煤焦特性及其N_2O生成影响因素的实验研究

在流化床上进行了两种煤的热解及焦炭的燃烧实验,研究了煤种、粒径、热解条件对煤焦性质及Ｎ２Ｏ转化率的影响。研究结果表明：除粒径外,煤种和热解条件都对煤焦中Ｎ的Ｎ２Ｏ转化率有明显影响。     

煤焦的微观结构对N2O的生成与分解特性的影响

选取５种煤焦，在一个小型循环流床上进行燃烧，研究Ｎ２Ｏ的生成，并就这几种煤焦对Ｎ２Ｏ的分解特性进行了实验，用液氮吸附法对５种煤焦的微观结构进行了分析，就Ｎ２Ｏ在煤焦内部的扩散机理、煤焦的微观特性对煤焦燃烧生成Ｎ２Ｏ或分解Ｎ２Ｏ的特性的影响进行了分析和讨论。     

煤粉再燃煤焦异相还原NOx的影响因素分析

煤粉再燃烧技术是低NOx燃烧技术中正在发展的较有前途的一种方法。本文从再燃烧降低NOx原理分析人手，分析了煤种、煤颗粒粒径、热解条件、反应条件、煤中金属氧化物等因素对煤焦异相还原NOx的影响及规律，为进一步研究提供参考。     

再燃烧条件下煤焦结构其对NO还原的影响

在携带流反应装置中测量了再燃条件下煤粉在高温烟气环境中迅速热解时的质量损失,通过扫描电镜观察和分析了煤焦的显微结构;分析了煤种、热解温度、热解气氛和煤粉粒径等因素对煤粉热解特性的影响;探讨了煤焦形成条件对NO还原的影响.结果表明,随着煤的挥发分含量增加,煤的质量损失份额和煤焦还原NO的能力增加;热解温度升高,将导致煤焦还原NO能力下降;在一次燃烧区空气过量系数SR1＝1.0～1.2范围内,煤粉质量损失变化不大.     

煤的加压热解试验研究

运用热分析仪器研究固体热分解特性和反应动力学是目前较为流行的方法。本文在自制的加压热重分析仪上，研究了在惰性气体（Ｎ２）环境下，压力（１０１ｋＰａ～１３１７ｋＰａ）对煤的热解过程的影响规律，测得了不同压力下煤粒挥发份的析出过程，以及煤粒粒径对煤热解时挥发份析出过程的影响。同时，在前人的基础上得出了煤加压热解动力学方程，并以此建立了加压煤热解模型。利用该模型进行了分析计算，其计算结果与实验结果符合得很好。     

再燃烧条件下煤粉热解过程中C、H、N释放特性

在携带流反应装置中研究了再燃条件下煤粉的热解特性,测量了煤粉在高温烟气环境中热解时的质量损失和煤中C、H、N等主要元素的释放份额,分析了煤种、热解温度、热解气氛和煤粉粒径等因素对煤中主要元素释放的影响。结果表明,在实验条件下,煤中H析出份额远大于C、N和煤的质量损失份额,C、N析出份额与煤的质量损失份额基本相同,随煤挥发分含量增加、热解环境温度升高和煤粉颗粒粒径减小,C、H、N释放份额增加,煤焦中H,C值下降。     

煤焦燃烧NO释放规律研究

用单颗粒模型研究了煤焦燃烧时焦碳氮转变成ＮＯ的过程。模型中考虑了炭粒内部和外部温度和组分浓度的变化,在源项的处理上采用了简单的化学反应动力学机理模型。应用有限差分法对温度和组分浓度方程进行了离散化,并用Ｇａｎｓｓ－Ｓｅｉｄｅｌ迭代法对所得到的离散方程求解。计算结果表明,颗粒粒径、环境ＮＯ和Ｏ２浓度对焦碳燃烧过程中ＮＯ形成及还原都有重要的影响。     

流化煤燃烧中氮氧化物的生成机理

在一个流化床反应器和一个固定床反应器中研究了流化床煤燃烧中Ｎ２Ｏ及ＮＯｘ生成的机理。发现流化床煤燃烧中Ｎ２Ｏ和ＮＯｘ主要来自于煤中的氮，即挥发分氮和焦炭氮，部分ＮＯｘ来自于空气中的Ｎ２。     

