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．     

煤粉颗粒团燃烧过程的数值模拟

煤粉的燃烧在工程实际中很多情况下都是聚团燃烧,颗粒内部传热传质机理复杂。本文根据多孔介质的传热传质学理论,引入对流项,建立了气流场中煤粉团燃烧的三维数学模型,并对不同孔隙率的煤粉团的燃烧过程进行了对比计算,计算结果合理,揭示了孔隙率对煤粉团着火燃烧的影响,为深入研究煤粉团燃烧特性打下基础。     

煤粉颗粒粒度分形分析

采用英国Malvem公司的MAM5004型激光粒度分析仪测定了合山、晋城各4种不同粒径煤样的粒度分布．采用美国LECO公司的MAC-500型工业分析仪分别测得各煤样的固定碳及挥发分含量．根据实验数据研究了煤粉颗粒的分形特征及其煤粉粒度分布分形维数与其固定碳及挥发分含量的关系，提出了基于考虑能量、环境、安全的煤粉燃烧锅炉的煤粉经济细度新概念．煤粉的分形维数可以反映煤粉的物理结构特性，并提供反映煤粉燃烧特性与炉内的燃烧状况的信息．煤粉颗粒的分形维数愈大，细度愈小，愈均匀，煤粉燃烧性能愈好，超细化煤粉燃烧技术是一种极具潜力的煤粉洁净高效燃烧新技术．     

颗粒间距对煤粉颗粒着火和燃烧行为影响的理论研究

为了探究复杂燃烧组织形式下煤粉颗粒间距变化所带来的颗粒着火和燃烧行为的差异,以典型烟煤为研究对象,开展了不同颗粒间距下煤粉颗粒着火与燃烧特性的理论模拟研究,主要考察着火延迟时间、着火模式及关键流场、组分场特性随颗粒间距D的演变规律。结果表明,当颗粒间距较大,煤粉颗粒群的燃烧行为与单颗粒燃烧行为相似;对于粒径为70μm的烟煤颗粒,在1 500 K-0.2O₂的条件下,均相着火滞后于非均相着火发生,且该现象对于气相反应机理的选取不敏感。当颗粒间距缩小（≤8d）,煤粉颗粒的气相燃烧行为与单个煤粉颗粒有较大的差异。由于颗粒之间的相互作用,挥发分在下游颗粒边界处发生富集,气相着火点在下游颗粒边界产生,并逐步发展至上游颗粒,促使气相连续火焰的形成。由于上述颗粒间的相互作用,上游和下游颗粒的挥发分着火均有所提前,使得颗粒的着火模式向均相着火倾斜,且下游颗粒着火模式倾斜程度较上游颗粒更为明显。当颗粒间距缩小,多颗粒燃烧形成火焰包络面,导致颗粒边界层富燃贫氧区域的扩大,这对燃烧过程中氮氧化物等的生成具有重要影响。     

煤粉粒度对神华煤热解及燃烧特性的影响

采用瑞士梅特勒公司生产的TGA/SDTA851e热重分析仪器研究了4种不同煤粉粒度神华煤的热解、燃烧特性,考察了粒径及升温速率对热解和燃烧的影响。采用不同的升温速率制取两组焦样,进行热天平燃烧实验。用特征温度表征燃烧过程特性,分析燃烧规律的变化。实验结果表明,随着制焦时煤粉粒径的减小,煤焦的着火温度提前,燃烧的剧烈程度增加,燃烧的稳定性和燃烬程度得到了改善。由于挥发分的存在,煤粉燃烧过程中粒径对于难燃质燃烧的影响较小。     

激光粒度测定法测定煤粉粒度的影响因素研究

基于不同粒径下煤粉的SEM分析,从利用激光粒度仪测试煤粉试样粒度时的超声强度、超声分散时间、分散剂的种类及浓度等方面对煤粉粒度测试结果的影响进行实验研究,探讨了激光粒度仪测试煤粉粒度的最佳实验条件,即测定煤粉粒度时搅拌分散时间2min~4min较为合适,适宜的超声分散强度为1 200Hz,使用浓度为3%~5%的吐温80分散剂的分散效果较好,煤粉测试粒度的适宜温度为15℃~35℃。     

