灰煤混合燃料的燃烧动力学特性研究

利用TGA/SDTA851e型热重分析仪,对煤及不同灰煤比的混合燃料进行了热失重实验,获得了其热失重特性曲线。采用单个扫描速率的Coats-Redfern法、多重扫描速率的FWO（Flynn-Wall-Ozawa）法和Starink法三种典型的热分析方法求取了各样品的动力学参数。结果表明：随着灰煤比的升高,样品燃烧反应平均过程的活化能增高;灰煤比由0升高到0.15时,样品的活化能、着火温度和燃烬温度变化较大;灰煤比从0.15升高到0.45时,活化能、着火温度和燃烬温度变化较小。同时,通过对比几种分析方法的计算结果,认为采用多重升温速率法求取活化能时要谨慎,建议采用单重升温速率法和多重升温速率法相结合来分析燃料的热解及燃烧机理。     

升温速率对煤热解特性影响的TG/DTG分析

利用热重法对我国四种典型动力用煤在不同升温速率(20℃/min、35℃/min、50℃/min、75℃/min、100℃/min)下的热解过程进行了研究.由各工况热重曲线得到热解特征参数,利用微分法与积分法相结合的方法求得了各煤样的动力学参数以及机理函数.分析比较了不同煤种、不同升温速率下的热解特性.结果表明,中温段热解反应最剧烈,活化能也最大;随着升温速率的提高,各煤样平均活化能增加.     

煤在燃烧过程中灰层有效扩散系数的实验研究与应用

搭建了大颗粒热重实验台,通过测量焦炭反应速率得出有效扩散系数的变化规律.将有效扩散系数的实验拟合表达式应用于整体层燃模型,得到改进的层燃模型,并对改进前后层燃模型的预测结果与实炉测量结果进行了比较.结果表明:不同煤种的有效扩散系数均随着反应的进行而减小,且与灰层厚度之间符合指数关系;煤种和温度是有效扩散系数的重要影响因素,无烟煤的初始有效扩散系数比烟煤的小,有效扩散系数的下降速率比烟煤快;反应温度高于灰熔点时会引起烧结现象,使有效扩散系数减小;考虑灰层生长对有效扩散系数影响的模型可以更准确地预测床层燃烧的气体产物分布和燃烧速率.     

各种因素对煤加压热解影响的试验研究

在新研制的双炉膛加压热重分析仪上进行了韩桥烟煤和阳泉无烟煤的加压热解试验,研究了各种因素（如温度,粒径,加热速率等）在压力下对煤热解行为的影响,并对此作出新的合理的解释。     

流化床燃烧煤的成灰磨耗特性

循环流化床燃烧条件下，煤的成灰磨耗特性是影响床的流化特性和锅炉整体性能的重要因素之一。将煤在床内爆裂和燃尽引起的尺寸减损和颗粒的磨耗视为相互独立的两个过程，利用静态燃烧然后冷态流化的方法，得到成灰与磨耗参数，提出煤种的本征成灰数据概念，认为煤种的本征成灰数据应视为只与煤种本身特性有关的燃料特性参数，建议将其作为设计循环流化床锅炉的燃料数据。     

准东煤燃烧过程中Na/Ca/Fe对结渣行为影响的机理研究

在一维沉降炉实验系统中进行准东煤燃烧实验,采用非冷却的取样探针在不同烟气温度下收集灰样并进行分析,以获得烟气中不同无机成分在结渣前的形态及灰颗粒间的结合方式.结果表明:当烟气温度为1 000℃时,存在熔融态Na的硅酸盐、硅铝酸盐和CaSO_4,这些熔融态的灰颗粒会撞击、黏附在管壁上;当渣层逐渐增厚时,表面温度升高,可能在渣层表面形成熔融态的膜,以捕捉其他灰颗粒;Fe具有助熔作用,可与硅钙镁铝钠体系形成低温共熔物,当Fe_2O_3颗粒撞击到焦体熔融表面时,其助熔作用会降低焦体表面的熔点而形成新的焦体.     

