生物质与煤混烧的热重-红外试验研究

利用TG-FTIR对生物质、煤及其混合物的燃烧过程及燃烧产物进行分析,研究了生物质添加比例、升温速率、氧气浓度对燃烧过程的影响。结果表明,生物质的加入可以有效改善样品的燃烧性能,提高样品的燃尽性能。提高生物质添加比例,可以降低燃烧气态产物中CO与CO₂的比例,提高燃料利用率。提高升温速率和氧气浓度,可以提高生物质与煤混合物的燃烧速度,缩短燃烧时间,改善生物质与煤混合物的燃烧性能,有利于燃烧反应的进行;同时,燃烧气态产物中CO所占比例逐渐减小,CO₂所占比例逐渐增大,提高了燃料的燃尽率。     

生物质代替优质煤与石煤混合热解特性研究

利用热重分析仪对石煤与2种生物质的混合物进行混合共热解的实验研究。结果发现高碱金属含量的存在使得玉米秸秆对石煤热解的促进效果好于锯末;升温速率为20℃/min时,混合物中石煤热解所需的活化能最低,其中玉米秸秆-石煤混合热解所需活化能低于锯末-石煤;生物质与石煤的混合比例为3:7时,石煤的热解速率最快。     

内蒙古地区煤矸石与玉米秸秆混合燃烧特性

利用热重-热差同步热分析仪,对内蒙古地区煤矸石和玉米秸秆进行混合燃烧试验,研究了试样中不同含量玉米秸秆对燃烧特性的影响,利用Coats-Redfern积分方程对其动力学特性进行分析。结果表明:随着玉米秸秆含量增加,试样总失重率和最大失重率均呈现增大的趋势,固定碳燃烧峰呈现降低并向低温方向移动的趋势,着火温度和最大失重温度均呈现先降低后升高的趋势,相同温度下转化率更大;掺烧适当比例玉米秸秆能降低试样活化能,改善综合燃烧特性。     

生物质型煤制备参数优化及燃烧污染物释放特征

民用固体燃料低效燃烧产生了大量污染物。根据我国经济发展水平和各地现实情况,消费适合农村和乡镇的清洁固体燃料是减少面源大气污染物排放的有效途径。用无烟煤分别与不同比例的生物质(小麦、玉米和水稻)秸秆混合、压制成型,制备民用固体燃料,通过正交试验研究优化无烟煤-秸秆生物质型煤的冷压成型工艺参数,并在典型的民用灶具上对生物质型煤的燃烧热效率和主要污染物排放因子进行了测试和分析。结果表明,在生物质质量分数20%、粒度上限1 mm、成型压力25 MPa、粘结剂质量分数10%等优化的制备工艺参数下,制得生物质型煤的抗压强度最高,达到15.98 kN/个,对应的落下强度值为99.87%;秸秆生物质型煤热效率增加了81%～137%,PM_(2.5)的排放因子降低了90%～98%,CO的排放因子降低了48%～92%,NO_2和SO_2以及PM_(2.5)颗粒物中有毒元素As、Se、Pb的排放因子也大幅度降低。生物质和无烟煤混合燃烧的协同作用是节能减排的重要原因,生物质的加入,降低了型煤的热解温度、着火点和燃烬温度,其热解气体助燃无烟煤颗粒、燃烬后体积收缩且多孔又为无烟煤的进一步燃烧提供了发达的气体通道,利于氧气与固相充分接触、燃烧,热效率提高,污染物的排放降低。     

生物质与煤混烧燃烧特性参数研究

应用TG-DTG热重分析方法研究分析煤与生物质的混合燃烧过程,考查了生物质占比、O2浓度、升温速率对煤与生物质混合燃烧特性参数的影响。结果表明,生物质掺入煤中可以改良原煤的燃烧性能,增加生物质占比、O2浓度、升温速率都可以改善煤的着火性能、燃尽性能及综合燃烧性能,有助于燃烧的进行。     

