褐煤进行水热处理,采用拉曼光谱(Raman)和傅立叶红外光谱(FTIR)对处理后的煤样的化学结构进行分析,探索了不同温度水热处理后煤样微观结构的演变规律。结果表明:150℃水热处理时部分含氧官能团脱除,同时,部分脂肪族侧链断裂及不稳定大分子芳环结构分解形成小分子芳环结构,部分CO分解形成各类醚和羟基;当水热温度升至200℃,处理后褐煤的芳香度指数(R)和芳香结构稠合指数(DOC)上升,表明煤内缩合结构增加,同时,缺陷结构和杂环被去除,大分子芳环结构相对增加,CO大量分解;水热温度继续升高至250℃,褐煤发生氢转移反应导致脂肪族侧链增加;当水热温度达到300℃时,褐煤的芳环结构被破坏,交联结构和无定形碳增加。     

基于燃烧控制和SNCR+烟气CFB的循环流化床锅炉超低排放示范

循环流化床工业锅炉也要具备超低排放的能力。除了深度挖掘循环流化床燃烧自身低污染排放潜力之外,还可以对烟气进一步控制处理。利用炉内低氮燃烧,配合低成本的选择性非催化还原(SNCR)控制NOx;利用炉内脱硫产生的CaO在烟气循环流化床吸收塔中吸收SO_2和其他污染物,有一定的优势,为此开展了工程示范。示范在燃用Ⅱ类烟煤的75 t/h蒸汽工业锅炉进行。运行表明,炉内不投石灰石时,即使不投SNCR,NOx能控制在50 mg/m3以内,此时烟气循环流化床吸收塔必须喷消石灰浆,吸收塔出口SO_2浓度有一定的波动。炉内投石灰石后,NOx排放因受其催化浓度迅速增加,此时需及时投入SNCR;烟道上增湿活化、控制烟气循环流化床吸收塔中的温度,能够稳定地将SO_2控制在35 mg/m3。可见,基于燃烧控制和SNCR+烟气CFB控制,循环流化床锅炉在高效运行的同时,烟气污染物能可靠地实现超低排放。     

五彩湾煤半焦水热脱钠提质及其燃烧特性的演变

利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)分析新疆五彩湾原煤及其热解提质半焦中钠的赋存形式，考察了水热脱钠前后半焦的钠含量，采用热重分析仪和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)方法建立五彩湾煤焦燃烧反应动力学模型，获得半焦燃烧动力学参数并分析脱钠对半焦燃烧特性的影响。结果表明:五彩湾原煤及其半焦中钠的赋存形式以水溶性钠为主，半焦总脱钠率高于原煤，水溶性钠的存在不利于半焦燃烧。600 ℃热解半焦的水热脱钠率高达82.59%，在所有实验焦样中，经水热脱钠后的半焦燃烧特性指数最高，燃烧活性最好。     

铁氧化物在流化床温度和CO气氛下的形态迁移及其对NO催化还原

利用小型固定床实验台实验研究了铁氧化物在典型流化床温度和CO还原性气氛下的形态迁移及其生成物对NO的催化还原作用，采用分级还原结合X射线衍射（XRD）表征分析，确定铁氧化物与CO和NO反应后生成物的价态及各种铁氧化物对NO的还原机制。结果表明，Fe₂O₃在实验条件下可依次被CO还原为Fe₃O₄、FeO和单质铁，反应过程中随着还原度的增加，还原速率逐级下降，从Fe₂O₃还原到Fe₃O₄的速率最高，FeO还原到Fe速率最低，在实验温度范围内，床温升高有利于提高Fe₂O₃到Fe₃O₄的还原速率和还原度。不同形态的铁氧化物对NO的催化还原特性不同，Fe₂O₃及其部分还原后生成的Fe₃O₄都不能直接与NO反应，Fe₂O₃对CO催化还原NO的效果很弱，而Fe₃O₄对CO还原NO的反应却有很强的催化作用，而进一步还原生成FeO与单质铁还可直接与NO反应。     

燃用准东煤过程中碱/碱土金属迁移规律及锅炉结渣沾污研究进展

准东煤灰分含量低、着火温度低、燃尽性能优良,是优良的动力用煤,但准东煤灰中碱/碱土金属含量高,在燃烧过程中易挥发进入气相并冷凝在受热面上从而强化锅炉的沾污、结渣过程,要实现安全、高效、洁净燃用准东煤,需对准东煤燃烧过程中矿物尤其是碱/碱土金属转化特性和灰熔融特性进行研究。对准东煤中碱/碱土金属(AAEM)赋存形态及燃用过程中AAEM的迁移转化、煤灰熔融特性、准东煤结渣、沾污机理等研究进展进行了介绍,总结了锅炉结渣、沾污关键影响因素及目前常用的防控方法。由于实验样品和条件的差异,AAEM在煤燃烧过程中的释放、转化特性及其对灰熔融特性的影响尚未有一致结论;对于AAEM释放多采用热力学平衡计算,相应的动力学模型缺乏深入研究;由于燃烧试验台实验工况与实际锅炉烟气组分、热参数等存在一定差异,燃烧试验台获得的结渣、积灰特性能否反映真实锅炉情况有待验证;实际锅炉沉积样品分析面临锅炉工况调整困难、可重复性差等问题,需对锅炉实际结渣污特性进行深入研究;锅炉设计、掺烧、参数调整等方法仅能减轻准东煤结渣、沾污等问题,为实现准东煤的安全、高效、洁净利用,仍需更加深入的研究煤灰结渣、沾污机理。应加强灰化温度、气氛等对煤热转化中AAEM的释放和转化特性影响的系统研究,进一步开展AAEM在煤热转化过程中的释放、矿物转化动力学模型研究,同时,需针对温度、气氛、煤灰组分等对准东煤结渣、沾污的影响规律开展更加细致地研究,为结渣、沾污防控提供支持。     

