低阶煤低温热解半焦在模拟高炉喷吹条件下的燃烧性能

采用自制固定床热解装置在隔绝空气的条件下制备神木长焰煤热解终温分别为400℃、450℃、500℃及550℃的热解半焦,利用管式沉降炉模拟高炉喷吹条件研究神木长焰煤低温热解半焦的燃烧性能,并考察了热解终温、半焦喷吹粒径以及燃烧反应温度对半焦燃烧性能的影响。研究表明：低温热解半焦的燃烧性能优于实验所选用无烟煤的燃烧性能,半焦的燃烧性能与其燃料比之间存在负相关关系,即燃料比越高,燃烧性能越差;降低热解终温、减小半焦喷吹粒径以及提高燃烧反应温度均能改善半焦的燃烧性能,当热解终温为400℃、喷吹粒径100～200目、燃烧反应温度为1100℃时半焦的燃尽度最佳为96%。本实验半焦制备及燃烧条件与现有低温热解和高炉喷吹工艺相符,且热解半焦各项性能均符合喷吹用煤指标。     

生物质热解半焦燃烧特性的实验研究

鉴于目前针对生物质热解半焦燃烧特性的研究较少,以稻壳、松木屑和玉米秸秆为原料,利用自行搭建的固定床热解实验台,在300、400、500、600℃的热解温度下制备了以上3种生物质的半焦,同时采用TG-DTG热分析联用技术,研究热解终温、粒径、升温速率和生物质种类对生物质热解半焦燃烧特性的影响。结果表明:热解终温越高,半焦的燃烧性能越差;同一种半焦,粒径越小越有利于其着火与燃尽;升温速率为50℃/min时,燃烧性能达到最佳;不同生物质种类制得的半焦燃烧性能差异很大。     

高炉喷吹煤粉的热解过程及其动力学规律

采用热重分析法(TGA)对国内几家钢铁厂喷吹煤粉(天铁、武钢、马钢)的热解过程及其动力学规律进行了研究.实验中升温速率分别为10、20、40℃/min,终温为1000℃.热解在氮气气氛下进行,并用高纯氮气作为保护气体.实验结果表明:喷吹煤粉样的热解特征温度基本随挥发分的增大而降低.随着升温速率的提高,喷吹煤粉的最大热解速度提高.对应的峰值温度升高,最终失重率呈上升趋势.通过用积分法对热解动力学参数求解,得到喷吹煤的热解反应级数为2,热解反应动力学参数的计算结果真实地反映了喷吹煤粉的热解情况.     

废轮胎热解半焦燃烧动力学研究

利用热重－差热（ＴＧ－ＤＴＡ）分析仪对废轮胎热解半焦进行燃烧反应实验与机理研究．试验载气为空气，在２０ ℃～１０００℃温度范围内不同的加热速率下（１０ ℃／ｍｉｎ，３０℃／ｍｉｎ，５０℃／ｍｉｎ）对各种热解条件下制得废轮胎半焦进行燃烧动力学研究，分析了温升速率、制焦条件等对丰焦燃烧反应特性的影响，求出废轮胎半焦燃烧的动力学参数．提出丰焦两组分燃烧反应动力学模型，模型与实验数据符合很好．     

内蒙古褐煤热解半焦燃烧特性研究

为实现内蒙古乌拉盖褐煤的高效利用,以粒度小于6 mm乌拉盖褐煤为原料,用马弗炉模拟工业炭化炉热解条件,制取了乌拉盖褐煤中低温热解半焦,测定了热解半焦的工业分析、发热量、哈氏可磨性指数,分析了半焦的燃烧动力学,研究了热解条件与半焦燃烧特性之间的关系。结果表明:热解终温对乌拉盖褐煤热解半焦燃烧特性影响最大,升温速率和保温时间对半焦燃烧特性影响不显著。乌拉盖褐煤热解半焦反应活化能随热解终温、保温时间的升高而增加,燃烧特性指数随热解终温、保温时间的升高而降低。热解终温为600℃时产生的半焦具有最高发热量24.50 MJ/kg,比原煤提高77%;燃烧特性指数最高为1.4×10-7%2/(min2·℃3),适宜燃料比为7~9,是很好的燃料。     

