油页岩和半焦着火特性实验研究

在热重分析仪、固定床和流化床实验台上对油页岩和半焦的着火特性进行了实验研究。在固定床和流化床实验中,根据排放气体(CO,CO2)和床温的变化曲线判断着火温度,结果表明：随着粒径的增大,油页岩和半焦的热重着火温度和流化床一次投料着火温度逐渐增大;固定床实验测得的着火温度比其他技术低,对于流化床一次投料实验,半焦的着火温度在很大程度上取决于投料温度,不同的实验技术对着火机理有很大影响,油页岩固定床实验和流化床间断给料实验为均相着火,流化床一次给料实验油页岩着火机理逐渐向非均相着火过渡;利用热爆炸理论对不同实验条件导致的着火温度不同进行了理论分析,当无量纲换热系数y从0.4167变化到2.0时,无量纲着火温度qg从0.059 9变化到0.067 32。     

流化床内油页岩半焦燃烧过程孔隙特性分析

在自行设计搭建的小型流化床试验台上进行吉林桦甸、汪清的油页岩半焦燃烧试验,得到不同工况下的灰样,在Gemini 2380快速比表面积分析仪上测得灰样吸附等温线,采用BJH法计算孔分布。根据测试结果, 分析了半焦种类、流化床温、半焦粒径、流化风速、加料量等因素对半焦孔隙结构的影响,并对灰样进行电镜扫描和分形分析。结果发现,半焦原样的孔隙结构已经非常发达,燃烧过程中半焦的孔体积整体呈逐渐减小的趋势;较低的燃烧温度更有利于形成发达的孔结构;不同种类半焦的孔分布曲线差别较大;一次加料量影响孔隙生成的进程,但不会改变灰样的最终孔隙结构;较大风速和较小半焦粒径,都容易破坏孔结构。     

油页岩半焦燃烧特性的研究

采用热分析法对油页岩半焦燃烧特性进行了实验研究，并讨论了干馏度和升温速率对半焦燃烧过程的影响。干馏度影响失重初析温度和低温段燃烧历程，而对高温段燃烧影响不大；不同升温速率下的燃烧TG陆线表明，升温速率低有利于颗粒的燃尽；而不同升温速率下的燃烧DTG陆线表明，升温速率高，颗粒失重速度快；半焦着火温度随着挥发分含量的降低而明显升高，但升温速率对半焦着火温度影响不大。为保证半焦通过循环床炉膛能一次燃尽，建议适当减小半焦颗粒直径和延长颗粒在炉内的停留时间。最后采用二元一次线性回归法求出了半焦燃烧动力学参数，计算结果可供数值仿真和工程设计参考。     

油页岩半焦和烟煤在流化床内燃烧过程研究

试验在流化床中以不同的半焦和烟煤进行。燃烧速率是通过烟气中的CO和CO2的浓度确定的。测试4种模型,但只有两种很好地描述了全部被测的燃烧速率。温度和颗粒尺寸对燃烧速率和速率控制步骤(化学或扩散)得以确定。对于小颗粒试样,反应速率常数的温度依赖性是通过阿累尼乌斯方程提供的表面活化能和指前因子确定和表示的。试验扩展到更多的试样品种和尺寸并且反应速率常数的温度依赖性被分析,结果表明在1073 K以下燃烧时为化学控制燃烧,并未达到扩散控制。     

采用绝对反应速率理论研究油页岩半焦与玉米秸秆混烧反应机制

在Pyris-1 TGA热重分析仪上进行了桦甸油页岩半焦和当地玉米秸秆不同掺混比例的燃烧实验,对各样品的混烧反应机制进行了理论研究.基于TG-DTG燃烧失重曲线,整个燃烧过程可分为燃烧低温段、过渡段、高温段3个阶段.不同燃烧段中样品的燃烧释放性指数随着玉米秸秆掺入比例的增加呈现增大趋势,结果表明燃烧低温段的燃烧释放性指数为最大.应用绝对反应速率理论,对各样品不同燃烧段的活化焓和活化熵进行计算.结果表明随着玉米秸秆掺入比例的增加,各样品过渡段和高温段的活化焓值均高于低温段;各样品的熵值在3个燃烧阶段依次降低.综合各燃烧特性参数,发现随着玉米秸秆掺入比例的增加,燃烧反应加剧,燃烧反应段前移,明显改善桦甸油页岩半焦的燃烧特性.     

