不同温度时煤热解中HCN／NH3的析出与CFB锅炉中NOx生成的关联性研究

为研究快速热解时煤中HCN／NH3的析出规律与燃用此煤的循环流化床锅炉NOx生成趋势的关联性,一方面在高温沉降炉上,定速率给煤粉在830,880和930℃的温度下热解,分析产物中HCN／NH,的析出规律;另一方面在CFB锅炉上,稳定煤量时调整床温在830,880和930℃下运行,分析烟气中NOx的生成趋势,研究两方面的关联性。研究表明：随着温度的增加,HCN的热解析出量先略微减小后增加,NH,是先增加后减少,煤中不同的氮大量热分解产生HCN／NH,的温度区间不同。随着温度的增加,热解中析出的NOx前驱物与锅炉中生成的NOx均增加。煤样中Nq前驱物的热解析出规律随温度增加的变化会引起CFB锅炉生成NOx的增加,认为燃煤CFB锅炉存在一个NO。转化临界温度。     

超细化煤粉在热解条件下氮的迁移特性试验研究

采用DTG(热重/差热分析仪)和GC-MS(气相色谱质谱联用仪)对鹤岗、铁法、准噶尔煤超细化煤粉进行热解试验,研究试验条件对氮氧化物的前驱物NH3、HCN和NO的影响。结果表明粒径小于20μm的超细煤粉含氮气体的释放量最少,而中等粒径的煤粉(30~40μm)氮化物的排放总量最大,50μm以上粒径煤粉居中;同一煤种不同粒径的煤样在热解过程中HCN的释放规律较为接近,分别在300~600℃温度范围和1000~1200℃温度范围内出现最大析出峰;随升温速率增加含氮气体的产物分布产生滞后现象;煤种对不同粒径范围的煤样含氮气体释放的影响不同,当粒径在0~10μm范围内,热解过程含氮气体释放量不与煤中含氮量成正相关,而在中等粒径范围(30~40μm范围内)则相反。     

煤热解过程中氮分配规律的试验研究

利用热重分析仪对煤的热解过程进行试验研究,考察不同终止温度和试样粒径对烟煤或无烟煤中挥发分氮和焦炭氮转化率的影响.结果发现：碳化程度深的煤热解时,氮更多地保留在煤焦中,反之氮更容易随挥发分析出,形成气态含氮产物;高温有利于氮从煤焦中析出;煤的粒径对挥发分氮析出作用明显,煤粉越细,挥发分氮转化率越高.     

煤粉再燃过程中HCN与NH3的反应机理分析

对煤粉再燃过程,挥发分中HCN与NH3的生成与反应途径进行了详细的分析,探讨了HCN与NH3反应的影响因素,研究了HCN与NH3的反应机理,分析了影响HCN、NH3还原NO的因素及影响规律,总结了HCN与NH3反应过程主要基元反应的反应动力学参数。     

CO_2气氛对烟煤热解过程的影响

采用热重–傅里叶红外联用的方法研究徐州烟煤在Ar、N2和CO2气氛下的热解特性,考察CO2气氛下反应终温和升温速率对其失重和气体析出特性的影响。结果表明,CO2气氛对煤热解的影响主要在高温区,表现为对煤中碳酸盐分解的抑制作用和对煤焦的气化作用。反应终温900℃时,CO2气氛下CH4和C2H6的析出量较Ar和N2气氛下小,而CO析出量较大。CO2气氛下反应终温由700℃上升到1000℃,CH4和C2H6的析出量略有升高,CO析出量显著升高;升温速率提高,CH4、C2H6和CO析出量降低。     

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。     

基于模型化合物的煤中吡啶型氮热解规律试验研究

为了解煤燃烧过程中氮元素迁移规律，选用吡啶作为煤中吡啶型氮元素有机形态的模型化合物，研究其在550℃～1020℃范围内的热解规律。结果表明：吡啶杂环在770℃时开始裂解；在850℃时腈类物质生成量最大，而腈类物质是吡啶氮向氰化氢(HCN)转化过程中的主要中间产物；在950℃以后含氮产物几乎全部以HCN的形式存在。HCN是NOx生成过程中的主要中间产物。     