生物质型煤热解半焦的燃烧特性研究

为开拓低阶粉煤资源高效分质利用途径,在前期制备的能满足直立炉热解要求的生物质型煤的基础上,利用同步热分析仪研究了生物质型煤热解半焦的燃烧性能,并与原煤、原煤半焦及型煤的燃烧性能进行了对比,考察了热解温度对半焦燃烧性能的影响规律。由结果可知,生物质型煤热解半焦的燃烧特征温度低于原煤半焦;随热解温度的升高,原煤半焦的燃烧特征温度呈线性增加,而型煤半焦燃烧特征温度的增加幅度较小;在热解温度较高时,型煤半焦的燃尽性能较好;型煤半焦的综合燃烧特性略差于相同热解温度的原煤半焦,但差别很小。热解温度为650℃的型煤半焦具有最好的燃尽性能和综合燃烧特性。     

AKTS模拟分析龙口油页岩与半焦混烧动力学特性

利用热重分析仪对龙口油页岩与其500℃半焦按照不同比例混合燃烧时着火温度和燃烧特性进行探究考察。基于3种升温速率下燃烧试验所对应的TG-DTG曲线,整个燃烧过程可分为3个阶段,分别为水析出阶段、燃烧低温段和燃烧高温段。不同比例样品的燃烧特性参数随掺入的页岩比例增大呈现出增大的趋势。利用AKTS-Thermokinetics软件对实验得到的DTG数据分析,对比实验曲线与模拟曲线,并进行反应动力学的计算。基于计算结果发现,随着样品中油页岩的比例增大,活化能呈现出先减小后增大的趋势。综合各样品燃烧特性参数,发现页岩与半焦比例2：1为当前燃烧试验最优混合比。     

高碱低阶煤热解及热解半焦研究进展

我国碱金属、碱土金属(AAEM)含量高的低阶煤储量丰富。高碱含量造成锅炉受热面结渣沾污及气化炉结块腐蚀等难题,低阶煤内水高、氧含量高、挥发分高、发热量低以及易氧化自燃等特性为其储、运、用带来极大的难题。热解可生产优质燃料和高附加值化工原料,也是燃烧、气化、直接液化等过程的起始阶段和/或伴随反应,煤在热解阶段发生的反应、经历的变化,对煤转化利用的效率和清洁程度起重要、甚至决定性作用。笔者对煤热解与热解半焦研究及进展进行综述性评价,着重探讨煤中AAEM对热解过程及半焦的影响。结果表明,热解研究装置模拟的工况与现代煤化工过程中煤热解所处环境相差甚远,半焦样的代表性不强使热解研究成果的指导意义不大;对煤中不同赋存形态AAEM的分离方法有待完善,还需筛选、尝试新的萃取试剂;基本掌握了煤热解过程中AAEM的变迁行为,但尚缺乏控制煤中AAEM危害的有效方法。高碱低阶煤的安全高效洁净转化利用技术仍待突破。     

油页岩半焦热解特性

利用热重分析仪对油页岩半焦热解特性进行了研究.综合考虑制取半焦所获得的页岩油品质、半焦成分、发热量和循环流化床设计,认为干馏温度介于500～600℃为宜;干馏度对半焦热解初析温度和低温段热解过程有影响,但对高温段热解影响不明显,高温干馏所制取的半焦其热解过程包含于低温所制取的半焦热解过程中;随升温速率的提高,相同温度下的半焦热解度降低,当升温速率超过40℃•min^-1后,升温速率对半焦热解过程影响不大;最后采用Coasts法计算了油页岩半焦热解动力学参数,计算结果可供数值仿真和工程设计参考.     

吐哈盆地褐煤的热解和燃烧特性及动力学分析

吐哈盆地褐煤的热解和燃烧特性研究利于煤的清洁高效利用及煤炭地下气化的开展,为探究吐哈盆地褐煤煤粉颗粒的热解特性和燃烧特性及动力学特性,通过热重实验、热解特征指数计算、综合燃烧指数计算及动力学软件Kinetics Neo模型拟合法,研究了煤粉在不同升温速率(5℃/min, 10℃/min, 20℃/min)和不同粒径(大于0.8 mm, 0.2 mm～0.6 mm,小于0.1 mm)下分别在氮气气氛中的热解特性和空气气氛中的燃烧特性,获得了不同条件下煤粉颗粒热解和燃烧过程的动力学参数。结果表明：升温速率升高有利于煤粉颗粒热解和燃烧,显著提升了热解和燃烧性能;煤粉颗粒粒径增大有利于煤粉热解,不利于煤粉燃烧;不同粒径煤样热解和燃烧焦产率没有明显区别,粒径增加对于挥发分释放的影响不大;热解与燃烧过程中活化能与指前因子分别在一次热解阶段和干燥挥发阶段较高,说明在这两个阶段反应速率较慢,单位时间内化学反应程度较高。     

