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。     

不连沟煤热解半焦燃烧特性研究

煤热解产生具有高利用价值的煤气和焦油,并伴随产生大量的热解半焦,燃烧是半焦的主要利用途径之一。本文采用非等温热重分析法研究了热解条件(热解温度和停留时间)、热解气氛和燃烧升温速率对热解半焦燃烧行为的影响,并利用Coats-Redfern积分法对半焦燃烧过程进行动力学计算。结果表明:热解温度对甲烷二氧化碳重整与煤热解耦合过程半焦的燃烧反应特性有重要影响。随热解温度升高,半焦燃烧反应性呈下降趋势,反应活化能逐渐增加,这与半焦中较低的挥发分成正相关。热解停留时间和热解气氛对半焦燃烧影响较小。与在氮气中热解半焦相比,加氢热解和耦合热解半焦表现出几乎相同的燃烧特征和反应活化能。燃烧升温速率显著影响半焦的燃烧特性,提高燃烧升温速率促使半焦燃烧反应在更高温度下进行。     

煤焦燃烧特性及反应活性探究

中国褐煤资源丰富,然而由于褐煤自身特点使其应用受到了极大的限制。针对中国褐煤应用最广的途径———燃烧,借助热重分析仪对不同热解终温的褐煤半焦及热解终温为1273 K的褐煤半焦与原煤的混合燃料的燃烧特性进行了分析。并利用Coats-Redfern法进行了燃烧动力学的分析,通过求得的表观活化能表征煤焦的燃烧反应活性。研究发现：热解终温越高,煤焦的燃烧特性越差;掺混褐煤有助于提高其半焦的燃烧特性,而掺混燃料的燃烧稳定性几乎和原煤无差别,且随着掺混比例的增加,混合燃料的活化能逐渐增大,越不易点燃,掺混半焦对燃料的燃烧特性和反应活性都有影响。相同制备条件下的烟煤半焦和褐煤半焦的燃烧动力学参数尤其是活化能相差很大,可见煤焦的燃烧反应活性与煤种有关。     

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。     

低阶煤热解条件对高炉喷吹半焦燃烧性能及动力学特性的影响

采用热重分析法研究了不同热解条件下半焦的燃烧性能和动力学特征,利用Ozawa法求取动力学参数。结果表明,热解温度越低、保温时间越短时,半焦的燃烧性能越好;热解升温速率对半焦燃烧过程的反应程度影响不大;粒度越大,燃烧性能差异性越明显。热解温度对半焦燃烧性能影响较大,550℃是本研究中制备高燃烧反应性半焦的适宜热解温度。两种不同粒度原煤制得的半焦均随转化率增大,活化能减小。1~3 mm原煤在热解温度为550℃时所得半焦在燃烧过程中符合反应级数模型,化学反应为限制性环节,反应最概然机理函数为f(α)=(1–α)2。     

桦甸页岩油泥与半焦混烧特性

利用热重分析仪对桦甸页岩油泥与其500℃半焦混合燃烧时着火温度和燃烧特性进行考察,通过FTIR研究样品的混烧特性及气体释放规律,分析混合比和升温速率对混烧特性的影响并通过FWO法对样品混烧的动力学特性进行了研究。结果表明,样品的燃烧分为3个阶段:油泥轻质组分燃烧阶段、油泥重质组分与半焦挥发分共燃阶段及固定碳燃烧阶段。油泥比例的增大及升温速率的提高导致综合燃烧特性指数和稳燃指数逐渐增大,说明油泥和升温速率有利于混合样品的燃烧特性。油泥比例的增大促进气体释放速率逐渐加大,A(CO_2)/A(CO)呈现出先减小后增大然后再增大的趋势,与油泥比例不成线性关系,说明油泥掺入有利于样品的燃烧,但并不一定有利于样品的燃尽。除样品S1外,其他样品活化能变化规律相似。轻质油燃烧阶段活化能在50—100 k J/mol,共燃阶段活化能在100—150 k J/mol,固定碳燃烧阶段活化能达到了300 k J/mol左右。     