复合阻化剂抑制煤自燃的热重动力学实验研究

为研究聚丙烯酸钠-花青素复合阻化剂对煤自燃的阻化效果,选用褐煤和长焰煤制备阻化煤样,并与原煤和常规阻化剂CaCl_2溶液处理的煤样进行对比。首先通过煤自燃倾向性氧化动力学测试实验对比原煤煤样与阻化后煤样的70℃出口氧浓度与交叉点温度(CPT)。其次开展热重动力学实验,选取特征温度点进行分析,并基于4种升温速率下煤氧化自燃过程3个阶段的热重数据,利用Starink模型等转化率法求解动力学参数。结果表明:聚丙烯酸钠-花青素复合阻化剂对褐煤及长焰煤自燃过程起到持续抑制作用,阻化后煤样自燃氧化动力学判定指数I大幅下降,高温下阻化效果显著优于CaCl_2溶液,具有较好的温度适应性。阻化煤样自燃过程的低温氧化阶段、吸氧增重阶段及着火阶段的表观活化能值均相应提高,煤氧复合放热反应活性大幅降低。     

Fe2O3对生物质焦燃烧特性的影响

利用热重分析天平,通过对不同Fe2O3含量的生物质焦样品的燃烧特性曲线分析,研究了Fe2O3对生物质焦燃烧性能的影响,考察了不同Fe2O3含量的生物质焦样品的着火温度、最大反应速率和燃烬温度等燃烧特性参数。结果表明:Fe2O3添加量为0.5%时,对生物质焦的燃烧起促进作用;Fe2O3含量高于0.5%时,对生物质焦的燃烧可起到抑制作用。     

延长烟煤与玉米秸秆共热解实验研究

为研究内在碱(土)金属对煤炭、生物质共热解过程的影响,对原料进行酸洗脱灰处理,探索内在碱（土）金属对共热解的影响作用机理。在热重分析仪中对玉米秸秆（CS）,延长烟煤(SM)单独以及两者混合共热解的热解特性进行研究。实验结果表明,两者在共热解过程中发生了协同作用。对玉米秸秆,延长烟煤进行酸洗脱灰分处理,考察两者内在碱（土）金属对混合共热解的影响。采用Coats-Redfern法对玉米秸秆,延长烟煤以及两者共热解过程的主要阶段用一级动力学反应过程进行描述,计算其动力学参数。对比酸洗玉米秸秆（DECS）与延长烟煤,酸洗延长烟煤(DESM)与玉米秸秆的共热解实验,酸洗后的共热解过程中,其活化能增加,指前因子下降,证明了生物质中的碱(土)金属对共热解过程起到了催化作用。     

烟煤与农业废弃物共热解特性研究

为研究烟煤与农业废弃物共热解特性,采用热重分析仪和固定床反应器对烟煤和玉米秸秆、玉米芯混合物进行共热解对比实验。结果表明:热解温度由200℃升高至400℃时,煤样失重率逐渐增大,TG曲线明显下降,外推起始失重温度409.59℃。共热解生成的气体中H2和CO2的产率明显高于ZC3原煤单独热解,少量玉米秸秆的加入促进了煤的热解。并且高于玉米秸秆单独热解时的加权理论值。煤与玉米芯混合物共热解过程中的协同效应使气体产率增大,焦油产率降低。     

不同煤阶煤自燃特性的实验研究

为了研究不同煤阶煤的自燃特性,以HM褐煤、ZX长焰煤、DHS气煤、DL瘦煤、ZLS无烟煤为研究对象,利用程序升温仪和热重分析仪,对5种煤样进行气态产物、热效应和动力学特征进行分析。实验结果表明:低温氧化阶段,CO、CO_2生成量和初始产生温度随着变质程度的降低而显著增强;低温阶段放热强度的顺序依次为HM褐煤ZX长焰煤金塔气煤ZLS无烟煤DL瘦煤,活化能的顺序为HM褐煤ZX长焰煤金塔气煤ZLS无烟煤DL瘦煤,活化能随着煤变质程度的增大而显著增加,这主要是ZLS无烟煤由于含硫铁矿较高(3%),其低温阶段放热强度和活化能高于DL瘦煤。     

湘西地区特种煤热重试验研究

为合理开发湘西地区煤炭资源,采用热重分析仪和配煤技术对该地区具有代表性的煤种进行了燃烧性能评价和动力学参数分析.研究结果表明:随着煤的干燥无灰基Vdaf含量的增加,煤的动力学表观活化能E呈下降趋势,煤的燃烧性能顺序为:三湘(SX)>凯里(KL)>顺发(SF)>半坡(BP).配煤优化了单种煤的燃烧性能:半坡煤分别与三湘、顺发、凯里以50%比例配合,表观活化能E降低了15.9%,3.48%和21.26%,燃烧特性指数P提高了19.4%,7.46%和11.94%;降低了半坡煤的着火温度和燃烬温度,顺发、凯利煤的最大燃烧速率分别提高了10.1%和33.4%.     