花生壳与煤共燃的燃烧特性研究

用热重分析法,对花生壳与煤以相同比例掺混后在不同升温速率下进行了共燃试验。研究表明,生物质的加入改善了煤的燃烧性能,且随升温速率的升高,着火温度呈下降趋势;各试样的挥发分最大释放速率、固定炭最大燃烧速率、燃尽温度均呈增加趋势,它们的燃烧特性均随升温速率的升高而变好。     

生物质与煤共燃的燃烧特性研究

采用热重分析法，对5种生物质与煤以相同比例掺混后在不同升温速率下进行了共燃试验。研究表明，生物质的加入改善了煤的燃烧性能，且随升温速率的升高，着火温度乃呈下降趋势；各试样的挥发分最大释放速率、固定炭最大燃烧速率、燃尽温度均呈增加趋势，它们的燃烧特性均随升温速率的升高而变好。     

高碱煤燃烧过程中灰中主要元素的迁移规律

针对我国新疆高碱煤燃烧过程中的强沾污、结渣特性,对某300MW亚临界高碱煤锅炉炉内各受热面的沾污灰样进行了XRF和SEM-EDX分析.结果表明:在800~1 100℃烟气温度区间内,灰样中CaO、MgO和SO3的质量分数较高;当烟气温度降低至600~800℃时,灰样中Na2O、Fe2O3和SO3的质量分数较高,Na2SO4、CaSO4和NaFeSO4等物质是导致高碱煤燃烧过程中高温对流受热面发生严重沾污的主要原因;669~915℃烟气温度区间内的灰样发生初始熔融的温度及其所对应的液相质量分数要高于其他部位的灰样;灰样C颗粒表面附着粒径为2~4μm的富含Na、S的Na2SO4等颗粒,而钠的硫酸盐在高温下具有较高的黏性和较低的熔点,这是导致该温度下发生严重沾污的主要原因之一.     

煤粒燃烧表面灰层氧气质扩散系数试验研究

采用热分析技术,进行了灰层空隙率对氧气扩散特性影响的试验研究,得到了煤粒表面灰层中氧气质扩散系数的计算公式。     

Combustion Characteristics and Kinetics of Partial Gasified Coal Char

Abstract

Combustion characteristics and kinetics of partial gasified coal char (PGC-char) were investigated in this article. Two-stage distributed activation energy model (TS-DAEM) and simple model were used to model the combustion kinetics. The experimental results showed that the combustion characteristics of PGC-chars varied with coal types and percentage of gasification. Modeling results showed that TS-DAEM could suitably describe the combustion of PGC-char. The activation energy and preexponential factor increased with the increasing of PGC-char gasification percentage, but the percent of high reactivity part decreased. This indicated that the difficulty reactive part in the partial gasified coal char became more and more with the gasification conversion. However, simple model wasn't fit to describe the combustion of PGC-char, especially for PGC-chars with obvious second peak in combustion DTG curves.     

低氧气氛下煤粉燃烧特性及动力学

采用热重分析仪研究了不同煤粉在烟气气氛下的燃烧特性,考虑了升温速率和氧气浓度对燃烧特性的影响。研究结果表明:低氧条件、高升温速率下,煤粉的TG、DTG曲线均向高温区靠近,燃烧速率变慢,燃尽时间增长;改变氧气浓度和升温速率对煤的着火温度影响不大,在一定氧浓度(5%~15%)范围内,高水分低阶煤采用烟气干燥输送的制粉系统,能满足其安全性要求;氧气浓度和升温速率主要对煤的燃烧阶段产生影响,随着升温速率的升高和氧浓度的降低,燃尽温度明显升高,且氧浓度对燃烧特征参数的影响大于升温速率的影响。此外,采用Coats-Redfern积分法对煤粉在程序升温过程中的燃烧反应做了相应的动力学分析。结果表明:氧气浓度和升温速率的变化均对活化能产生影响,且随着氧气浓度的降低,煤阶对活化能的影响逐渐减弱。     

煤飞灰中砷的形态特性

对某 3 0 0MW燃煤电厂锅炉进行煤、渣、飞灰取样后 ,测定煤和燃烧产物中砷的含量 ,计算了砷在燃烧产物中的分布 ,研究了电除尘 4个电场飞灰中砷含量与粒径的关系 .结果表明 ,通过除尘装置滞留下来的砷量占总砷量的 5 1.8% .飞灰中砷的含量随着粒度的降低而升高 .使用逐级化学浸提法研究了粒度不同的飞灰中砷的形态分布 .将飞灰中的砷分为水可浸出态、可交换态、碳酸盐 表面氧化物结合态、铁锰氧化物结合态以及残渣态 .不同粒径的飞灰形态分布相似 ,即残渣态 >碳酸盐 表面氧化物结合态 >铁锰氧化物结合态 >可交换态     

单颗粒煤粉着火特性的数值分析

建立了模拟静止的单颗粒煤粉着火燃烧过程的气相和固相耦合的质量、组分和能量守恒方程组,采用不同脱挥发分模型研究了不同热力氛围下单颗粒煤粉的着火延迟时间和着火模式等特性．基于热力着火理论的煤粉异相着火和均相着火判据,确定了不同热力氛围下煤粉颗粒发生着火模式转变的临界参数．结果表明,采用化学渗透脱挥发分(CPD)模型预报的煤粉着火延迟时间比双挥发反应模型更加准确．在21%的氧气体积分数下,环境温度为1 500 K时,煤粉着火模式发生转变的临界粒径为150μm;环境温度为1 100 K时,其临界粒径为300μm.     

