Fe_2O_3/CaO复合催化剂对低阶煤催化热解行为的影响

为了实现低阶煤的分级分质高效利用,采用Fe_2O_3/CaO作为复合催化剂,以子长禾草沟煤矿和大同矿区的煤样为研究对象,采用热重分析研究了不同添加量时,Fe_2O_3/CaO复合催化剂对子长煤和大同煤热解行为的影响,并从动力学角度和煤热解产物气相组分变化方面探讨了催化热解机理。结果表明:Fe_2O_3/CaO复合催化剂的加入对煤的热解有催化作用,对不同煤种的催化效果不同,加入催化剂后,煤催化热解的活化能降低,随着催化剂的加入,各段温度范围显著降低,使反应更加容易进行。同时热解气相组分也发生了明显的变化,促进了挥发分的逸出,使得煤的裂解和缩聚等反应更容易进行。过量Fe_2O_3/CaO复合催化剂的加入会对煤的热解有抑制作用,加入质量分数5%的Fe_2O_3/CaO催化效果最好。     

非定温热分析法在煤粉燃烧动力学研究中的应用

利用热重分析仪对煤粉进行了热失重实验研究,并获得了相应的热重特性曲线。采用单个扫描速率的Coats-Redfern法、多重扫描速率的FWO法和Starink法3种典型的热分析方法求取了各样品的动力学参数。采用热重分析仪对煤粉颗粒燃烧特性实验分析表明,样品燃烧活化能随升温速率的增大而下降,并且同一升温速率下样品的活化能随反应进行而不断减小,在反应将结束时略有增加;应采用单重升温速率法和多重升温速率法相结合来分析煤粉的燃烧机理。     

Fe_2O_3-NiO-TiN体系的初期烧结动力学

利用高温真空热膨胀仪,采用恒升温速率法研究了升温速率和纳米TiN添加量对NiFe_2O_4陶瓷基惰性阳极材料初期烧结行为的影响。结果表明,较低的升温速率可以促进烧结的致密化;纳米TiN可以降低Fe_2O_3-NiO体系的烧结颈温度,加快体系的致密化过程,TiN添加量为1%时,试样的线收缩率最大;TiN可以使得Fe_2O_3-NiO体系的初期烧结机制由晶界扩散转变为体积扩散,同时也可以降低体系的烧结活化能,在TiN的添加量为1%时,体系的烧结活化能从未添加时的446.3kJ/mol降低到了217.4kJ/mol。     

CO_(2)抑制高硫煤自燃的实验研究北大核心

为了研究CO_(2)对高硫煤自燃的抑制特性,选取阳泉高硫无烟煤,进行不同比例φ(O_(2))/φ(CO_(2))气氛下的热重分析实验,从燃烧特性、放热性及活化能角度探究CO_(2)对高硫煤自燃过程的影响。结果表明:随着CO_(2)体积分数增加,高硫煤燃烧的3个阶段温度范围呈"滞后性",放热量和放热速率逐渐减小;着火温度、燃烧温度、最大失重温度随着CO_(2)的增大而增加,CO_(2)抑制了高硫无烟煤燃烧的过程,在惰性气氛下,高硫煤的燃烧性降低,燃烧所需的能量变大。从燃烧性、放热性的降低和活化能的提高,揭示了CO_(2)对高硫无烟煤自燃过程中的抑制性。     

湖泊底泥燃烧特性及其热动力学分析

湖泊底泥为沉积于湖泊水体底部的黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物,因其含有较高的SiO_2、Al_2O_3等成陶成分和一定的CaO、MgO、K_2O、Na_2O等助熔成分以及部分有机物,可作为焙烧陶粒或其他烧结制品原料进行资源化利用。本文选用湖北黄石某湖泊底泥,测定其烧失量和有机质含量,采用XRF、ICP-OES和XRD研究其物化特性,并用同步热分析-质谱联用仪(TG-DSC-MS)进行热分析,对结果进行热动力学计算。结果表明:湖泊底泥的主要成分为石英、方解石、镁方解石、云母等矿物质;其中,SiO_2含量为52.3%,Al_2O_3含量为14.41%,Fe_2O_3含量为6.89%,S含量为0.39%,P含量为0.13%,以及极少量的重金属,烧失量为14.19%,有机物含量为10.86%。湖泊底泥燃烧过程中气体释放主要发生在120～750℃阶段,主要气体有CO_2、H_2O、NO、NO_2等,不同升温速率对湖泊底泥燃烧过程无明显影响;湖泊底泥的燃烧失重过程可以分为两个阶段,利用Coats-Redfern法的一级反应模型能够很好地描述湖泊底泥的燃烧过程,在第一阶段湖泊底泥活化能约为22.00kJ/mol,可为湖泊底泥烧结制品控制反应历程和研究固化机理提供参考。     