硫对长焰煤自燃过程影响的试验研究

为研究硫对煤自燃过程的影响,以典型义马长焰煤为例,采用氧化动力学方法,测定了不同FeS_2含量混合煤的自燃倾向性、煤自燃分段升温产物特性,分析了不同阶段FeS_2对煤氧化的作用,并从煤基元反应的角度解释了硫对煤自燃过程升温产物特性的影响。研究结果表明:低温阶段,FeS_2阻碍煤的氧化,且与添加量呈正相关;加速阶段,促进煤的氧化,且随添加量增加呈先增大后减小的变化趋势,并得出硫对长焰煤自燃倾向性影响的临界值为5%。FeS_2混合煤与水和氧气发生的化学放热反应,激发了基元反应,促进CO、CO_2、C_xH_y等原始赋存气体的脱附和活性基团氧化自反应气体的生成,且生成量与速率均大于原煤。     

生物质型煤的工业性试验

以陕西神木烟煤、焦作无烟煤以及玉米秸秆为主要原料,添加有机-无机复合粘结剂,加工成生物质型煤样品,并在4 t/h的链条炉上进行试烧.结果表明,烟煤型煤和无烟煤型煤燃烧的烟尘排放量分别比国家允许的排放标准降低了69％和76.85％; SO2排放量分别比国家允许的排放标准降低了96.6％和95.5％;炉渣中可燃物比原煤燃烧分别降低了7.63％和16.67％,飞灰中可燃物比原煤燃烧降低了19.04％,足以说明该生物质型煤具有良好的节能环保效果.     

浸水对煤氧化活化能和热效应的影响

为了研究浸水对煤自燃的影响,选取不同变质程度的煤样,制备相同含水率的原煤和浸水煤样进行红外光谱和热重实验。对比分析红外光谱,发现浸水煤的活性基团增多,氧化活性高于原煤。应用TG曲线,基于判定煤自燃难易的着火活化能理论,研究了原煤和浸水煤在氧化自燃过程中的活化能变化,结果表明浸水煤的失水活化能增加到原煤的1. 01～1. 29倍,说明在受热条件下浸水煤中的水分更难蒸发出来;浸水煤的着火活化降低为原煤的0. 51～0. 89,说明浸水煤干燥后更容易发生自燃;浸水前后煤的燃烧活化能基本不变,说明浸水过程不影响煤的燃烧阶段。通过DSC曲线,分析了原煤和浸水煤在氧化自燃过程中的热效应变化,发现浸水煤的氧化放热量升高至原煤的1. 04～1. 59倍,从热量变化的角度说明浸水煤更容易自燃。     

遗煤二次氧化宏微观特征参数变化及动力学研究北大核心

为了探究采空区遗煤二次氧化自燃特性,利用红外光谱仪和同步热分析仪等测试对比了原煤与氧化煤二次氧化过程中宏观参数与微观参数变化特性,并计算了二次氧化过程的反应动力学参数。结果表明:氧化煤中取代苯、-C=C-、-CH_(3)、-CH_(2)-、-CH_(3)/-CH_(2)-、-C=O、-COOH等基团的含量增大,而-CH、-OH、自由基浓度、g因子、线宽则显著减小;相较于原煤,遗煤二次氧化过程中有着更小的特征温度和吸热量,有着更大的放热量、质量损失速率、综合燃烧系数;原煤和氧化煤的燃烧过程虽然均符合一级反应,但氧化煤有着更小的活化能;整体而言,氧化煤有着更强的自燃倾向性和自燃危险性。     

低阶煤与秸秆共热解产物特性研究

利用管式热解炉对低阶煤与秸秆的共热解特性进行了研究,配置不同比例的煤与秸秆的混合物,考察N_2下不同比例混合物对其热解产物分布的影响,利用热分析仪对煤与秸秆共热解的活化能进行了计算。试验结果表明,低阶煤与秸秆混合物共热解可以降低反应的活化能,并促进了挥发分的生成,二者共热解存在协同作用。     