原生煤粉粒度特性的研究

认识和把握原生煤粉的粒度特性是对其进行有效分选的前提,对采自兖矿集团济二、济三矿各2个工作面的4个煤样进行了原生煤粉的筛分试验.通过研究分析原生煤粉的粒度组成规律,证实了原生煤粉的粒度特性均符合Rosin-Rammler粒度特性方程,并均具有显著的线性相关关系;发现原生煤粉的Rosin-Rammler方程中的参数k与平均粒度d之间存在线性关系,参数b随着参数k的增大而减小.     

煤粉粒度测试技术现状及发展

介绍了目前国内外有关煤粉粒度分布测试技术的各种手段和方法,综合评述了其技术现状和特点,比较了各种测试方法的优缺点.     

分形在煤粉燃烧中的研究进展

分析比较了近年来测定煤粉分形维数的方法及研究进展,详细讨论了计算煤粉分形维数常用的4种表面测试技术、适用条件及对应的计算方法.结果表明,用不同测试方法获得的数据计算得到的结果并不完全一致.比较发现：表面分形维数与测试方法间存在很大的相关性,只有选择正确的测试方法,才能将煤的表面特性与煤的燃烧过程有机并准确地结合,从而获得突破性成果.煤粉燃烧的分形结果表明：煤燃烧过程是一个表面分维增加的过程,说明煤的燃烧是在一个立体的网络结构内外同时反应,因此煤燃烧反应动力学应当考虑煤粉表面分形结构的特征.     

煤粉工业锅炉燃烧的数值模拟

为了更好地把握锅炉的性能,应用Fluent软件对某新型高效煤粉工业锅炉内的燃烧过程进行了三维数值模拟.采用非预混燃烧模型模拟化学反应过程,用P-1辐射模型计算辐射传热,用Realizable κ-ε湍流模型模拟气相运动,对固体颗粒相的求解采用随机轨道模型.模拟所得到的炉内温度场、离散相和连续相轨迹分布合理,温度场和实测值较为吻合.模拟结果表明,通过适当降低锅炉的负荷,能够进一步改善煤粉燃烧温度场分布.     

煤粉流动特性若干影响因素的研究

利用Jenike剪切测试方法测定了4种不同煤种煤粉的剪切强度,得出煤粉的流动函数,以此研究了煤粉的含水率、粒径分布、表面特征等因素对煤粉流动性的影响.结果表明：相同的煤种,相似粒径分布的煤粉,随着含水率的增加,其流动函数值不断减小,流动能力变差;对同一种煤的3个不同粒径分布的煤粉试样的试验结果表明：相近水分的同种煤粉,随着煤粉中细粉含量的增加,煤粉的流动函数值变小,流动能力变差;研究还发现,在其它条件类似的情况下,煤粉表面结构的差异对煤粉的流动性有时也有较显著的影响.     

煤层气井产气通道内煤粉运动特征分析

基于脱落煤粉滚动启动条件和运移,建立了煤粉脱落、运移和堵塞的孔隙度和渗透率模型;分析了煤粉排出量对煤层孔隙度和渗透率的影响。依据该渗透率模型,研究煤粉适度排出理论,建立煤粉适度排出模型和携煤粉地层液速度窗口模型,使脱落的煤粉适度排出,疏通渗流通道,增加渗透率提高单井产气量。结果表明：煤粉的脱落增加了煤层的孔隙度和渗透率,而煤粉的沉积堵塞减少了煤层的孔隙度和渗透率;渗透率随煤粉的排出量的增加呈二次关系增大,煤层排出脱落煤粉可在一定程度上改善储层物性,提高煤储层的孔隙度和渗透率;采取压裂增产的煤层气井支撑剂粒径为20/40目正排列时,通过的最大煤粉粒径为0.16 mm,排液量大于13.53 m 3/d有利于粒径小于0.1 mm脱落的煤粉排出,最大限度地提高煤层渗透率,增加煤层气单井产气量。     

