O_2/CO_2气氛下醋酸调质石灰石煅烧/硫化特性

研究了醋酸溶液调质对石灰石在O2/CO2气氛下煅烧/硫化特性的影响,并结合氮吸附法、压汞法和XRD技术进行了分析。结果表明,与原石灰石相比,调质石灰石在煅烧/硫化过程中表现出更高的钙转化率,XRD图谱及其相定量分析证明了这一点;随温度升高,调质石灰石具有最佳的硫化温度,此温度下其钙转化率最高;随SO2浓度增大,初始阶段煅烧/硫化反应速率升高,调质石灰石钙转化率增大;随醋酸浓度增大,调质石灰石的钙转化率提高,提高幅度因石灰石种类而异;氮吸附及压汞分析表明调质石灰石较未调质石灰石具有发达的孔结构,促进了硫化反应的进行。     

O2/CO2气氛下煤粉燃烧反应动力学的试验研究

在热重分析仪上进行了模拟空气气氛及不同O2浓度(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并进行了动力学分析.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,在相同O2浓度的条件下,O2/CO2气氛下煤粉燃烧速率低,燃尽时间长;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,可燃性指数及燃尽指数明显提高;O2/CO2气氛下煤粉燃烧基本属于一级反应,动力学参数随燃烧气氛与煤质变化的不同有较大差异.     

O2/CO2气氛下燃煤NO排放特性的实验研究

在沉降炉上通过在线烟气分析仪研究了燃烧气氛、CO2浓度、温度及燃料/氧气化学当量比对O2/CO2气氛下燃煤NO排放的影响规律。结果表明,O2/CO2气氛下NO的排放浓度总小于O2/N2气氛下的情况,在无烟气再循环的情况下降幅约为20%~40%。2种气氛下NO的沿程析出均表现出类似的规律,但因煤质而有所不同。随着进气中CO2浓度的增加,NO的排放浓度呈现降低的趋势。与21%O2/ 79%Ar气氛下相比,21%O2/79%CO2气氛下NO排放浓度的降幅在30%~50%。随着温度的增加,2种气氛下NO的排放浓度均增加。随着燃料/氧气化学当量比(f)的增加,NO排放浓度呈现出先增加后降低的趋势,其最大排放浓度均出现在f=0.8左右;在f远大于1的富燃料区,2种气氛下NO的排放浓度基本可以降到一致的水平。     

O2/CO2气氛下燃煤SO2排放特性的实验研究

在沉降炉实验台上通过在线烟气分析仪考查了燃煤烟气的组成以及燃烧气氛、CO2浓度、温度和燃料/氧气化学当量比对SO2的排放规律。结果表明,相同操作条件下O2/CO2燃烧可获得高达80%左右的CO2浓度,但烟气中CO含量明显高于O2/N2气氛下燃烧时的情况。高浓度CO2的存在使得SO2的排放较常规燃烧方式下有所降低,并且随着气氛中CO2浓度的增加呈递减趋势,但随着燃烧温度的升高,煤粉燃尽程度的增加以及其余含硫物相向SO2的转化使得其排放浓度逐步增加。在2种气氛下,SO2的释放浓度在贫燃料区随燃料/氧气化学当量比f的增加而增加,而在f大于1.2的富燃料区随燃料/氧气化学当量比的增加而降低。     

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。     

O_2_CO_2气氛快速升温煤焦低温氮吸附等温线形态分析

利用热力工况与实际煤粉炉相似的沉降炉实验装置,在快速升温条件下制备了两种燃烧气氛(O2/CO2和O2/N2)、不同O2浓以及不同停留时间下的煤焦试样,采用AS-AP2020M型全自动比表面积及孔隙度分析仪测定了各煤焦试样的低温氮吸附等温线.分析表明,各不同条件下获取的煤焦试样的吸附等温线形态均为典型的Ⅱ型吸附等温线(即反S型),煤焦具有小至分子级的孔(孔径约0.86nm)大至无上限孔(相对)的较连续的完整的孔体系.吸附回线形态的分析可知,煤焦试样的孔隙可能包含大量不产生吸附回线的盲孔(一端封闭的圆筒孔、一端封闭的平行板状或劈尖状孔)以及部分的裂缝孔隙.结果表明,燃烧气氛的改变并未使得煤焦燃烧过程孔隙的形成与发展发生显著的变化,但与O2/N2气氛相比,在O2/CO2气氛下所取焦样的等温线与之存在着细微的差别,其表明不同条件下的焦样存在着不同的孔径分布.实验结果为进一步研究高浓度CO2气氛下煤粉的燃烧过程及其与常规燃烧模式的差异提供了一定的帮助.     

基于傅里叶红外光谱的高温煤焦表面化学结构特性分析

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下的煤焦试样,采用傅里叶变化红外（Fourier-transform infrared,FTIR）光谱仪测定固体颗粒试样的表面微化学结构及官能团,通过FTIR谱图的分峰拟合处理,对焦样表面化学结构变化特征进行半定量分析。实验结果显示,热解及燃烧过程中所有的C—H、C—O类官能团基本均会随着挥发分一起析出,特别是含O及脂肪类结构基本消失,所属波段的吸收峰的强度均不同程度的有所减弱。无论热解还是燃烧过程,与芳氢相比煤焦中的脂肪类氢、碳基团更容易分解而析出,表现为试样中芳碳相对含量增加,焦样表观的芳香度（fa）升高。在高浓度的CO2气氛下,由于CO2对煤焦颗粒的气化效应,颗粒的实际温度较N2气氛时降低,使得煤焦中有机物的分解及析出过程有所延缓,表现为CO2气氛下颗粒的芳氢与脂氢比（Har/Hal）以及芳香度（fa）稍低于N2气氛时的情况。研究推断热解气氛及温度是影响有机组分分解及煤焦活性的关键因素。     

O2/CO2气氛煤焦的燃烧及其孔隙结构变化

采用热力工况与实际煤粉炉相近的沉降炉实验装置,制备了不同环境气氛下（O₂/N₂及O₂/CO₂气氛）、不同燃尽率的煤焦试样,并采用低温氮吸附仪和扫描电子显微镜测定了其孔隙结构和表面形貌。结果表明,在相同的操作条件下,相同O₂浓度的O₂/CO₂气氛下煤焦的燃烧速率较慢、燃尽率较低,各试样的孔比表面积和比孔容积均较小。两种气氛下燃尽过程孔结构参数（SBET和VBJH）均呈减小趋势,且在孔径变化较明显的区域内（<5 nm）在CO₂气氛下煤焦的孔径分布较小且与煤种相关。SEM图像显示CO₂气氛下的煤焦表面致密,孔隙较少,其定性结果与N₂吸附法的定量测量结果吻合较好。     

O2/CO2气氛煤焦的燃烧及其孔隙结构变化

采用热力工况与实际煤粉炉相近的沉降炉实验装置,制备了不同环境气氛下(O2/N2及O2/CO2气氛)、不同燃尽率的煤焦试样,并采用低温氮吸附仪和扫描电子显微镜测定了其孔隙结构和表面形貌.结果表明,在相同的操作条件下,相同O2浓度的O2/CO2气氛下煤焦的燃烧速率较慢、燃尽率较低,各试样的孔比表面积和比孔容积均较小.两种气氛下燃尽过程孔结构参数(SBET和VBJH)均呈减小趋势,且在孔径变化较明显的区域内(<5 nm)在CO2气氛下煤焦的孔径分布较小且与煤种相关.SEM图像显示CO2气氛下的煤焦表面致密,孔隙较少,其定性结果与N2吸附法的定量测量结果吻合较好.