CO_2/H_2O气化反应作用下煤恒温富氧燃烧特性

利用自制恒温热分析系统研究了不同气氛中(O_2/N2,O_2/CO_2和O_2/H2O_/CO_2)煤粉在温度(800~1 200℃)和氧气体积分数(2%~21%)范围内的燃烧行为,主要关注CO_2/H2O_气化反应作用下的燃烧特性。结果表明:在800℃时,大同烟煤在O_2/N_2中相对O_2/CO_2较快的燃烧速率主要源于N_2和CO_2物性的差异。温度升高到1 000℃进而到1 200℃,CO_2气化反应影响增强,大同煤在O_2/CO_2中整体反应速率逐步接近并超过O_2/N_2中的燃烧速率。但是当氧气体积分数超过10%后,气化反应影响减弱,大同煤在O_2/CO_2中的反应速率又逐渐落后于O_2/N_2中。因为H_2O比热和氧扩散能力介于N_2和CO_2之间,在气化反应作用之前,大同煤在O_2/CO_2/H_2O中的燃烧速率低于O_2/N_2而高于O_2/CO_2。在2%氧气体积分数下,温度的升高强化了CO_2/H_2O协同气化的影响,使得大同煤在O_2/H_2O/CO_2中的整体反应速率始终要高于O_2/CO_2中;但是氧气体积分数增加到10%后,协同气化作用减弱,导致大同煤在3种气氛中的反应过程较为接近。与大同烟煤相比,阳泉无烟煤在气化反应作用下的整体反应速率增幅更加明显,说明气化对高阶煤反应过程改善可能更为显著。     

新疆菱镁矿基本性能及合成MgO-CaO-Fe_2O_3砂

以新疆和静菱镁矿为原料,研究了该菱镁矿的基本性能,添加CaO和Fe_2O_3,采用一步烧结法制备MgO-CaO-Fe_2O_3合成砂,分析了合成砂的化学、矿物组成及显微结构特征。结果表明,不同外观性状的菱镁矿石中元素Ca、Fe、Al和Si赋存状态不同,但CaO含量均较高(1.08%),SiO2含量均极低(0.25%),为高钙低硅菱镁矿。在成型压力100 MPa、焙烧温度1 600℃、保温时间为3 h条件下,制备的MgO-CaO-Fe_2O_3合成砂综合性能最好,合成砂颗粒体积密度为3.42 g/m~3,吸水率为0.7%,物化指标满足并优于YB/T 101-2018标准要求。合成砂中MgO晶体多为圆形或椭圆形粒状,晶粒尺寸20~60μm,晶体间均匀分布2CaO·Fe_2O_3结合相,杂质SiO2主要以3CaO·SiO2形式聚集嵌布于结合相中,Al2O3以4CaO·Al2O3·Fe_2O_3形式均匀分布于结合相中。     

细煤粉燃烧特性的热分析研究

 采用热天平研究了细化鹤岗煤样的燃烧特性,分析了粒度、升温速率和氧气浓度对细化煤粉燃烧特性的影响。结果表明：在氧气充足,较慢的升温速率,粒度低于60μm的条件下,小粒度煤粉的燃尽性能优于大粒度煤粉,并且粒度的增加可使细煤粉的综合燃烧特性变差;升温速率的提高可使细煤粉的最大失重速率增大,最大失重速率对应的温度升高,有利于改善细煤粉的燃尽性能和综合燃烧特性;氧气浓度低于20％时,氧气浓度的增大可以改善细煤粉的燃尽特性和综合燃烧特性。     

金属氧化物对劣质煤掺混生活污泥混烧特性的影响

采用热重分析方法研究了金属氧化物对劣质煤掺混生活污泥燃烧特性和动力学特性的影响。实验结果表明:随着金属氧化物的添加,混合试样失重TG曲线及失重率DTG曲线向低温区移动;对固定碳燃烧阶段的表观活化能的计算结果表明,随着金属氧化物的添加,各单独试样及混合试样的表观活化能减小,频率因子增大。     

超细煤粉着火特性的热重分析

采用热重法,分析了粒度、升温速率和氧气浓度对超细煤粉着火特性和燃烧特性的影响.实验结果表明,减小煤粉粒度,增大氧气浓度有利于降低煤粉着火温度,增大煤粉的燃烧速率,提高超细煤粉燃烧性能.升温速率对煤粉的燃烧特性也有影响,随着升温速率的提高超细煤粉的着火温度升高,最大失重速率增大,最大失重速率对应的温度升高.     