不同粒度煤粉的表面结构与燃烧特性研究

制备了4种不同粒度的平三煤和大友煤煤粉,分别采用低温饱和氮气吸附的方法和热天平研究了煤粉的表面结构特性和煤粉的燃烧特性。实验结果表明:随着煤粉粒度的减小,煤粉的孔隙结构发生变化,比表面积和孔容积均增大,表面结构复杂,致使分形维数增大,有利于煤粉颗粒的燃烧,因此,平三煤的着火温度降低了14℃,表观活化能均降低了12.3kJ/mol,燃尽率提高了9.81%,大友煤的燃烧特性变化规律相似。此外,煤粉颗粒的分形维数还能在一定程度上表述煤粉的燃烧特性,因此,分形维数可为煤粉燃烧特性的评价提供一种新的途径。     

高灰熔点煤气化特性及灰渣熔融特性的研究

在0.1-0.2 kg/h小型电加热式常压气流床气化装置上,研究了不同温度、不同O/C物质的量比对高灰熔点煤气化特性和煤灰熔融特性的影响.结果表明：在不同温度下,随着O/C物质的量比增加,CO2体积分数呈线性增加.当O/C物质的量比较低时,H2和CH4体积分数较高;随着O/C物质的量比的增加,合成气中H2和CH4的含量下降较快.在不同温度下,随着O/C物质的量比的增加,碳转化率增加;但当O/C物质的量比达到1.1时,进一步增大O/C物质的量比,则使得炉内煤焦及合成气中可燃气体（CO、H2、CH4等）的燃烧份额增加,从而导致冷煤气效率下降;在该文试验条件下的最佳O/C物质的量比为0.9-1.1.对于淮南高灰熔点煤,该试验条件下适合干排渣工艺的最佳气化温度为1 300-1 350℃.     

Temperatures of Coal Particle During Devolatilization in Fluidized Bed Combustion Reactor

The purpose of this study was to investigate the thermal behavior of coal during devolatilization in fluidized bed. Temperatures in the center of single coal particle were measured by thermocouple. Two coals were tested (brown coal Bogovina and lignite Kosovo), using dry coal particle, shaped into spherical form of diameters 7 and 10 mm, in temperature range from 300 to 850°C. Unsteady behavior of coal particle during heating and devolatilization in fluidized bed was described by a model that takes into account heat transfer between bed and particle surface, heat transfer through particle and an endothermic chemical reaction of first-order. Based on the mathematical model analysis and compared with experimental results, values of heat conductivity (λ _c ) and heat capacity (C _p ) of coal were determined. The best agreement was obtained for constant thermal properties, for brown coal λ _c = 0.20 W/mK and C _p = 1200 J/kgK and for lignite λ _c = 0.17 W/mK and C _p = 1100 J/kgK.     

不同粒径煤粉在O2/CO2气氛下的燃烧特性

用TG研究了不同粒径煤粉在空气和O2/CO2气氛下的燃烧特性,对比分析了两种气氛下不同粒径对煤粉特征温度和特征指数的影响情况.结果表明,O2/CO2气氛下,粒径对煤粉燃烧的影响要大于空气气氛,且挥发分含量越高的煤种其影响越大.相比空气气氛,O2/CO2气氛下煤粉的燃烧特性随粒径变化会呈现较大的波动性,且随着煤种挥发分含量的增加,小粒径段煤粉的波动性增强.可以通过提高氧浓度来减少燃烧波动的影响.     

印度CFB锅炉煤种燃烧特性试验研究

印度当地煤种特性与我国煤种特性相差较远。根据印度项目需要,对印度CFB锅炉燃用煤种进行燃烧特性的试验研究。通过煤种的常规分析,获得了试验煤种的基本特性数据;通过热重试验,得到了试验煤种的着火特性、燃尽特性和热解特性;通过流化床试验台热态试验,获得了不同入炉煤粒径分布下,煤种的燃尽特性和灰渣比。试验结果对实炉的设计、调试具有重要的参考价值。     

煤及灰辐射特性参数的研究

利用在红外分光光度计上实验测出三种黑龙江省产煤及其灰的稀相均一微粒弥散系的透射率光谱,结合精确Ｌｏｒｅｎｚ－Ｍｉｅ电磁理论及色散Ｋ－Ｋ关系式,反演微粒的基本辐射特性参数,并进而求粒子的衰减因子、散射因子和吸收因子。由于计算的唯一简化条件为有限区域实验数据的外推关系式,因而本文方法精度高,适用范围广。