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。     

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。     

生石灰对褐煤燃烧特性的影响

利用热重分析仪研究生石灰对褐煤燃烧特性的影响,采用了描述煤燃烧着火及燃尽性能的燃烧特性指数S,可燃性指数C和着火稳燃特性综合判别指标Rw,并根据热动力学方法计算各过程的热动力学参数,即活化能E和频率因子A.结果表明,在加入生石灰后,褐煤燃烧明显分为两个阶段,并且随着生石灰混合比例的增加,前期的燃烧强度逐渐减弱,后期的燃烧强度逐渐增强.当生石灰的添加量在20％左右时,试样的活化能较原煤略有降低,且最大燃烧速率比原煤快,但随着生石灰添加量继续增加,燃尽性能变差.     

响应曲面法评价与优化混煤富氧燃烧特性

研究了小龙潭褐煤、富源烟煤和昭通褐煤混煤的燃烧特性,对比了不同氧气浓度、不同升温速率下煤样的热解及燃烧特性,采用响应曲面法优化软件对氧气浓度、升温速率及煤粉配比进行优化.结果表明,富氧燃烧时,煤样着火温度和燃尽温度降低,燃烧时间缩短;氧气浓度高于30%(?)后,煤粉燃烧特性参数变化趋于平缓,实际应用中氧气浓度应控制在30%左右;煤粉燃烧后段活化能较高,煤样活化能、指前因子随氧气浓度增大而增大;升温速率增大,煤样的着火温度和燃尽温度升高,煤粉燃烧时间延长,稳定性、燃烧性变差.氧气浓度越高,煤样燃烧性能越好,设置可燃性指数和燃烧特性指数最大,燃尽温度和投资成本最小,小龙潭褐煤:昭通褐煤:富源烟煤质量比为100:55.07:1时优化的4个评价指标最好,可燃性指数为43.56×10-7,燃烧特性指数为4.27×10-10,燃尽温度为680.01℃,成本为252.49$/t.     

微波热解煤的实验研究

采用微波加热的方式对褐煤进行了热解实验研究,研究结果表明,用微波进行煤的热解,温度可以达到800℃,是一种热解煤的有效方法,其热解速度快,微波热解产生的炉气,其有效成分浓度高,热解后的最终固体产物与兰炭的成分相近。     

手机SIM卡TG-FTIR热解实验研究

利用热重-红外分析仪（TG-FTIR）研究了手机SIM卡在不同升温速率下的热解行为,探讨了升温速率对热解参数及热解产物的影响。采用分布式活化能模型求解了热解活化能,探讨了活化能随转化率的变化规律。研究结果表明：手机SIM卡呈现一段热解,主要热解温区在350～500 ℃,最大失重速率为?62.57%/min,总失重率高达90%。随着升温速率的提高,热解初始温度和热解结束温度均增大,最大热解速率和对应的温度也都增大;热解活化能在170～204 kJ/mol变化,随转化率变化规律呈现先增大后减小再增大后逐渐减小的规律,在转化率0.2时达到最大值;主要热解产物为苯、烷烯烃等可燃成分,而且含有氯、氮等元素;升温速率对热解组分没有影响。     

石长沟油页岩的热解特性及动力学

通过热重、元素和XRD分析,研究了新疆吉木萨尔县石长沟矿区油页岩在不同升温速率下的热解特性及热解机理. 结果表明,油页岩中有机质热解生成页岩油和热解煤气的反应主要集中在300~550℃;升温速率从3℃/min增至15℃/min,热解反应向高温区移动,有机质完全热解温度从530℃升至575℃. 油页岩有机质的热解动力学分析显示,升温速率从3℃/min增至15℃/min,直接Arrhenius法计算的有机质热解活化能从243.52 kJ/mol增至257.32 kJ/mol;反应转化率从0.02增至0.97,Friedman法计算的活化能从96.39 kJ/mol增至292.84 kJ/mol.     

