基于热解活化能判定煤自燃倾向性的新方法

通过Coasts-Redfern积分法计算各阶段的活化能,发现失水、吸氧阶段的活化能不能代表煤的自燃倾向性,热解活化能才最能代表煤的自燃倾向性,热解活化能越大,煤越不易自燃;与Achar微分法计算结果比较,Coasts-Redfern积分法在预测煤自燃倾向性时准确性更高。     

基于氧化热解综合指标的煤自燃倾向性研究

 根据煤自燃倾向性的本质特征,对国内外主要煤自燃倾向性鉴定方法进行了评价,指出不足之处,通过煤氧化热解动力学实验,给出了用100～200℃的吸氧速率指标进行煤自燃倾向性高低评判方法。运用一级化学反应动力学机制,求出活化能,并比较了活化能和吸氧量与实际发火期的相关性分析。最后提出基于吸氧速率和活化能的煤自燃倾向性鉴定综合指标。     

流化床热解试验的褐煤碎裂特性研究

褐煤在流化床热解过程中易受热力和机械力影响而发生碎裂形成粉尘,严重影响褐煤梯级加工利用发展,因而需研究褐煤在热力与机械力交互作用条件下的碎裂特性,以期为其热解、燃烧、气化等煤转化利用技术发展提供数据参考。选取内蒙古的2种褐煤,利用微型流化床热解试验装置,研究粒径、加热温度、升温速率、停留时间以及流化数各因素对褐煤碎裂特性的影响。实验研究表明：褐煤热解破碎后产生半焦的粒级主要分布在原粒级及低一档粒级范围内,颗粒的粒度变化率和粉化率随入料粒径增大而均提高,加热终温升高及升温速率增大则均加剧煤样的碎裂程度,停留时间的延长会使颗粒碎裂程度逐渐增大至粒度稳定,流化数的升高会促进颗粒粉化且对细颗粒生成的影响更明显;在流化床热解中热力、机械力分别是产生粉化的主要作用力以及辅助作用力,褐煤受热力作用下的碎裂形式为外围发生细颗粒的剥落、内部破碎为大块颗粒;通过扫描电镜分析不同温度下的半焦孔隙结构可知,随着挥发分的析出则半焦孔隙结构逐渐发育,最终由于集聚胀力与热应力作用而导致孔隙结构被破坏直至坍塌、碎裂。     

煤自燃倾向性测试方法研究进展与展望

煤层自燃火灾是影响煤矿安全生产最重要的灾害之一。对国内外主要的煤自燃倾向性测试方法进行了统计分类,评述了国内外煤自燃倾向性测试方法的研究现状和目前存在的主要问题,总结了煤自燃倾向性测试的技术手段,对比分析了不同测试方法的特点,最后指出了煤自燃倾向性测试方法研究的发展趋势。     

吸氧法测定煤自燃倾向性中氧气吸附特性研究

基于氧气是自燃发生的必要条件、吸氧法测定煤的自燃倾向性是目前较成熟和理论认同的方法,从吸附时间及吸附温度对不同煤种进行了吸氧量的测定,并分析研究了吸氧法测定煤自燃倾向性中氧气的吸附特性。     

煤的自燃倾向性与煤尘爆炸危险性关系的研究

通过具体例子，分析了煤的自然与煤尘爆炸的关系。     

煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法与应用

煤是一种多孔性固体，对气体具有吸附能力。煤的自燃根本导因在于表面的吸氧，在低温、常压下它对氧的吸附符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程的吸附规律。论述了基于此理论提出的煤自燃倾向性鉴定方法、专用仪器及其应用。     

煤的自燃倾向性及自然发火期与活化能关系的探讨

煤炭自燃是个复杂的物理化学过程,可以从多角度来研究煤的自燃,国内外对煤的自燃从不同的方面进行了研究。文章采用理论分析和实验研究相结合的方法对煤的自然倾向性和自然发火期与活化能之间的关系进行了探讨。活化能可以作为划分煤的自燃倾向性和预测自然发火期的的1个参考指标。     

复采煤层氧化煤的自燃特性研究

针对复采煤层的煤的自然发火现状,分析荆各庄矿的4种不同复采时间的氧化煤自燃特性的差异。采用程序升温-气相色谱联用实验,对比不同复采时间煤样的自燃氧化过程中的特征气体含量变化和自燃倾向性变化。结果表明:4种煤样产生的CO体积分数在170℃前后呈现不同的变化规律;复采时间越长的氧化煤,煤样产生CH_4、C_2H_4、C_2H_6气体的时间越晚;通过对不同煤样交叉点温度和FCC复合指标的综合分析,得出短时间复采的煤样其自燃氧化能力强于长时间复采的煤;在同一种煤的低温段和高温段,自燃倾向性也随着表观活化能在不断变化。     