赋存形态对高碱煤热解过程中Na/K迁移的影响

针对准东煤中由于高含量的碱金属造成电站锅炉在使用过程中的沾污结渣问题,对沙尔湖煤及其洗煤在热解过程中Na/K碱金属的赋存形态和析出特性进行研究。结果表明：低温下水溶态钠向不溶态钠转化,转化量在10%～16%,醋酸溶态钠会挥发至气相,在600℃时基本挥发完全;高温下气相钠主要来自不溶钠,还有部分水溶态钠会向酸溶态钠和气相迁移转化,同时醋酸溶态钠会向酸溶态转化。随热解温度的升高,原煤和水洗煤中水溶态钾逐渐增加,醋酸溶态钾和不溶态钾逐渐减少,盐酸溶态钾含量先增加后减少,在600℃左右达到峰值。     

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。     

煤热解过程中多种挥发分生成特性研究

煤热解气(挥发分)组分对煤后续的热解、气化、燃烧等热化学行为有重要影响。为了测量挥发分成分,选取7种煤,测量其脱挥发分失重特性,利用气相色谱和傅里叶红外烟气分析仪对其中2种烟煤挥发分中的含碳氢、含氮、含硫等多达13种组分进行测量,并分析挥发分中的水分来源,结果表明：挥发分中体积分数最大的5种气体成分是CO、CO₂、H₂O、CH₄、H₂;低温下,挥发分中H₂O的体积分数最大,超过40%;高温下,H₂体积分数最大,超过55%。煤热解气中,水分含量与热解温度、煤种密切相关,水分主要来源于煤中的酚羟基在受热后的缩合反应。     

基于煤热解动力学理论的CO在线监测技术在电厂的应用

针对某电厂制粉系统存在安全监控措施匮乏、磨煤机出口温度过低等问题,提出通过实时在线监测磨煤机本体及一次风管全工况下的CO数值,实现对磨煤机及一次风管的全方位监控,有效地提升了磨煤机的出口温度,达到了节能降耗的效果.     

洗选对煤结构及其热解特性的影响

为了探讨煤炭洗选对煤结构及其热解特性的影响,本文选择贺西煤矿原煤(RC)、精煤(CC)、尾煤(TC)和脱灰煤(DC),利用 X 射线衍射(XRD)及傅里叶红外光谱(FT-IR)分析了洗选前后煤炭的结构变化,通过热重(TG/DTG)实验研究了煤热解特性,并对热解焦微晶结构作出分析。结果表明：煤炭洗选前后主要是灰分变化,对煤炭微晶结构和大分子结构的影响并不明显;从微观角度分析发现洗选造成脂肪富氢程度(Hal/Har)和脂芳氢比降低,特别是化学处理造成脂链上富氢基团(CH3、CH2)的脱落,但对脂链结构没有影响。在煤的热解过程中,灰分的存在降低了煤炭的热解缩聚程度,增加了热解活化能,造成热解特征温度均向高温区推移;并阻碍了煤焦基本晶格单元纵向的热缩聚,抑制了煤焦的石墨化进程。     

双流化床中煤的热解特性试验研究

在双流化床试验台上,对神木煤的热解特性进行了试验研究。结果表明,在试验温度范围内,煤中的碳元素主要汇集于燃烧炉尾气,氢元素主要汇集于热解炉产物中。在热解炉温度450~850℃的范围内,热解产品质量收率随着热解炉温度的升高而上升,热解炉冷效率在550℃达到峰值。试验条件下,热解焦油质量收率在热解温度550℃时达到峰值;热解停留时间对热解焦油的产率影响不大。热解炉煤气各组分体积分数关系为:H2CH4COCO2;随着热解炉温度升高,热解气体热值降低,热解气体产率升高。     

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。     

褐煤和煤矸石混合热解研究

对某煤矿的褐煤和某煤矿煤矸石的混合物按(1:4,2:3,3:2和4:1)的比例进行热解。本实验采用热重分析法(TG)和差示扫描量热法(DSC)。将试样分别在同一条件下进行试验,气氛为氮气,升温速率为10℃/min,压力为0.055 MPa,反应终止温度为1000℃。通过对试验结果分析,研究分析混合比对试样热解的影响,并得到最佳混合比。     

氧化性气氛下煤热解脱硫的实验研究

在氧化性气氛中采用固定床反应系统对合山原煤进行了热解脱硫效果考察。主要考察了热解温度、热解时间对煤中挥发分和硫变化的影响。结果发现:随热解温度的升高,挥发分的损失量增加,而半焦的含硫量呈现先是升高而后下降的变化趋势;随热解时间的延长,挥发分的损失量增加,而半焦的含硫量呈现先是下降而后升高的变化趋势。