油页岩及其半焦混合燃料燃烧特性试验研究

用热重-红外联用仪对油页岩及其半焦混合物的燃烧特性进行了动态分析,考察了掺混比例以及升温速率对燃烧的影响,得到了温度范围为30～850℃,在20,50和80℃/min三种不同升温速下的燃烧特性曲线。油页岩及其半焦混合物的整个燃烧过程分为燃烧低温段(着火温度Ti～500℃)、过渡段(500～680℃)和燃烧高温段(680～850℃)3个阶段。随着掺混油页岩比例的增大,混合物着火温度随挥发份含量的增加而明显降低。升温速率越高,所需要的温度和热量越大,峰温移向更高的温度。同时利用傅里叶变换红外光谱仪对燃烧生成气体进行了实时分析。采用二元一次线性回归法得到混合物燃烧反应动力学参数。在低温段活化能和频率因子随着升温速率的增加而降低,而在高温段则随着升温速率的增加而增大。计算结果为油页岩及其半焦混合物的有效开发和经济利用提供了理论基础。     

油页岩流化床燃烧污染物排放特性

在小型热态流化床燃烧实验台上进行了桦甸油页岩的燃烧污染物排放特性实验研究,得到了床温、油页岩颗粒粒度、Ca/S摩尔比、过量空气系数对油页岩流化床燃烧过程中SO2、NO、NO2等污染物排放特性的影响,实验结果表明：在床温为800~950℃、Ca/S摩尔比为5~7、过量空气系数为1.4,油页岩颗粒粒度适宜时各种污染物排放量相对最低,流化床在此工况下运行最合理。然而,流化床的常规运行温度虽然对SO2排放控制有利,但却不利于NOx污染物的排放控制;随着Ca/S摩尔比的增加各种污染物排放量明显下降;随过量空气系数的增加,各种污染物排放量开始均有所增加,而后逐渐下降。     

垃圾与煤流化床混烧及其排放特性

系统地分析了流化床垃圾焚烧炉技术特点,包括锅炉的结构特点、焚烧污染物控制、以及垃圾和煤流化床混烧技术优势.垃圾和煤混烧可有效地抑制和减少二噁英的生成和排放.对1台300 t/d垃圾和煤混烧的流化床锅炉的排放特性进行了测试和分析,试验结果表明,垃圾和煤流化床混烧后污染物排放可以达到国家标准要求.     

油页岩流化床连续燃烧的氮转化特性研究

在半工业化流化床实验台上,进行了低热值、高灰分油页岩的燃烧实验,通过对床温以及分离器出口烟气成分(包括O2、H2O、CO2、NO和N2O)的测量,详细分析在稳定连续的燃烧状态下,床温分布以及气体产物的生成规律,床温和分离器出口O2浓度对N2O和NO排放量的影响,着重对N2O和NO的氮转化特性进行了研究。实验结果表明,随床温升高,NO和N2O排放量逐渐降低,NO和N2O随着烟气中氧浓度增加而显著增加。对N2O和NO的主要气相生成反应和分解反应进行机理分析,得出NO重要分解反应的产物之一为N2O,NO和NO2是生成N2O的关键反应物;另外,油页岩中所含CaO对N2O还原反应具有一定的催化作用。床温和氧化自由基团对反应速率有重要影响,结果表明,床温达到850℃以上运行时可使氮氧化物总转化率保持在较低水平,过量空气系数不能过高是保持N2O和NO排放量低的运行条件。     

废塑料与煤流化床混烧试验研究

通过废塑料与煤在1 MW大型流化床焚烧炉试验台上混烧试验,研究了焚烧废塑料 时的燃烧效率及SO2、NOx、Dioxins、HCl等污染物排放,分析了废塑料流化床单独焚烧的可 行性,并根据试验结果对焚烧炉的设计和运行提出建议。     

油页岩流化床锅炉选型

该文从油页岩在国家能源发展中的地位开始,论述了油页岩与煤的燃烧学特征和区别,介绍了油页岩的地质分类、油页岩在流化床内的燃烧特征,根据在３５ｔ／ｈ以下油页岩流化床锅炉的实践和对６５ｔ／ｈ（目前国内最大容量）油页岩流化床锅炉的考察,提出了燃用油页岩的流化床锅炉选型方面的一些需要注意的问题和建议。表２参４     

石化污泥与煤流化床混烧NOx的排放特性

在一座热输入量为0.2MW的循环流化床试验台上进行了石化污泥与煤的混烧试验,重点考察了质量掺混比、空气过剩系数、二次风率、Ca/S摩尔比、床温等因素对NOx排放浓度的影响。试验结果表明,随着质量掺混比的增大,NOx的排放浓度呈下降趋势;随着空气过剩系数的增加,NOx的排放浓度呈上升趋势;在空气过剩系数保持不变的条件下,随着二次风率的增加,NOx的排放浓度下降;脱硫剂石灰石的添加会促进NOx的生成,且NOx的排放浓度随着Ca/S摩尔比的增大而显著上升;随着床层温度的升高,NOx的排放浓度也呈增加趋势。由于循环流化床低温和分级燃烧对NOx的抑制作用,各试验工况NOx排放浓度均较低,满足国家排放标准。     