高温干燥对褐煤孔隙结构及水分复吸的影响

利用卧式固定床实验炉制得不同温度下干燥处理的煤样,采用低温氮吸附法测试煤样的比表面积、孔体积和孔径分布等孔隙特征参数,使用复吸实验装置测定不同干燥程度褐煤煤样的平衡含水量,探索了高温干燥处理后褐煤孔隙结构的演变与其复吸特性之间的关联规律。结果表明:褐煤原煤及不同干燥温度(600～800℃)下半焦的等温吸附曲线均属于第Ⅱ类吸附等温线,褐煤原煤、600℃和700℃干燥半焦的吸附回线均属于L1型,800℃干燥半焦的吸附回线有从L1型转变为L2型的趋势;随着干燥温度的增加,干燥半焦的比表面积先增大后减小,介孔峰值的孔径微分同样先增大后减小,而大孔孔径微分基本保持不变;分形维数D1和D2呈相反的变化趋势,且D2D1;不同干燥程度半焦的复吸曲线变化趋势相同,且平衡含水量随着干燥温度的升高而减小;半焦复吸特性与孔隙结构有关,平衡含水率与其孔容积之间呈较好的线性关系。     

甲醇-空气层流火焰速度的数值研究和预测模型

收集总结分析了现有的甲醇层流火焰速度的实验数据，比较了三种典型的描述甲醇氧化的详细化学反应机理(Li机理、USC Mech-Ⅱ和Burke机理)对层流火焰传播速度的预测精度。结果表明三种机理均能定性反映甲醇层流火焰速度的变化规律，但在富燃料侧，机理计算值明显高于实验结果。反应动力学分析表明甲醇脱氢反应对层流火焰速度的影响至关重要。根据文献中的最新成果，修正了Li机理中甲醇脱氢反应的速率常数，提高了Li机理对甲醇-空气层流火焰速度的预测精度。针对工程需求，给出了两个甲醇层流火焰速度的快速预测模型，经过校核，所提出的预测模型能够较为准确地预测不同初始温度和压力下甲醇层流火焰速度。     

Numerical simulation of oxy-coal combustion for a swirl burner with EDC model简

The characteristics of oxy-coal combustion for a swirl burner with a specially designed preheating chamber are studied numerically. In order to increase the accuracy in the prediction of flame temperature and igni- tion position, eddy dissipation concept （EDC） model with a skeletal chemical reaction mechanism was adopted to describe the combustion of volatile matter. Simulation was conducted under six oxidant stream conditions with dif- ferent OjN2/CO2 molar ratios： 21/79/0, 30/70/0, 50/50/0, 21/0/79, 30/0/70 and 50/0/50. Results showed that 02 en- richment in the primary oxidant stream is in favor of combustion stabilization, acceleration of ignition and increase of maximum flame temperature, while the full substitution of N2 by CO2 in the oxidant stream delays ignition and decreases the maximum flame temperature. However, the overall flow field and flame shapes in these cases are very similar at the same flow rate of the primary oxidant stream. Combustion characteristics of the air-coal is similar to that of the oxy-coal with 30% 02 and 70% CO2 in the oxidant stream, indicating that the rear condition is suitable for retrofitting an air-coal fired boiler to an oxy-coal one. The swirl burner with a specially designed preheating chamber can increase flame temperature, accelerate ignition and enhance burning intensity of pulverized coal under oxy-coal combustion. Also, qualitative experimental validation indicated the burner can reduce the overall NOx emission under certain 02 enrichment and oxy-coal combustion conditions against the air-coal combustion.     

热风再循环机炉耦合高效发电系统变负荷性能仿真及优化

基于热风再循环回收烟气余热的机炉耦合发电（HAR）系统具有高效节能、受热面投资少、运行安全性高等优点。为解决其在全负荷范围安全又高效运行的问题,本文以某600MW烟煤机组为例,利用Ebsilon软件对HAR系统进行变负荷仿真研究。结果表明：烟气余热回收系统的排烟温度随负荷减小而降低,使锅炉空气预热器在低负荷下面临严重低温腐蚀风险;在低负荷下,现有的HAR系统难以通过调节高压、低压省煤器吸热量控制空气预热器冷端金属温度从而控制低温腐蚀;为在全负荷范围保证HAR系统内受热面安全可靠运行,提出了在余热回收系统中增设热量旁通管的HAR优化系统;在50%~100%热耗率验收工况（THA）负荷范围,应用该系统可使实例机组的标煤煤耗降低1.94~3.32g/(kW·h),在全负荷范围保持显著节能效益。为进一步推进该技术付诸应用,文章提出了HAR优化系统的运行控制方法。