沥青搅拌站煤粉旋流燃烧室的数值模拟研究

燃煤加热节约沥青搅拌站的运行成本。设计了出力为4 t/h的煤粉旋流燃烧室及其加热系统,并对燃烧室开展数值模拟研究。结果表明,煤粉颗粒燃烧室内迅速着火燃烧,燃烧室内速度场和温度场分布较为对称;旋流燃烧室内流场由旋流燃烧器和切向喷入燃烧室的二次风共同主导,当燃烧室切向进入的二次风与中心射线的偏置角不小于60°,一次风率在0.15~0.20,旋流燃烧室内流场合理,煤粉的燃烧效率可达97%~99%,NO_x排放浓度在650 mg/Nm~3左右,具有较高的负荷调节能力。模拟结果论证了在沥青搅拌站上使用煤粉旋流燃烧的可行性并提供了一定设计指导。     

煤粉燃烧中NO_x的预测:模型开发及Fluent实现

开发了新的煤粉燃烧NO_x预测模型,模型考虑了热力型,快速型和燃料型NO_x的生成以及已生成NO_x的异相,均相还原。通过不同煤种的大量热解实验建立了燃料N在挥发分,焦炭中分配比例的经验公式。为解决欠氧还原区NO_x均相还原的定量描述问题,提出以CO,H_2浓度来间接表征气相碳氢化合物含量的方法。利用Fluent提供的用户自定义函数(UDF)接口,加入焦炭与CO_2,H_2O的气化反应,准确计算CO,H_2在燃烧全过程的衍化规律。编写程序将NO_x模型以UDF的形式嵌入Fluent中,实现新的NO_x模型与先进湍流,辐射换热模型的耦合计算。与原有模型相比,新的NO_x预测模型可以自适应不同燃烧条件(常规燃烧,空气分级燃烧)下NO_x迥异的生成与还原特点,从而有助于评判不同结构设计,运行条件对NO_x排放的影响。     

MnO2对粉煤燃烧特性的影响

以义马粉煤为研究对象,采用热分析技术研究了MnO2对粉煤燃烧特性的影响.研究结果表明,添加MnO2对粉煤的燃烧特性有显著的影响,影响程度与MnO2的用量有关.在实验条件下,MnO2的加入量对燃点没有明显的影响,但对燃烧完全程度及达到最大燃烧速率时的温度具有明显的改进效果.     

非定温热分析法在煤粉燃烧动力学研究中的应用

利用热重分析仪对煤粉进行了热失重实验研究,并获得了相应的热重特性曲线。采用单个扫描速率的Coats-Redfern法、多重扫描速率的FWO法和Starink法3种典型的热分析方法求取了各样品的动力学参数。采用热重分析仪对煤粉颗粒燃烧特性实验分析表明,样品燃烧活化能随升温速率的增大而下降,并且同一升温速率下样品的活化能随反应进行而不断减小,在反应将结束时略有增加;应采用单重升温速率法和多重升温速率法相结合来分析煤粉的燃烧机理。     

煤粉的分形特征及其对水煤浆级配的影响

为进一步研究分形理论与煤粉粒度级配的相关性,运用分形理论分析了张家峁煤矿水煤浆厂不同粒度煤粉的粒径分布特性,利用激光粒度分析仪测试不同中位径煤粉的粒径分布曲线,通过作图计算发现lnyV(r)-lnr有很好的线性关系,呈现分形特征,分形维数在2.3以下。对水煤浆级配的两种经典模型Alfred模型、Rosin-Rammler模型进行分形分析,分形维数在2.5以上。将中位径为6μm的煤粉样品分别与中位径29μm和90μm的煤粉等比例级配,其结果分形维数也都在2.5以上,高于未级配煤粉分形维数,因此分形维数是级配的特征参数。级配过程提高了煤粉的分形维数,通过测定煤粉的分形维数可评判级配的好坏,以及粒度分布是否接近理论模型。