含钛高炉渣的综合利用

提出了钒钛磁铁矿钠化还原实现铁、钒、钛一歩分离的新技术;研究表明：碳酸钠对钒钛磁铁矿铁、钒、钛一歩分离效果较好,在有足量碳酸钠存在时,三氧化二钒即使在还原性气氛下也能转变为可溶性的钒酸钠,增加碳酸钠用量,钒钛磁铁矿的金属化率及钒转化率均随之升高;提高反应温度,金属化率升高,钒转化率略有降低;在煤粉添加量15%、碳酸钠添加量24%、还原温度1100℃时,钠化还原-浸出-磁选工艺可实现铁、钒、钛的有效分离,得到铁粉、浸钒液和钛渣三种产物,铁、钒、钛的收率分别为95%、85%、52%;使用碳酸钙替换部分碳酸钠,仍可实现还原过程中铁与钒的同时转化,但相应的转化率随碳酸钙的增加而降低。     

钒钛磁铁矿铁、钒、钛一步分离试验

提出了钒钛磁铁矿钠化还原实现铁、钒、钛一歩分离的新技术;研究表明：碳酸钠对钒钛磁铁矿铁、钒、钛一歩分离效果较好,在有足量碳酸钠存在时,三氧化二钒即使在还原性气氛下也能转变为可溶性的钒酸钠,增加碳酸钠用量,钒钛磁铁矿的金属化率及钒转化率均随之升高;提高反应温度,金属化率升高,钒转化率略有降低;在煤粉添加量15%、碳酸钠添加量24%、还原温度1100℃时,钠化还原-浸出-磁选工艺可实现铁、钒、钛的有效分离,得到铁粉、浸钒液和钛渣三种产物,铁、钒、钛的收率分别为95%、85%、52%;使用碳酸钙替换部分碳酸钠,仍可实现还原过程中铁与钒的同时转化,但相应的转化率随碳酸钙的增加而降低。     

不同燃烧压力下煤粉富氧燃烧特性试验研究

为了研究不同燃烧压力下煤粉的富氧燃烧特性及烟气成分,运用加压固定床燃烧反应试验系统对不同燃烧压力下的煤粉进行了富氧燃烧试验,结果表明：随着燃烧压力的增大,燃烧中心的温度也随之增大,当燃烧压力大于3.0 MPa时燃烧中心的最高温度不再明显增大,维持在750 ℃左右;随着燃烧压力的增大,煤粉的着火时间不断缩短,煤粉的燃尽时间先减小后增加,当燃烧压力大于3.0 MPa时,煤粉的着火时间与燃尽时间随着压力的增大不再发生明显的变化;随着煤粉的燃烧,O₂浓度先下降后上升,最后达到进气浓度,当燃烧压力大于3.0 MPa时,O₂浓度在前3 min内的降速较快,说明在此工况下的煤粉燃烧剧烈;CO₂浓度先下降后上升再下降达到进气浓度;CO浓度先上升后下降,随着燃烧压力的增加,燃烧过程中产生的CO浓度降低。     

生物质/烟煤粉体燃料在空气分级燃烧下NO排放特性研究

为了对小型生物质/煤粉工业锅炉低氮燃烧提供理论指导,采用两段式滴管炉试验系统模拟粉体工业锅炉热态环境,研究了生物质与煤在不同配风燃烧方式下的NO排放特性,考察了掺混生物质种类、生物质质量掺混比、配风比、过量空气系数等因素对NO排放量、燃料氮转化率以及对燃烧效率的影响。结果表明:在分级配风和单级供风条件下,煤粉掺烧生物质粉都有助于降低燃料氮向NO的转化率。相对于单级供风,分级配风可以降低燃料氮向NO的转化率,且存在NO排放最低的最佳配风比。但分级配风对燃料燃尽有负面影响,分级配风对粉煤燃尽的影响程度要大于对生物质粉的影响程度。对于分级配风和单级供风,增加过量空气系数有助于各种燃料的燃尽,但各燃料氮转化率均随过量空气系数的增加而上升。     

