煤燃烧过程中砷的析出规律研究

采用煤燃烧实验研究了煤燃烧过程中砷的析出规律。研究结果表明,在煤燃烧过程中,随着燃烧温度的升高,煤中砷的释放率逐渐增大,残留在燃煤灰渣中的砷含量逐渐减少。在不同的燃烧温度下,燃煤灰渣量几乎没有改变,煤中砷的释放率却有较大的差异。燃煤排放的飞灰和烟尘以及粉煤灰的裸露堆放是环境砷污染的主要途径之一。     

煤燃烧过程中氯析出特性的试验研究

采用石英管管式炉进行试验，研究了温度、气氛、空气流量、停留时间对煤中氯析出特性的影响。燃烧过程中煤中氯基本上是以HCl形式析出。200℃开始氯析出，到600℃时90％氯已析出。1000℃氧化性气氛燃烧时，煤中氯的转化在10min内基本完成，过量O2对转化率影响不大，但O2量不足却会造成HCl转化率明显下降。最后给出了煤燃烧过程中氯析出动力学方程。     

煤中氯的分布及燃烧过程中氯析出特性的试验研究

测定了我国41种煤中氯含量,分析了我国煤中氯的分布特性。选取了两种中等氯含量的五阳贫煤和兖州烟煤在马费炉内进行了不同温度和燃烧时间的煤燃烧残渣中氯含量的测定,从氯平衡角度研究了煤燃烧过程中氯的析出特性,为下一步减轻煤燃烧过程中氯化物的排放提供了依据。     

水蒸汽对煤流化床富氧燃烧及SO_2析出和脱除的影响

为研究水蒸汽对煤燃烧的影响,以黄陵烟煤和晋城无烟煤为研究对象,在流化床多功能试验台上对比了水蒸汽加入前后煤的富氧燃烧性能,获得了水蒸汽对燃烧特性及SO2析出和石灰石脱硫特性的影响。结果表明:通过对流化床空气燃烧试验台架的简单改造即可实现煤在21%~40%富氧气氛下安全、稳定的燃烧。O2/CO2气氛下,随着O2体积分数的增加,炉膛温度上升,燃烧效率提高,SO2的析出量逐渐增加;石灰石脱硫由直接硫化转变为间接硫化,脱硫效率明显增大。水蒸汽对燃烧的影响更多的体现在水煤气反应等化学作用方面;水蒸汽加入后燃烧温度稍有降低,燃烧效率增加;SO2的析出量减小。此外,水蒸汽的加入明显促进了石灰石颗粒内部固态离子的扩散,石灰石的脱硫能力增强,尤其是在间接硫化时。     

煤泥浆流化床燃烧的沸腾层燃烧份额

各种煤在流化床中燃料时的沸腾层燃料份额已有定论，但煤泥浆的沸腾层燃烧份额尚属空白。通过对沸腾层的热平衡分析，导出了煤泥浆沸腾层燃料份额计算公式，用５００ｍｍ×５００ｍｍ截面流化床燃烧试验台对典型烟煤煤泥进行了燃烧试验。     

用热天平研究煤的燃烧特性

研究了样品量、升温速率、试验气氛对燃烧反应的影响，解释了在热天平试验中经常出现的3种线型，提出通过改变加热升温速率对煤种的着火特性进行分离，从而得到直观评价煤种着火难易的试验方法。     

煤泥干粉在流化床中燃烧特性的实验研究

为了探索煤泥燃烧利用的新途径,首先研究了煤泥干粉的燃烧动力学,然后在高2 000 mm、内径100 mm实验室规模的流化床中系统研究了其燃烧特性。结果表明,煤泥干粉燃烧为一级反应。在床温900 ℃、床料为40目石英砂的条件下,当u/umf＞6,即操作气速过高时,由于煤泥干粉粒径较细,煤泥在床内停留时间较短,燃烧不充分,炉内轴向温度与烟气中CO,SO2,NOx等污染物浓度波动大;当u/umf＜2时,由于气速过低,流化质量差,密相区物料出现沉积,导致炉内煤粉出现“爆燃”;在u/umf为2~6之间,随着流化气速增加,CO,SO2,NOx等烟气组分均明显增加。当以相同Ca/S摩尔比加入石灰石后,随流化气速降低,气体停留时间增加,SO2和石灰石的气固接触改善,炉内脱硫效率提高。     

