挥发分氮和焦炭氮对N2O生成的相对贡献的研究方法--对"原煤/焦炭分别燃烧实验法"的研讨

结合多项实验结果 ,通过实例计算和论证分析 ,论述了“原煤 /焦炭分别燃烧实验”方法在实验和计算方面的缺陷 ,指出了焦炭燃烧实验温度应与焦炭制备的温度一致 ,焦炭的制备与燃烧实验应在同一台装置中进行。证明了煤氮转化率与焦炭氮转化率的差值不能作为挥发分氮的转化率 ;在煤中氮的 90 %以上分布于焦炭的情况下 ,煤燃烧过程中形成的焦炭 ,其氮的转化量和转化率都大于煤热解制成的焦炭。通过原煤热解制备的焦炭不能代表煤燃烧过程中形成的焦炭。     

神府煤加压热解特性及热解动力学分析

煤的加压气化是煤清洁利用的关键,作为气化反应的初始阶段,煤热解特性对煤气化过程有着重要的意义.为了深入了解煤的加压热解机制,该文采用加压热重分析仪研究了我国的一种典型烟煤--神府煤在不同压力下的热解失重特性,采用挥发分释放综合特性指数(D)与非等温法,结合不同的扩散机制函数分析了神府煤加压热解动力学机制.研究发现神府煤的热解主要包括煤样的干燥脱水、挥发分的析出以及大分子焦油的二次裂解;加压对神府煤的热解过程有明显的影响,热解压力小范围的升高(＜0.8MPa)有利于挥发分的析出,然而过高的压力不利于挥发分的快速析出,挥发分释放综合特性指数可很好地表征神府煤加压热解过程中挥发分的析出特性.热动力学分析表明,三维球扩散模型比较适合神府煤的加压热解机制,低温段活化能随热解压力增大先增大后减小,但明显高于高温段热解活化能.     

含孔隙结构变化的煤热解模型

建立了一个包含孔隙结构变化的煤热解模型,模型考虑了热解时的化学反应、分形孔隙扩散和煤粉颗粒孔隙结构的变化,能同时预测挥发分的生成和孔隙结构变化。实验验证模型的正确性之后,应用模型研究了官能团含量、粒径和终温对热解的影响。结果表明,官能团含量高的煤种在热解时发生更大的膨胀和收缩。随着粒径的增大,挥发分产量下降,煤粉颗粒的膨胀和收缩减小。粒径对烟煤和无烟煤最终煤焦孔隙的影响规律相反。随着热解终温的上升,挥发分产量上升,颗粒的膨胀先增大后略微减小,最终煤焦的孔隙参数先增大后减小。     

麦秆热解过程中氮迁移特性的试验研究

在氩气气氛下，利用热重-傅里叶红外光谱联用技术研究麦秆热解过程中含氮气体NH3、HCN、NO及HNCO等的析出及分布特性。揭示生物质挥发分中含氮化合物的主要存在形态和转化率。结果表明：热解条件影响生物质燃料氮的析出分布。升温速率提高，NH3及HCN的析出总量减少，但NO及HNCO的析出总量呈增加趋势；麦秆粒径增加，热解产生的含氮气体的析出量减小。NH3所占份额增加明显，HCN/NH3质量比减小。粒径越小，HNCO及NO在含氮气体中所占份额越大；热解终温升高，NH3及HCN的析出量增加，HNCO及NO的析出量减小。低温热解，残留在焦中的氮含量较高。     

挥发分氮和焦炭氮对N2O生成的 相对贡献的研究方法

结合多项实验结果,通过实例计算和论证分析,论述了“原煤/焦炭分别燃烧实验”方法在实验和计算方面的缺陷,指出了焦炭燃烧实验温度应与焦炭制备的温度一致,焦炭的制备与燃烧实验应在同一台装置中进行。证明了煤氮转化率与焦炭氮转化率的差值不能作为挥发分氮的转化率;在煤中氮的90%以上分布于焦炭的情况下,煤燃烧过程中形成的焦炭,其氮的转化量和转化率都大于煤热解制成的焦炭。通过原煤热解制备的焦炭不能代表煤燃烧过程中形成的焦炭。     

再燃烧条件下煤焦还原NO特性的研究

在携带流反应装置中,研究了不同煤焦制备和反应条件下煤焦异相还原NO的特性,分析了煤种、热解条件(热解温度、煤粉热解时粒径和热解气氛)和反应条件(煤焦还原NO时的反应温度、环境气氛)等因素对煤焦还原NO特性的影响。结果表明,挥发分含量较高的煤种,其煤焦对NO的还原能力较强;热解温度的提高导致生成煤焦还原NO能力下降;小粒径煤粉热解生成的煤焦较大粒径煤粒热解生成的煤焦对NO的还原率高;煤粉在一次燃烧区过量空气系数为1.0~1.2的烟气气氛中热解时,生成的煤焦对NO的还原能力无明显差别;参与反应的煤焦颗粒周围烟气气氛对煤焦还原NO的影响较大,在SR1为0.9~1.3范围内,NO还原效率呈现两头高中间低的特性,且当SR1=1.1时,NO还原率最低;在高温氧化性气氛中,随反应温度的提高,煤焦还原NO的效率增加。     