燃烧煤粉颗粒的粒度速度测量方法

基于煤粉火焰辐射特性,提出了蓝色背光照明成像的方法,可以避免或减少火焰自发光的影响,直接获得单个固体煤颗粒的静态或动态影像。采用单帧长曝光的测量方法,从煤粉颗粒的运动轨迹中同时获得燃烧中煤颗粒的粒度和速度。在基于Mc Kenna燃烧器的平面火焰携带流燃烧器系统中,用工业相机对煤粉燃烧进行实验研究,并获得了燃烧器出口不同距离处燃煤颗粒的粒度和速度信息。紧邻出口的粒径测量结果与送入给料器前的煤样筛分粒度范围相符,粒度和速度随高度变化的趋势也证明了该方法的可行性。该方法的提出为煤粉燃烧过程的可视化测量研究奠定了基础。     

几种氯化物对高炉喷吹用煤粉燃烧性能的影响

为了提高高炉喷吹煤粉的燃烧率,分析了Ca Cl2,Mg Cl2,Na Cl和Fe Cl3添加剂对高炉喷吹用煤粉燃烧性能的影响,得到各物质添加量对煤粉燃烧率的影响规律。结果表明,适量的Ca Cl2,Mg Cl2,Na Cl和Fe Cl3均能改善高炉喷吹用煤的燃烧性能。当Ca Cl2和Mg Cl2添加量小于1%、Fe Cl3添加量小于2%时,煤粉燃烧率分别随Ca Cl2,Mg Cl2和Fe Cl3添加量的增加而提高;继续增加各物质的添加量,煤粉燃烧率均下降;煤粉燃烧率随Na Cl添加量的增加而提高。与原煤燃烧后产生的未燃煤粉相比,加入氯化物添加剂后高炉喷吹用煤的未燃煤粉颗粒均变得不规则,且粒度明显减小。综合考虑,高炉喷吹用煤粉中Ca Cl2和Mg Cl2适宜的添加比例均为1%,Fe Cl3适宜的比例为2%,Na Cl的添加比例应小于1%。为改善高炉喷吹用煤粉的燃烧性能,4种氯化物添加剂优的先选用顺序为Fe Cl3,Ca Cl2,Mg Cl2和Na Cl。     

超临界锅炉劣质无烟煤燃烧NO x 释放特性的数值模拟

针对600 MW超临界W火焰锅炉,通过数值模拟的方法研究了煤粉浓度和燃烬风对劣质无烟煤燃烧NO x 释放特性的影响。结果表明,NO x 主要在煤粉燃烧前期距一次风喷口2~4 m处大量生成,选择合适的煤粉浓度,炉内NO x 最大值可下降16.5%;与常规浓度相比,高浓度煤粉燃烧可有效降低炉膛出口NO x 排放;燃烬风对炉内各物质含量及NO x 的生成影响显著,燃烬风率由6%增加到15%,炉膛出口NO x 排放量由756.0 mg/m 3 下降到502.9 mg/m 3。     

硝酸铁对贫瘦煤燃烧反应的动力学影响

采用热重法考察了硝酸铁对贫瘦煤燃烧性能的影响,分析试样的TG/DTG/DTA曲线,观察硝酸铁对贫瘦煤着火点温度、最大燃烧速率点温度和燃烬点温度的影响,并计算得出硝酸铁对贫瘦煤燃烧反应的活化能E、频率因子A及反应级数n的影响.结果显示,添加硝酸铁使贫瘦煤的着火点温度、最大燃烧速率点温度和燃烬点温度都明显下降,最大燃烧速率也显著提高,添加3%的硝酸铁（质量分数）可以使贫瘦煤燃烧反应的活化能降低71 kJ/mol,频率因子和反应级数都有明显的下降,燃烧特性指数P也显示,添加硝酸铁使贫瘦煤更容易着火且增强了其燃烧的稳定性.     

高炉喷吹用大淑村矿无烟煤粒度的优化研究

煤粉粒度对高炉喷吹的经济性影响很大,煤粉粒度小,燃烧率高,但磨煤能耗大.以大淑村矿无烟煤为研究对象,系统地研究了煤粉粒度与喷吹性能的关系.结果表明,样品粒度越细,煤粉的均匀度越好,越有利于煤粉的燃烧.但当粒度降低到一定程度后,煤粉的燃烧率增加幅度不明显,煤粉的流动性能出现先增后降的现象.综合考虑燃烧率与磨煤成本的因素,该煤的细度可控制在小于74μm的含量大于60%.