高炉喷吹用煤燃烧过程中氯的析出特性

高炉喷吹用煤在低温燃烧和风口条件下高温快速燃烧过程中氯元素的析出特性差别很大。为对比其差别,对煤燃烧过程中氯的析出机理进行了热力学分析,并试验研究了高炉喷吹用煤低温燃烧过程中氯的析出特性,分析了温度、时间和空气流量对其影响规律。结果表明,低温燃烧条件下,高炉喷吹用煤氯的析出率受温度影响显著。在300～600 ℃内随温度上升,氯的析出率迅速增加,600 ℃时,氯析出率高达90%。继续升温至800 ℃以上时,氯析出率有所减缓;随燃烧时间的延长,煤中氯析出率增大;在500~700 ℃固定温度下,煤粉燃烧过程中氯的析出属于零级反应,其析出的表观活化能Ea为6 691.1 kJ/mol、频率因子k0=3.562;氯的析出率随空气流量的增加缓慢增加。高炉喷吹用煤粉在风口高温快速燃烧时氯的析出率仅在50%左右,远低于其在低温燃烧时氯的析出率。煤粉在高炉中燃烧时部分氯元素滞留在未燃煤粉中,故高炉生产建立煤粉中氯元素检测制度,并使用低氯煤进行喷吹。     

选煤厂煤泥浆燃烧特性的研究

采用TG-DTG-DTA(热重-微分热重-差热)热分析联用技术研究了新集选煤二厂煤泥浆的燃烧特性，考察了不同浓度煤泥浆的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等；计算了煤泥浆燃烧动力学参数以及燃烧特性的各种参数，并对结果进行了分析；提出采用温度曲线确定煤泥浆着火温度的方法。结果表明，不同浓度的煤泥浆在燃烧特性上有差别，浓度为67％左右的煤泥浆的燃烧特性较好；采用热分析技术研究煤泥浆的燃烧特性得到的信息量大，可为煤泥浆的优化燃烧及锅炉的设计提供依据。     

煤燃烧场中碱金属化合物的基础排放特性

在下一代煤炭火力联合循环发电系统中,煤中含有的金属化合物要被蒸发,并有可能对燃气透平的叶片产生高温腐蚀。本次研究中,对燃烧场中碱金属化合物,特别是煤种对Ｎa的基 础排放特性的影响,对原煤中的Ｎa化合物进行形态分析,并根据２元素图像相关法获得的Ｎa元素与其他元素的相关系数进行定量。由结果可以看出,Ｎa的排放特性取决于煤种;排放出的Ｎa几乎都是水溶性成分;和原煤中的Ｎa化合物以ＮaＣ１形式存在时易被排放出。     

田庄选煤厂煤在燃烧中汞的释放规律

以平顶山田庄选煤厂的块原煤、块精煤、块中煤、矸石、末原煤、末精煤和末中煤7种煤样作为研究对象,探讨了煤中汞在洗选加工过程中的迁移变化规律以及在不同燃烧温度下的释放规律.结果表明,通过物理分选,一些无机汞化合物被富集到重产物中;不论是原煤、中煤、精煤或矸石,在250～650℃下,释放出的总汞量最多,且其中的气态单质汞含量高于氧化态汞含量.     

回采技术选择与瓦斯涌出及煤自燃防治关系

论述回采技术选择与瓦斯涌出、自然发火防治之间的关系,指出中厚以上煤层采煤方法的选择对“一通三防”管理,尤其是瓦斯涌出、自然发火防治有着至关重要的影响,并用例说明必须选择合适的回采方法,以保证煤炭的安全生产。     

不同温度下准东煤燃烧颗粒物的生成特性

为研究不同温度下准东煤燃烧颗粒物的生成特性,在实验室沉降炉中开展了准东煤燃烧颗粒物的生成特性的实验。实验温度为900,1 000,1 100,1 300 ℃,实验气氛为模拟空气气氛。燃烧生成的颗粒物被低压撞击器（LPI）收集并获得其粒径分布,其化学成分使用XRF分析。实验结果表明,准东煤在不同温度下的颗粒物生成特性呈现明显的差异。在900 ℃和1 000 ℃时亚微米颗粒物（PM1）的生成量明显高于1 100 ℃和1 300℃时,并且亚微米颗粒的峰值粒径也较1 100 ℃和1 300 ℃大。900~1 100 ℃时超微米颗粒（PM1-10）的生成量相当,而在1 300 ℃时具有显著的上升。对颗粒物的成分分析发现,在较高温度下,煤中灰分对Na蒸气的吸收或反应是PM1生成减少的主要原因。     

O2/CO2气氛下煤粉燃烧NO的排放特性

以徐州烟煤和娄底无烟煤为研究对象,在水平管式炉上对比了O2/N2和O2/CO2两种气氛下NO的析出释放规律,获得了O2/CO2气氛下,温度、氧气体积分数、石灰石添加剂与煤种对NO排放量的影响规律。实验结果表明：高体积分数CO形成的还原性气氛是导致富氧燃烧条件下NO排放总量低于空气气氛的主要原因;700～900 ℃时,升高温度对两种气氛下NO的释放均有促进作用,O2/CO2中两种煤对温度的变化更为敏感;O2体积分数增加能够促进两种煤NO的释放;CaCO3的加入在两种气氛下都能对NO起减排作用,在O2/CO2气氛中的减排效果要优于O2/N2气氛;高含氮量煤种的NO排放总量更大,但转化率低。     