固体热载体快速热解粉煤提油中试研究

在设计处理能力为10 t/h的固体热载体快速热解粉煤提油半工业试验装置上,以神木烟煤为试验用煤,考察装置的运行特性、热解特性和产物分布等。结果表明：热解煤气中H2 和CH4 含量较高,低位热值可达到11~15 MJ/m 3 。对焦油的馏程分析表明：水上油中低于350 ℃的馏分质量分数达到47.00%,获得的半焦挥发分质量分数低,固定碳质量分数高。     

褐煤自燃倾向测定及其低温氧化反应过程研究

褐煤的自燃是一个缓慢的低温氧化过程,搭建煤自燃倾向测定实验台,采用篮热法测定不同煤种的自燃倾向,求得不同煤自燃的动力学参数,并采用热重和傅里叶红外光谱(FTIR)揭示其低温氧化反应机理,分析褐煤自燃倾向的影响因素。实验发现,水分含量的高低会影响自燃发生的时间,但不影响煤种最终的自燃倾向。褐煤的自燃倾向性是与煤的低温氧化反应性直接联系的:褐煤在低温氧化反应过程中,主要发生烷基侧链断裂,然后氧化反应放热,造成热量的积累。煤中烷基侧链基团含量越高,芳香烃含量越低,其氧化反应性越强,更易发生自燃;煤样比表面积决定了对氧的吸附能力,吸附能力越强,其低温氧化反应性越高,越容易发生自燃。     

煤层气与煤矸石在循环流化床内混烧影响因素的试验研究

针对影响煤层气与煤矸石循环流化床内混合高效燃烧关键因素（混烧比R、二次风率r₂、过量空气系数α）进行试验,研究这3种运行参数对炉内温度场以及燃烧效率的影响.试验结果表明：与纯烧煤矸石相比,采用煤层气/煤矸石混烧可使炉内温度场分布更加均匀,提高燃烧效率.当混烧比R＝0.2时,炉内温度场比较均匀,燃烧效率相对较高;随着r₂的增加,燃烧效率先升高后降低;随着过量空气系数α增大,炉膛密、稀相区的温度均降低,燃烧效率先升高后降低.在本试验条件下,R＝0.2,r₂=0.3,α=1.3综合燃烧效果较好.     

多层流化床含氧水蒸汽活化制备煤基活性炭

为探究多层流化床用于粉状炭化料活化的可行性,采用多层流化床反应器,以大同煤的炭化料为原料,通过含氧水蒸汽活化法制备活性炭,考察操作条件对活性炭的吸附性能、孔结构特性及产率的影响。结果表明,与单层床和3层床相比,双层床活化满足生产高品质活性炭的需求,且能获得较高的活性炭产率。采用在第2层床供入部分氧气的分级供氧方法可提高活性炭的产率,并维持了较高的吸附能力和比表面积。在双层流化床第1层床和第2层床活化温度分别为890 ℃和870 ℃、活化剂中氧体积分数为8.9%、加料速率5 g/min、水碳比1.73的条件下,当第2层床供氧量占总氧量的体积分数为50%时,活性炭的收率达到46%,比表面积为877.1 m2/g,亚甲基蓝吸附值为226 mg/g,碘吸附值为1 025 mg/g,强度为92%,装填密度为334 kg/m3。因此,在双层流化床中采用分级供氧能确保同时实现煤基活性炭制备的高收率和高品质。     

Bifurcation characteristics of coal spontaneous combustion and analysis of critical state of gaseous reaction in a packed bed

The numerical model was presented for the coal combustion in the packed bed. The bifurcation characteristic of the ignition-extinction of solid-phase smoldering and transition to flaming was studied for the packed bed of coal. One of the Frank-Kamenetskii parameter β ₁ was selected as the control parameter. The computed results show that the bifurcation curve is obviously divided into two zones of solid-phase reaction and gasphase reaction, and the total process of ignition-extinction presents twice bifurcation characteristic. Moreover, the vanishing of critical state of ignition-extinction is studied. One of the transition points, ɛ ₂=0.05, is numerically solved for the vanishing of critical state. The larger the value of ɛ ₂ is, the easier the gas-phase can react. However, the combustion temperature will decrease with increasing ɛ ₂. The other transition point α ₂=0.53 is also obtained. With increasing the value of α ₂, the combustion temperature of gas-phase reaction is close to the smoldering temperature of coal. When α ₂ is infinite, the only reaction occurring is the smoldering combustion of solid-phase, and the gas-phase cannot react. Supported by the National Natural Science Foundation(50574049); National Key Technology R&D Pogram of China(2006BAK03B05)     