浸水过程对长焰煤自燃特性的影响

为揭示长期浸水长焰煤的自燃特性及影响机制,实验研究了长焰煤原始煤样和长期浸水风干煤样的低温氧化特性,分析了长期浸水对煤微观结构、氧化升温过程及活化能等方面的影响规律。研究结果表明:长期被水浸泡煤样的表面孔隙结构更发达,平均孔径、介孔孔容和微孔孔容都有不同程度的增大;同时,浸水煤样表面的部分有机物和无机物会溶解在水中,煤中自由基浓度增加,基团分布与原煤相比存在明显变化;与原煤样相比,经过90,180 d浸水过程后的煤体,低温氧化过程的气体产生量和产生速率更高,交叉点温度由原煤的160.9℃降低至157,151.5℃,活化能分别降低了3.84,4.18 k J/mol,表现出更高的自燃倾向性。研究结果可为西部浅埋藏近距离煤层群开采上覆采空区长期浸水煤的自燃防治提供借鉴。     

升温速率对不同变质程度煤自燃影响实验研究

为研究升温速率对不同变质程度煤自燃特性的影响规律,采用红外光谱仪和同步热分析仪,选取4种不同变质程度煤样作为研究对象,分析了煤的官能团结构、质量变化、热量变化并进行了氧化动力学计算。结果表明:随着变质程度增加,原煤中羟基含量增加;焦煤和弱粘煤具有明显的芳环-CH 3,弱粘煤中的芳环C=C与Ar-CO含量最多,焦煤的醚键含量较高;脂肪烃含量与变质程度关系不明显。升温速率增加,各煤阶的TG-DSC-DTG曲线均向高温偏移;升温速率对燃烧阶段的煤质量变化影响更大。褐煤相对于焦煤,热流率极值更高,瞬时放热更剧烈。升温速率越大,总放热量越小。通过外推得到了原始状态下煤的活化能,在氧化阶段,E HM相似文献   

纤维素与褐煤共热解协同规律

生物质是一种清洁的可再生有机燃料,生物质能的开发和利用可有效解决环境污染和能源问题。目前生物质与低阶煤的共热解研究受到国内外学者的广泛关注,为解析生物质组分与褐煤共热解过程的协同作用规律,以生物质主要组成纤维素和蒙东褐煤为研究对象,以热重红外联用仪(TG-FTIR)为实验手段,进行纤维素和褐煤的单独热解和不同掺混比例下混合样品的热解动力学特性(加热速率为10、25和50℃/min)及气体析出规律研究。结果表明：纤维素组分可提高纤维素-褐煤混合物的热解活性,使混合物共热解过程中热解失重峰速率高于理论热解失重峰速率;同时,分布活化能模型(DAEM)可较好的应用于纤维素-褐煤混合物活化能的计算,且纤维素的加入可降低共热解过程中纤维素-褐煤混合物的反应能垒,使混合物在不同质量转化率下的表观活化能低于理论活化能。此外,共热解过程中小分子气体(CH₄、CO₂和CO)的析出峰值温度(400～420℃)与纤维素的气体析出温度相一致,且气体析出量高于理论值。随着混合物中纤维素比例的增加,气体实际析出量与理论计算量之间的差值呈现出先增加后降低的变化趋势,且当纤维...     

基于不同含水率气煤的低温氧化实验研究

为了研究不同含水率气煤的自燃特性，通过程序升温实验系统，分别对5种煤样进行低温氧化实验。实验结果表明：在低温氧化过程中，不同含水率气煤的自燃特性参数均随温度的升高呈指数变化趋势；煤样的CO与CO₂体积分数、耗氧速率、放热强度均表现出低含水率下大于原煤，高含水率下小于原煤的规律；在加速氧化阶段，原煤的活化能为75.7 kJ/mol,相比之下含水率为5.87%、9.81%、13.81%的煤样活化能分别降低了6.8、25.6、4.6 kJ/mol,而含水率17.85%煤样的活化能却上升了4.1 kJ/mol。研究结果表明：一定范围内水分含量越大，煤样的表观活化能越小，煤的自燃倾向性越高；而过量水分会抑制热量积聚，使煤的活化能变大，自燃倾向性变低。