低浓度瓦斯自激振荡脉动燃烧特性研究

针对煤矿低浓度瓦斯稳定燃烧及高效利用难的问题,将脉动燃烧技术与煤矿低浓度瓦斯燃烧利用相结合,采用数值模拟与实验研究相结合的方法,对低浓度瓦斯脉动燃烧特性进行了系列研究。基于Fluent计算平台,建立低浓度瓦斯脉动燃烧热力学模型,对脉动燃烧器内部流场、温度场、压力场进行模拟分析,同时通过改变脉动参数研究各参数对低浓度瓦斯燃烧特性的影响。发现并揭示了燃烧器内压力和温度的分布规律、尾管长度与脉动频率的关系、热负荷和瓦斯浓度与燃烧室温度之间的关系,并与实验结果进行了对比,发现计算值与实验值吻合较好,说明该模型能够预测低浓度瓦斯脉动燃烧特性。     

燃煤细颗粒物排放实验及形成机理

为了研究不同变质程度煤粉燃烧后细颗粒物排放特性及生成机理,选取4种不同变质程度的煤,在实验室滴管炉（DTF）上开展了燃煤细颗粒物排放的实验研究,阐述了煤燃烧过程颗粒物形成机理,分析了煤中外在矿物和内在矿物对细颗粒物生成的贡献。实验结果表明煤燃烧颗粒物排放呈三模态分布,峰值分别0.05,0.5和5 μm左右;煤的变质程度和温度对于颗粒物的三模态分布几乎没有影响;温度促进细模态颗粒物的生成;难熔元素,如Al和Si在粗颗粒中明显富集;易挥发元素如S在超细模态颗粒物中明显富集;燃煤粗颗粒主要由煤中内、外在矿物的熔融聚合形成,黏附在煤胞壁上的内在矿物在煤焦破碎过程中熔融聚合可能是形成中间模态中不规则形貌颗粒物的原因之一。     

CO_2对煤升温氧化燃烧特性的影响

为了掌握CO2气体防治煤自燃的特性,采用TG-DSC联用分析系统测定煤样在不同CO2体积分数、不同升温速率时反应引起的质量、能量变化,研究CO2对煤升温氧化燃烧过程的影响。通过分析煤升温氧化燃烧过程的TG-DSC曲线,确定了煤氧化燃烧过程的特征温度变化规律,实验表明:煤样变质程度越高,TG曲线越向温度高的方向移动;特征温度T1,T2,T3在不同CO2/空气混合条件下失重曲线差异较小,在失重温度T4时,CO2体积分数越大,其TG,DTG曲线差异越大,着火温度、质量变化速率最大温度点及燃烬温度点延后。CO2体积分数影响了煤样放热强度,CO2体积分数越低,DSC曲线越陡,放热强度越高;CO2体积分数越高,曲线平缓,放热量小,燃烧点放热峰向高温区移动,反应得到了抑制。通过动力学分析计算得出:煤样在空气氛围下的活化能和频率因子均大于在通入CO2气体后,随着CO2体积分数的升高,表观活化能和指前因子减小速度加快,但反应速率常数也减小,表明CO2抑制了煤的氧化燃烧。     

煤粉颗粒粒度对煤质分析特性与燃烧特性的影响

采用Ｍａｌｖｅｒｎ 公司的马尔文粒度仪测量煤粉颗粒的平均粒度和粒度分布、及Ｌｅｃｏ 公司的ＭＡＣ－ ５００ 型工业分析仪测量煤粉的工业分析成分, 对合山劣质烟煤、晋城贫煤的各４ 种不同粒径的细化和超细化煤样进行了试验研究, 应用库仑滴定法测定了煤粉颗粒粒度对煤质全硫元素分析的影响． 结果表明, 煤粉颗粒粒度对煤质分析特性有很大的影响, 并进一步影响煤粉的热解、着火、燃烧等特性． 煤粉颗粒粒度是进行煤质分析与燃烧系统设计的重要物理参数．     

褐煤混煤燃烧过程中硫污染物的动态排放规律

研究了多种褐煤混烧时硫污染物的动态排放特性，发现单煤及混煤燃烧时硫析出速率曲线均呈现出典型的双峰结构．由古山煤、风水沟煤和元宝山煤配成的三元混煤的硫析出速率双峰比后两者配成的二元混煤更趋于平缓．当低硫的风水沟煤掺配比增加时，二元或三元混煤的最大硫析出量均逐渐减少，硫析出速率双峰均逐渐降低，其峰值时间均有所延迟．