煤热解动力学模型的建立

通过对煤热解反应动力学分析,基于分布活化能模型DAEM,建立了集总反应动力学模型表示煤炭热解过程。确定了可以预测热解产物组成、分布与热解终温和升温速率关系的动力学方程。结果表明：随热解温度升高,各种挥发分产物析出率越来越接近最大产率;半焦C含量增加,但产率下降,H,O,N和S等元素降低。升温有利于提高半焦脱硫率、脱氮率。温度为600℃左右时,除H2外的大部分挥发分基本析出,半焦元素变化幅度减小。热解终温较低且一定时,较慢的升温速率有利于各热解挥发分最大限度析出。秦丽娜     

油页岩半焦燃烧反应活性分析

采用美国Perk in E lm er公司生产的Pyris1 TGA热重分析仪,对桦甸油页岩半焦进行燃烧特性试验研究,得到3种不同升温速率下的油页岩半焦燃烧特性曲线,并使用平均质量反应性指数和燃烧稳定性指数对半焦反应性加以评价。油页岩半焦燃烧分燃烧快速段、过渡段和燃烧慢速段3个阶段进行。随着升温速率的提高,在燃烧快速段,表观活化能为133.901 3—100.204 2 kJ/mol;在燃烧慢速段,表观活化能为146.317 1—211.409 3 kJ/mol。利用Coats-Redfern法确定了燃烧快速段反应级数为3,而燃烧慢速段则为5.5,从而得到油页岩半焦燃烧化学反应的动力学参数,为油页岩半焦的有效开发与经济利用提供了理论依据。     

三种常见生物质热解动力学特性的研究

采用热重法对三种常见生物质热解特性及反应动力学进行研究。考察了粒径和升温速率对生物质热解特性的影响。粒径减小时,稻草开始热解的温度和热解结束的温度都降低,最大失重变化率对应的温度也降低;升温速率增加时,热解挥发分起始析出温度和DTG曲线峰值温度均相应增加。采用Coats-Redfern法对生物质热解过程进行处理,并求出了生物质热解的动力学参数,求出的表观活化能变化范围在30～70kJ/mol。     

PET和关中麦秆共热解特性及其动力学研究

利用TG-FFIR技术研究陕西关中地区小麦秸秆(麦秆)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及其两者混合物麦秆-PET(质量比1∶1)在20 K/min的升温速率下的热解行为、主要热解产物、协同效应和动力学.研究结果表明:PET热解初始温度为375℃,最大热失重速率处的温度为454.9℃,失重率为62.87％,其热解残余质量...     

纤维素热解动力学分析方法研究

以微晶纤维素为原料,在氮气气氛中利用热重分析仪考察了不同升温速率条件下纤维素的热解实验,分析了纤维素的热解动力学特性。采用双等双步法和Popescu法从热分析动力学的41种机理函数中选取最概然反应机理函数,同时运用Freeman-Carroll法、Coats-Redfern法、Starink法和双等双步法4种热分析方法计算热解反应活化能（E）、指前因子（A）,并对结果进行了分析比较。结果表明,随着升温速率提高,纤维素热解起始温度增加,热失重速率升高;纤维素的热解过程可分为4个阶段：脱水预热（40~120℃）、热解初期（120~260℃）、主要热解失重（260~400℃）和炭化（400~900℃）。纤维素主要热解段分两个阶段进行,其活化能在低温段（260~350℃）时,为166~176 kJ/mol,高温段（350~400℃）时,为171~216 kJ/mol;采用反Jander动力学模型能较好地描述主要热解反应过程;采用单一扫描速率法（Freeman-Carroll法和Coats-Redfern法）分析结果与实际值有较大偏差,多重扫描速率法（Starink法和双等双步法）得到的结果更具可靠性。     

褐煤热解半焦性质研究

以锡林郭勒褐煤为原料,研究褐煤的热解特性;考察了热解温度等因素对褐煤热解过程以及产物性质的影响。研究结果表明:锡林郭勒褐煤在热解温度520℃,停留时间为1.5 h,煤样粒度为13~20 mm的条件下,可以制备高发热量的半焦,此时半焦发热量为27.81 MJ/kg;锡林郭勒褐煤最佳热解温度480~520℃,半焦发热量25 242~27 162 kJ/kg;半焦产率55%~56%。