低挥发分煤燃烧特性及NO_x生成规律的试验研究

利用热天平对低挥发分煤的燃烧过程进行了研究,确定了低挥发分煤的燃烧特性。采用固定床反应器,系统研究低挥发分煤的NOx释放规律。试验结果表明:低挥发分煤的着火温度较高,可燃性较差,稳燃和燃尽性能尚可。随着温度的升高,低挥发分煤的NOx转化率随之降低;对于低挥发分煤而言,存在一个最佳粒径,在此粒径下煤种的NOx转化率最小,不同煤种的最佳煤粉粒径各不相同;当氧浓度增大时,煤种的NOx转化率也相应增加。试验结果与实际锅炉燃烧情况比较吻合,对于锅炉燃烧过程中NOx的控制有一定的参考意义。     

准东煤热解过程离子交换型Ca的行为特征及其对煤焦反应性的影响

离子交换型Ca是准东煤中主要的原位催化介质,基于Ca的挥发特性、煤焦结构的变化以及Ca的赋存形态等特征,并结合煤焦反应性分布全面分析Ca的行为特征及对煤焦反应性的影响。结果表明:离子交换型Ca的挥发程度随热解温度的升高逐渐增强;热解后煤焦中Ca组分浓度随热解温度升高而逐渐增大,但煤焦反应性与其浓度并不存在完全对应关系,应同时考虑Ca分散性的影响;拉曼分析表明在600~700℃温度区间,Ca会改善煤焦结构特征而进一步提高煤焦反应性,而在800~1000℃较高热解温度下,Ca对煤焦结构只有轻微影响;Ca-Char化学分馏前后的反应性和Ca含量对比分析证明离子可交换型Ca经热解后主要转化为一种稳定且具有较强催化活性的赋存形式。实验结果将为后续催化气化研究提供参考。     

热解温度对神府煤热解与气化特性的影响

采用大容量加压热重分析仪研究了不同热解温度(500, 650, 800 和1 000 ℃)与压力(常压、3 MPa)下神府煤的热解特性,同时采用傅里叶红外光谱仪、比表面积分析仪等分析仪器对所得煤焦的物化特性进行了详细分析。发现高温有利于挥发分的析出,使得煤焦产量快速降低;同时煤焦内C元素的含量快速增加而H含量逐渐减少,同时煤焦内有机官能团的红外吸收也明显减少;煤焦的孔隙表面积和孔容随热解终温的升高先增大后减小,在800 ℃(常压)和650 ℃ (3MPa)取得最小值。热解温度和压力对煤焦的气化活性也有显著的影响。采用常压热重分析仪在1000 ℃下分析了煤焦的CO2等温气化特性。常压热解焦的CO2等温气化活性随温度升高而降低,而加压热解得到的焦有不同的趋势,说明压力和温度对煤粉热解和气化的影响有一定交互作用。     

关于挥发分氮和焦炭氮对N2O生成的相对贡献的研究方法——“原煤／焦炭分别燃

在煤的流化床燃烧过程中,煤中氮将分成挥发分氮和焦炭氮两部分,二者对Ｎ２Ｏ的生成均有一定贡献。“原煤／焦炭分别燃烧实验”是研究挥发分氮和焦炭氮相对贡献的方法之一。本文结合多项实验结果,通过实例计算和论证分析,论述了该方法在实验和计算方面的缺陷,指出了焦炭燃烧实验温度与焦炭制备的温度一致,焦炭的制备与燃烧实验应在同一台装置中进行。证明了煤氮转化率与焦炭氮转化率的差值不能作为挥发分氮的转化率;在煤中氮的     

水煤浆挥发分再燃对NO还原的影响

为了解水煤浆再燃过程中均相还原反应效果的影响因素,在固定床反应器上,利用合成烟气模拟再燃区环境,对不同煤种的水煤浆,在不同的浓度、再燃区温度、氧气浓度、颗粒粒径对挥发分再燃效果的影响进行了研究。实验结果显示：挥发分的再燃效果随着水煤浆浓度的降低而升高,随着煤阶的降低而增加。另外,挥发分含量相同,含氮量高的再燃效果要好一些。再燃区反应温度的升高有益于水煤浆挥发分的释放以及再燃反应。挥发分作为再燃燃料时,再燃区烟气含氧量的影响最大,再燃效果随含氧量的增加而降低。制浆原煤粒径的大小对挥发分再燃的效果有所影响,随粒径的减少再燃效果略有增加。     