燃煤流化床中N2O及NOx排放特性的试验研究

在一直径为１００ｍｍ的小型燃煤流化床反应器中试验研究了床温、过量空气系数和煤种对Ｎ２Ｏ及ＮＯｘ排放特性的影响。结果表明，随床温增加，Ｎ２Ｏ排放量减小，而ＮＯｘ排放量增加。降低过量空气系数能同时减少Ｎ２Ｏ和ＮＯｘ的排放量；且过量空气系数对Ｎ２Ｏ排放的影响与煤种有关。燃用含氮量高的煤，Ｎ２Ｏ和ＮＯｘ的排放量也高。燃料氮转化为Ｎ２Ｏ、ＮＯｘ的转换率与煤种有关，其中最主要的是挥发份含量。     

煤的挥发份组分对NOx和SOx排放的影响

在煤的燃烧过程中，ＮＯＸ和ＳＯＸ的形成大部分来源于挥发份的燃烧。对于不同的煤种，其挥发份的含量和组分是不同的。本文专门研究了煤的挥发份在富氧燃烧条件下，不同挥发份组分对ＮＯＸ和ＳＯＸ形成与排放的影响。通过基于化学反应动力学机理的模型计算发现，在不同组分的挥发份燃烧过程中，ＮＯＸ和ＳＯＸ的形成规律相似，但在煤的含氮量和含硫量相同的条件下，ＮＯＸ和ＳＯＸ的排放量受挥发份组分的影响较大，其排放量与燃料的     

循环流化床煤燃烧过程中N_2O_NOx的排放研究

在一个循环流化床热态试验台上,研究了煤燃烧过程中氮氧化物（ＮＯｘ和Ｎ２Ｏ）的生成过程,测试了其沿床层高度方向的浓度变化。试验发现,沿炉膛向上,Ｎ２Ｏ浓度不断增加而ＮＯｘ迅速减少,在炉膛出口处Ｎ２Ｏ达到最大值,且排放量远大于ＢＦＢ。作者对其原因进行了分析,同时研究了运行参数对Ｎ２Ｏ及ＮＯｘ排放的影响。     

煤质特性对快速热解中HCN释放的影响

在管式半携带半固定床反应器中，在600—1000℃范围内对6种煤质各异的原煤进行了快速热解HCN释放的研究．结果表明，热解温度、煤的灰分和氢含量对HCN的释放具有很大的影响，而煤氮向HCN的转化并不依赖于煤的含氮量．随着热解温度的升高，煤氮向HCN的转化率显著提高．原煤中氢含量越高，煤氮向HCN的转化率越高，说明热解过程中煤的供氢能力是决定HCN释放的重要因素．原煤中灰分越多，则煤氮向HCN的转化率越低，说明煤灰能够抑制HCN的生成或者能够促进HCN的分解．对原煤添加NaCl、CaCO3和二茂铁Fe(C5H5)2的热解研究表明，Na和Ca对于HCN释放的影响不明显，而Fe则显著降低了HCN的释放．     

煤热解的孔隙结构特性

在同热解时间与相同粒度,不同热解终温的实验条件下,利用马弗炉热解龙坪煤获得煤焦试样;用N2气体吸附/脱附方法进行实验研究。实验结果表明:在此实验条件下,不同热解终温下煤焦颗粒试样大体上均是Ⅱ型等温线(或包含Ⅱ型等温线);煤焦的孔径较小,主要是微孔与小孔,且含有少量的中孔及大孔。在热解终温不断提高的实验条件下,孔的结构及种类变得复杂多样化,孔的比表面积及孔容积总体上呈现增加上升的趋势,表明提高热解终温有助于龙坪煤的热解。     

制焦条件对稻秆与大同烟煤共气化特性影响的实验研究

在自行设计搭建的气化实验装置上进行不同制焦条件下稻焦-大同烟煤焦的混合焦样气化特性实验。对比不同工况下气化特性曲线发现:在本实验工况下,稻-煤焦样经机械掺混后的气化特性优于相同工况下浸渍混合后的气化特性;混合后制焦所得焦样气化特性优于先制焦后混合处理所得焦样的气化特性;煤和稻焦热解温度对混焦的气化特性影响不同,热解温度对生物质焦以及随后气化特性的影响大于对煤焦的影响;无论是稻焦还是煤焦,热解时间对混焦的气化特性影响均不明显。通过上述热解条件对稻-煤气化特性的影响,为煤与生物质共气化的工业应用提供指导。     