半焦-烟煤混燃特性及动力学分析

掺烧烟煤是解决低挥发分热解半焦着火难、燃尽差的一种有效方法。采用热重实验研究了半焦、无烟煤与烟煤混燃特性的差别,分析了混燃过程中的交互作用和反应动力学。结果表明：陕煤半焦的燃烧过程分为可燃质的燃烧和CaCO₃的分解两个阶段。半焦-烟煤混烧的主失重峰靠近燃料比接近的单燃料的DTG峰。半焦-烟煤混合燃料较无烟煤-烟煤混合燃料的综合燃烧特性更优。掺混烟煤比例越高,混燃的表观活化能越低,可燃性和综合燃烧特性越好。烟煤与半焦或无烟煤混燃过程中存在一定的交互作用,且无烟煤-烟煤的交互作用较半焦-烟煤更显著。可燃性指数和综合燃烧指数与燃料比呈负线性相关性,表观活化能E与燃料比呈正线性相关性。     

中低温热解半焦作为高炉喷吹燃料的现状分析及建议

为优化高炉燃料结构和降低生产成本,从半焦的基础性能、工艺性质、喷吹效果等方面论述了中低温热解半焦作为高炉喷吹燃料的研究现状,分析了半焦替代喷吹煤粉后存在的主要问题,提出了改善半焦性能的途径和建议。现有中低温热解半焦的煤质特征和多数工艺性质满足高炉喷吹要求,但其可磨性与燃烧性能波动较大,需区别对待。随着半焦添加比例的增加,混煤的燃烧和可磨性能总体呈下降趋势。提出应通过热解过程控制、与其他燃料共热解、催化燃料等方式改善低温干馏半焦性能,增加廉价燃料在喷吹燃料中所占比例,降低高炉炼铁成本。     

乌拉盖褐煤热解特性及反应动力学参数研究

为获得较好的褐煤半焦制备工艺参数,研究了不同制备条件(热解终温、升温速率、原煤粒径、热解气氛)下制得的乌拉盖褐煤半焦的燃烧性能和燃烧动力学参数。结果表明,热解终温对半焦品质的影响最大,热解升温速率、原煤粒径和热解气氛对半焦燃烧特性的影响不显著。热解终温由350℃升至600℃时,反应指数RI由235℃升至292℃,半焦着火性能变差;燃尽指数Cb由4.68升至6.15,半焦燃尽性能变差;爆炸指数Kd由2.54降至0.46,半焦爆炸倾向性变低;反应活化能由44.4 k J/mol升至63.4 k J/mol,半焦燃烧动力学特性变差。热解终温为520℃时制得的半焦反应指数、燃尽指数、爆炸指数和反应活化能分别为265℃,5.34、0.80和53.2 k J/mol,属于易着火、易燃尽、中等爆炸燃料,燃烧特性良好。     

油页岩及其半焦混烧特性的热重试验研究和动力学分析

利用热重分析仪对桦甸油页岩燃烧时的双峰现象以及与其500℃半焦按不同比例混烧时单样相互影响程度、颗粒特性、着火温度和燃烧特性指数进行了考察;利用DAEM模型解析了混烧动力学参数。结果表明：油页岩燃烧DTG曲线在500℃附近的双峰活性参数值相差不大,分别为0.79和0.73,反映油页岩燃烧DTG曲线双峰归因于脂类有机质与干酪根中芳香烃的燃烧;混样中各单样在不同温度段相互影响程度不同,表观影响程度系数f的值均小于1。在燃烧过程中颗粒的缩核形状和表面分形维数并不是固定不变的,在低温段接近长圆柱体,在高温段接近平板,当浓度级次β=0.6时,低温段分形维数接近3,在高温段接近1;着火温度随半焦掺混量的增加呈线性递增;混样燃烧特性指数介于单烧之间并且存在掺混效果明显区;试样表观活化能在燃烧前期变化比较缓慢并呈下降趋势,大约在60～90 kJ·mol^-1之间,在后期剧烈增加,当转化率在0.60～0.75之间时表观活化能从80 kJ·mol^-1剧增到200 kJ·mol^-1。     