流化床横向波动特性实验研究

大型循环流化床锅炉在低负荷运行时存在床压横向波动的现象。为了分析气固流化床横向波动的产生机理及影响因素,搭建可加载横向扰动的冷态鼓泡流化床实验装置,通过调速电机和连杆机构带动流化床本体产生横向周期运动,使气固两相流系统在受迫状态下产生横向波动,探究在不同扰动频率和流化风速下床压波动特性。实验结果表明:流化风速为0.72 m/s,无横向扰动时,床层压力和风室压力存在频率相同且相位一致的压力波动;随着扰动频率的提高,床层压力波动幅度明显增加,但是当扰动频率超过1.13 Hz后,压力波动出现下降趋势,说明此时扰动频率在气固流态化系统波动的固有频率处,床压波动幅度达到最大值;实验结果与固有频率机理模型计算结果吻合较好;风速降低到最小流化风速以下,由于布风均匀性差,床层两侧压力波动特性出现明显差异。本文研究结果对循环流化床锅炉布风系统设计和一次风量控制具有一定的参考价值。     

油页岩流化床燃烧N2O排放特性的试验研究

分析了流化床燃烧过程中N2O的生成与分解机理.为了验证N2O的生成与分解过程及其排放的主要影响因素,在小型热态流化床实验台上进行了油页岩燃烧N2O的排放特性试验,分别对过量空气系数、二次风率、循环倍率、床温等因素对N2O排放的影响规律进行了研究.试验结果表明:降低过量空气系数和二次风率以及提高循环倍率可以有效降低N2O的排放量;在床温为850℃左右时N2O排放量最高,当提高和降低床温时N2O排放量均能得到有效控制.     

循环流化床垃圾焚烧炉混烧羊毛脂废料试验研究

以生活垃圾和煤混烧的400 t/d循环流化床垃圾焚烧锅炉为依托,对某大型生物医药公司的羊毛脂废料进行混烧的工业试验,了解混烧该废料对垃圾焚烧炉燃烧稳定性、炉膛温度、锅炉尾部常规污染物排放及飞灰含碳量的影响,以研究羊毛脂废料代替燃煤作为垃圾发电辅助燃料的可行性。试验表明,随着羊毛脂废料掺混量的增加,煤的添加量随之下降,烟气中的烟尘浓度,CO和SO2含量以及飞灰含碳量均有所下降;NO含量随掺混量的增加而增加,N2O随掺混量的增加而减少;HCl含量受掺混量影响不明显。随床温升高NO排放增加,CO排放下降,SO2和HCl浓度基本不变。试验表明循环流化床垃圾焚烧锅炉对羊毛脂废料具有良好的适应性。     

油页岩循环流化床锅炉大型化的研究

以桦甸油页岩物理特性和燃烧特性为基础，确定了大型油页岩循环流化床锅炉的设计原则：采用下排气中温旋风分离器Ⅱ型布置自然循环方式和可靠的防磨技术与自脱硫技术；确定循环倍率为6、流化床热态运行风速为5－6m/s、密相区燃烧份额约为0．5－0．6、风帽小孔气流速度为50－60m/s；床下热烟气发生器点火并辅助以床上油枪点火；设置流化床冷渣器。提出420t/h超高压油页岩循环流化床锅炉的方案并给出详细的结构与技术数据。     

劣质煤掺混城市生活污泥混烧特性的实验研究

采用热重分析法研究了污泥掺混比、煤粒径大小对劣质煤掺混城市生活污泥燃烧特性的影响,并对混烧动力学参数进行了计算分析。结果表明:当污泥掺混比较小时,混烧性能得到改善,各特征参数提高。煤粒径减小导致挥发分析出提前,最大失重速率增加且对应温度降低。污泥掺混比增加,活化能和频率因子均减小;煤粒径减小,活化能减小,频率因子增大。     

油页岩干馏残渣和稻草混烧动力学解析

基于Pyris-1 TGA分析仪,开展了桦甸油页岩干馏残渣和稻草混烧试验研究,建立了分布活化能模型(DAEM法),研究混合物混烧动力学反应机理。结果表明,基于TG-DTG曲线,随着稻草掺入,DTG曲线呈现向低温区迁移的趋势,并且低温段曲线峰值高,挥发分释放剧烈,改善了干馏残渣燃烧特性。应用DAEM模型,解析了混合物燃烧动力学。结果表明,随着反应进行,活化能呈上升趋势,与TG-DTG曲线变化规律一致。     

半焦循环流化床高氧气浓度燃烧气体污染物排放特性试验研究

在1MW循环流化床富氧燃烧中试装置上,以煤热解后的半焦为燃料,进行了空气燃烧和高氧气浓度(50%O_2)/再循环烟气(recycle flue gas,RFG)燃烧试验,考察了在炉膛平均温度为900℃时不同燃烧气氛对热解半焦燃烧特性和排放特性的影响。试验结果表明:半焦可在高氧气浓度O_2/RFG气氛下稳定燃烧,并且从空气燃烧向高氧气浓度O_2/RFG燃烧切换时,中试装置运行平稳。与空气燃烧工况相比,50%O_2/RFG燃烧工况下,工况稳定运行期间尾部CO_2干基浓度平均值可达到90%以上;半焦的燃烧特性得到了改善,CO排放和飞灰含碳量降低,燃烧效率升高;NO排放约为空气下的1/2,再循环NO被还原是减少的主要原因,但N_2O排放略高,与NO排放量级相同;无脱硫情况下,半焦灰自脱硫效率降低,从而导致SO_2排放较高,约是空气的2倍。