氧对宜宾煤中燃料氮迁移特性的影响

利用X射线光电子能谱，研究了宜宾煤与煤焦中氮的形态，探讨了氧对煤中燃料氮迁移规律的影响．制焦气氛为高纯氩气中的惰性热解和氧／氩混合气氛．制焦温度为700℃和900℃．结果表明，煤焦中氮官能团的存在形式受温度控制，与气氛无关，但是温度和氧量对各官能团量的变化都有影响．氧的参与造成热解时燃料氮迁移规律的改变，这种改变随温度的升高愈加明显．有氧存在时，焦中氮的总含量随温度的升高迅速减少．实验结果分析说明，煤焦N-X中氧的来源是煤本身结合的燃料氧，而热解气氛中氧的参与不会造成N-6和N-Q转变为吡啶酮和N-X．各种氮官能团形式随温度的升高都有不同程度的减少，惰性热解条件下的各官能团相互转化现象在有氧存在时不明显．     

不同种类生物质热解残焦的CO_2气化研究

在常压固定床反应器中,以不同种类生物质热解残焦为原料进行CO_2气化制取CO研究,并与煤焦的CO_2气化效果进行对比。实验在气化温度700~1000℃条件下进行,研究热解残焦制备温度、生物质热解残焦种类、气化温度对气化产气中CO浓度、热解残焦转化率的影响。研究结果表明:制备温度为550℃的生物质热解残焦的气化效果优于600℃时;生物质热解残焦的气化效果明显优于煤焦,且垃圾焦气化效果最佳;污泥焦、垃圾焦、秸秆焦的最佳气化温度为900℃,煤焦的最佳气化温度为1000℃。     

流化床煤燃烧中氮氧化物的生成机理

在一个流化床反应器和一个固定床反应器中研究了流化床煤燃烧中Ｎ２Ｏ及ＮＯｘ生成的机理。发现流化床煤燃烧中Ｎ２Ｏ和ＮＯｘ主要来自于煤中的氮,即挥发分氮和焦炭氮．部分ＮＯｘ来自于空气中的Ｎ２．挥发分氮主要以两种形式ＨＣＮ和ＮＨ３均相反应生成Ｎ２Ｏ和ＮＯｘ;焦炭氮则以多种多相反应方式生成Ｎ２Ｏ和ＮＯｘＮ２Ｏ与ＮＯｘ的消减机理有很大的区别。Ｎ２Ｏ主要通过为氢原子和氧原子的还原的反应、床层中各种固态物质的催化还原及自身的热分解而减少。ＮＯｘ则通过在固态物质催化下与ＣＯ、Ｈ２、ＮＨ３和焦炭的反应而减少。     

石灰石脱硫对流化床中N2O排放的影响

在鼓泡流化床装置及固定床反应器上研究了床温、Ｃａ／Ｓ值对Ｎ２Ｏ、ＮＯｘ排放浓度的影响，ＳＯ２浓度与Ｎ２Ｏ、ＮＯｘ浓度之间的关系以及石灰石对Ｎ２Ｏ的催化分解作用，并对Ｎ２Ｏ及ＮＯｘ浓度变化机理进行了讨论。     

煤种及热解条件对煤焦脱除烟气汞的影响

在固定床汞吸附机理研究试验台上,利用X射线光电子能谱仪和Autosorb-1-C吸附仪研究了煤种、热解温度及热解时间对煤焦汞吸附特性的影响.结果表明：煤种是影响煤焦吸附气态汞的重要因素,在相同制取条件下,褐煤焦的汞脱除效率达90%以上,明显高于烟煤焦不到40%的汞脱除效率.在热解时间不变的条件下,随着热解终温的升高,汞脱除效率明显提高,穿透率下降;在热解终温不变的条件下,随着热解时间的延长,汞脱除效率先提高后降低,当热解时间为30min时,汞脱除效率最高.     

热解焦对生物质焦油催化裂解的影响

在小型固定床反应器上,以甲苯为模型化合物对生物质焦油在热解焦上的催化裂解反应进行了研究。重点考察了裂解温度、热解焦粒径尺寸、气相停留时间和水蒸气的流量对焦油的转化率和裂解气成分的影响。结果表明,高温条件下,热解焦对甲苯的裂解具有明显的催化作用。850℃时,所用的两种热解焦对甲苯的转化率分别达到了92.7%和97.0%,同时发现,较小粒径的热解焦和较长的气相停留时间更有利于甲苯的深度裂解。另外,随着水蒸气流量的增加,甲苯的转化率和气体中CO的产率均增大,但当蒸汽甲苯比(S/T)超过6.1时,继续增加水蒸气的流量,甲苯转化率并无明显地提高。