水泥行业用煤的燃烧特性评价及统计分析

本文通过热重分析检测煤炭燃烧特性,在已积累的大量数据基础上,对水泥行业用烟煤和无烟煤的煤烧特性各项指标统计分析,并对各项参数给出了参考数值：（1）烟煤着火温度范围在390～620℃,平均值在430℃左右;燃烧烈度范围0.3～2.7 mV/（mg·min）,平均值1.18 mV/（mg·min）;燃尽时间范围12～37 min,平均值18 min;(2)无烟煤着火温度范围在430～650℃,平均值558℃左右;燃烧烈度范围0.6～2.3mV/（mg·min）,平均值1.58mV/（mg·min）;燃尽时间范围10～30min,平均值13min。将燃烧特性参数进行赋分和排位,在数据库中求得分位值,绘制煤炭燃烧特性排位图,为生产用煤配煤提供技术指导和控制要求。     

用热分析技术研究煤的热解特性

用热分析技术研究了自洗蒙古煤和乌煤在氮气中的热解特性,探讨了升温速率和煤样粒径对热解过程的影响,根据煤热解产物释放特性指数r的大小来确定两种煤的热解性能。结果表明:同一升温速率下,自洗蒙古煤的热解特性要好于乌煤;同一种煤,升温速率越高,r值越大,热解特性越好。应用不同升温速率下的热解曲线计算出两种煤热解过程的动力学参数。用等转化率法求得热解过程的活化能;用主曲线法确定失重过程的最可几机理函数。     

生物质热解特性和动力学研究

利用热重分析对在氮气气氛下不同升温速率的马尾松生物质原料热失重行为进行了研究。由失重和失重速率曲线分析可知,生物质热解过程分为三个阶段。根据热重实验数据建立动力学热解模型,运用Popescu法从22种动力学机理函数中寻求裂解的最概然机理函数并计算裂解的动力学参数。结果表明,Zhuralev,Lesokin和Tempelmen(Z-L-T)方程为最概然机理函数。     

Toward an understanding of coal combustion in blast furnace tuyere injection

The former Broken Hill Proprietary Company Limited, along with its successors BlueScope Steel and BHP Billiton, like many of their iron and steel making counterparts, has had a long history of investigating pulverised coal injection and combustion under the conditions of blast furnace tuyere injection. A succession of pilot scale hot models and combustion test rigs have been constructed and operated at the company's Newcastle Laboratories beginning with the pilot scale hot raceway model in 1981. Each successive generation of test rig has attempted to provide a closer approximation to the actual blast furnace situation with the current test rig (1998 to present) seeking to promote an ‘expanding’ combusting coal plume. Test rig configuration is demonstrated to have a significant effect on coal burnout at a nominal transit time of 20 ms.The development of the combustion test rigs has been supported through the co-development of a range of sampling and measuring techniques and the application of a number of numerical combustion models.This paper reviews some of the milestones along the path of these investigations, the current understandings and what the future potentially holds. It's not solved yet!     

五彩湾煤和吐鲁番煤热解动力学模型评估与应用

煤热解是煤热加工利用的基础反应,热解动力学模型有助于预测煤在热解过程中挥发分脱除规律,当前文献中已报道了多种热解动力学模型,厘清不同热解模型参数选择的差异,评估不同模型对煤种及热解反应适应性可为热解工艺设计提供参考。采用¹³C NMR核磁共振测量了五彩湾煤和吐鲁番煤的碳化学结构,并使用热重法测量了不同加热速率下的两种低阶煤失重曲线,结合分段式单一速率扫描法、等转化率法和3段式高斯分布活化能模型（3-DAEM）分析热重实验数据。结果表明单一速率扫描法得出的动力学参数难以准确揭示热解反应机理;等转化率法可以较好地得出热解活化能及指前因子分布图;将等转化率方法获得的指前因子赋值给分布活化能模型,可以避免分布活化能模型指前因子选择的盲目性;3-DAEM模型仅需要一条TGA曲线便可获得适用于整个加热速率的动力学参数,其预测结果与实验数据吻合最好,且模拟得出的活化能分布图很好地反映了煤热解三个阶段特征。