煤粉浓度对HCN与NH3析出特性的影响

为探索煤粉浓度对含氮化合物生成与转化过程的影响机理,以连续给粉的一维沉降炉试验台为依托,在不同煤种、粒径和炉温下,对不同煤粉浓度下HCN与NH3的析出浓度进行了测试,并对HCN与NH3析出量与NOx转化率及燃尽率之间的关系进行了分析。试验结果表明：挥发分越高,煤粉粒径越小,HCN、NH3析出浓度越大。细颗粒煤粉更容易在高浓度下析出NH3,在低浓度下析出HCN,而粗颗粒煤粉情况正好相反。炉温越高,HCN析出量越低,NH3析出量越高,炉温700℃是HCN与NH3析出浓度发生显著变化的转折温度。在煤粉燃烧过程中,含氮化合物主要以HCN的形式析出。NOx转化率主要取决于NH3/HCN析出浓度比,煤粉的燃尽程度主要与HCN的析出特性有关。高浓度煤粉燃烧非常有利于抑制含氮化合物向NOx的转化。     

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。     

再燃过程再燃煤粉燃料C释放特性的试验研究

再燃煤粉中C是重要的NO还原剂，也是煤中主要可燃质，其释放特性是影响NO还原效率及再燃煤粉燃尽的关键因素。在携带炉煤粉再燃试验过程中采集了不同实验条件下的煤焦样，对采集样品的元素构成进行了测定。对不同煤粉细度、再燃燃料比和再燃区氧量下再燃煤粉燃料C的释放规律进行了分析；以燃料H作为挥发分的示踪物，对挥发分C与煤焦C的释放时段进行了对比分析；研究了燃料C释放与NO还原效率间的关系。试验与分析结果表明，在0．2s以前，挥发分的释放与煤焦的氧化和气化是同步进行的，因而挥发分C的释放与煤焦C的释放也是同步进行的；0．4s时，挥发分释放完全，以后，燃料C主要以煤焦C的形式释放；再燃燃料比与氧量的改变主要影响0．2s后煤焦C的释放；煤粉细度对挥发分C与煤焦C的释放均有影响，对于一定量的煤粉，其煤焦的氧化与气化速率与煤粉粒径的平方成反比关系，细化再燃煤粉，不仅有利于煤粉的燃尽，还有利于提高NO的还原效率。     

煤粉低NO_x燃烧技术的机理研究

煤粉燃烧过程中NOx的排放主要来自于燃料氮的转化,如使燃料氮更多地向N2转化即可减少NOx的排放。因此,在燃烧初期,保证一个足够的热解阶段,在燃烧器上部保留一段还原区,挥发分和煤焦的交互作用以及深度空气分级燃烧与低NOx燃烧器的组合等,均有利于把NOx排放降低到较低水平。     

粒度和升温速率对低热值煤样热解的影响研究

利用热重法研究了低热值煤在不同粒度和不同升温速率下的热解特性;获得了不同粒度和不同升温速率下热解特性参数,通过动力学分析得到三维扩散模型可以很好反映升温速率的煤样的热解过程,而二级化学反应可以反映不同粒度的热解情况,通过对模型求解得出煤样的活化能与频率因子。     

煤粉粒度对煤粉燃烧NOx排放特性影响的试验研究

利用一维热态实验炉分别对不同粒度煤粉燃烧时，NOx排放特性随煤种、过量空气系数、温度的变化规律进行了研究。研究结果表明：NOx的排放浓度与煤粉粒度存在一个煤粉粒度临界值，当煤粉粒度小于临界值时，随煤粉粒度的减小，NOx的排放浓度减小；当煤粉粒度大于临界值时，随煤粉粒度的减小，NOx的排放浓度增大；煤粉超细化后，褐煤、烟煤的NOx的排放浓度明显减少，贫煤、无烟煤则变化不大。     

生物质与煤混合热解特性的研究

采用热重分析法(TGA)对几种常见天然生物质(麦秆、棉秆和杨木屑)、两种不同变质程度的煤以及两者混合物的热解特性进行了研究。试验升温速度5℃/min,终温850℃。结果表明:生物质热解温度低,热解速度快,而煤相对热解速度慢,热解温度高,随煤变质程度提高,TG曲线向高温区移动,热解温度升高,最终失重率减小,试验无烟煤和烟煤的最终失重率分别为17%和30.07%。生物质与煤混合热解时,总体热解特性分阶段呈现生物质和煤的热解特征,但从实际微分曲线与按比例折算后的曲线比较结果看,400℃之前,生物质对煤的热解影响不明显,在400℃之后,生物质的加入对煤的热解产生抑制作用,煤的热解速率降低,煤的挥发分越低,抑制作用越强。