煤泥循环流化床锅炉燃烧控制与效率在线检测研究

随着节能降耗以及环保要求的提高,对流化床锅炉进行燃烧自控控制和效率在线检测成为大势所趋。为了实现流化床锅炉的燃烧自动控制,提高自控投入率并在线监测锅炉效率情况。本研究针对基于管道输送的75t流化床锅炉,设计了燃烧自动控制系统,实现了锅炉的汽包水位、过热蒸汽温度、过热蒸汽压力、一二次风以及氧量的自动控制,进而采用先进控制技术实现了整体的燃烧自动控制,根据过热蒸汽压力和负荷要求,自动调节煤泥给料以及相关环节。在此基础上,实现了锅炉效率在线计算,可以实时监控锅炉效率以及各部分热损失情况,用于指导锅炉优化运行,达到节能减排和电厂对标管理的要求。     

制焦条件对煤焦燃烧反应性的影响

煤的反应中绝大部分化学能在焦炭反应阶段释放或转化,相关研究中采用多种方法在不同环境条件下制焦以进行后续研究,而煤焦反应性又受热解条件影响很大。为研究制焦条件对煤焦燃烧反应性的影响,本文在不同热解温度下分别采用马弗炉、管式炉和鼓泡床3种方法制焦,利用热重分析法(TGA)比较各焦样的燃烧反应性,并借助化学渗透析出(Chemical Percolation Devolatilization,CPD)模型和单颗粒传热模型,对各条件下煤颗粒的热解进程,如颗粒温度、挥发分析出总量、残余旁链结构份额等随时间变化规律进行了模拟。主要内容包括:①实验结果表明,热解环境温度越高,煤焦着火延迟,燃烧反应性越低,即存在"热失活"现象。而从CPD模型计算结果可以看出,热解温度越高,最终析出的挥发分总量越高(煤样工业分析结果也验证了残留在焦炭中的挥发分物质含量随热解温度升高而减小),且残留在碳网中的旁链结构份额越少,反映出酚羟基、羰基、脂肪侧链等的裂解加剧,减少了焦炭表面反应活性位点数量,可能是导致煤焦"热失活"的主要原因之一。另外,对各焦样的孔隙结构测量表明,热解温度越高,微孔与中大孔的相对比例逐渐减小,大量微...     

煤堆自然发火的试验研究

针对地面煤体自燃的原因和特点，进行了为堆自然发火的模拟试验，根据实验结果论述了煤体自热与自燃进程、温度场等的变化特征。实验研究发现：露天自然煤堆受环境因素影响较大；煤堆内部与表面温度的变化是一个动态的逆向过程，煤体的温升和延燃主要是向上；同一点的温度随时间呈幂指数规律变化，同一时刻不同部位的温度随其距热源的距离呈负指数规律变化。     

流化床燃煤固硫灰渣活性评定方法

在分析流化床燃煤固硫灰渣特性以及活性来源的基础上,提出了改进的熟料胶砂28 d抗压强度比方法来评定固硫灰渣活性.为了验证改进方法的有效性,通过外加石膏和采用不同来源的11种灰渣,试验研究了SO₃含量对体积安定性和胶砂强度测试结果的影响,结果显示,含有固硫灰渣的胶凝材料中SO₃含量超过3.5%时,会出现安定性不良,胶砂强度测试值随着SO₃含量的增加而降低.改进方法以硅酸盐水泥熟料代替硅酸盐水泥,固定胶凝材料中SO₃含量为3.5%,更能真实地反映固硫灰渣的活性.     

循环流化床锅炉的污染物排放与控制探讨

通过对循环流化床燃烧过程的污染物控制原理和实践分析,认为针对新国标GB 13223-2011在准确设计和精心运行的条件下,循环流化床锅炉仍具有低成本污染物控制的优势.循环流化床锅炉的粉尘控制必须采用布袋或电袋除尘器.对于低挥发分以及低氮燃料,只要严格控制床温和过量空气系数,其原始NOx排放基本可以满足小于100mg/m3的限值;对于高挥发分燃料,若床温控制不严或者过量空气系数过高,宜采用非催化选择性还原脱硝.对于低硫燃料,严格控制床温、合理控制石灰石粒度分布、适当提高钙硫比,则能满足新国标的要求;对于高硫燃料,需要采用简易烟气净化的方法.