国内典型煤种在富氧条件下的燃烧性能

为掌握富氧燃烧对不同煤种燃烧性能的影响,在煤粉气流着火温度试验炉和改造后的一维火焰燃烧试验台架上进行国内典型烟煤和贫煤在不同O_2体积分数下的煤粉气流着火温度、一维火焰炉燃尽率、结渣性能测试。研究结果表明,随着O_2体积分数的增加,不同煤种均呈现煤粉气流着火温度下降、燃尽率上升的规律,表明O_2体积分数的增加可以提高燃煤的燃烧稳定性和经济性,同时随着O_2体积分数的增加,炉膛燃烧尖峰温度提前并升高,燃煤的结渣性能加重。需要注意的是不同煤种的燃烧性能受O_2体积分数的影响程度不同,具体煤种需进行相应的富氧燃烧试验确定。     

工业煤粉锅炉煤种适应性的燃烧试验研究

以新汶矿业集团下属孙村矿煤样为试验对象,在工业煤粉锅炉燃烧试验台架上进行了煤种适应性的燃烧试验研究。结果表明,单一孙村矿煤着火工艺特性较差,掺制30%的神华煤后着火工艺特性和燃烧特性可以得到有效改善。     

不同煤种对熟料烧成的影响

水泥熟料煅烧过程中,煤的燃烧特性对熟料的烧成起着至关重要的作用。本文研究了烟煤、无烟煤以及混合煤三种煤燃烧过程中的着火特性、燃尽特性及燃烧温度,并结合生产实际数据,分析了不同煤种对熟料煅烧的影响。为实践中不同煤种的使用提供参考。     

劣质煤种对1000MW旋流对冲锅炉燃烧性能的影响

旋流对冲燃烧锅炉在燃用劣质煤种时,由于劣质煤着火困难,会造成主燃区温度较低,引起炉内燃烧不稳定,并且水冷壁经常发生高温腐蚀和结渣,上部对流受热面超温,飞灰含碳量也增加,锅炉热效率明显降低,是目前电站锅炉运行面临的一大难题。针对某1 000 MW旋流对冲燃烧锅炉,采用CFD方法研究了锅炉燃用劣质煤种时炉内燃烧组织的分布特性,并将结果与设计煤种进行了对比分析。结果表明:与设计煤种相比,劣质煤灰分高,热值低,原燃烧器的分级配风方式不利于劣质煤粉及时着火,燃点推迟,炉膛水平截面温度分布不均匀,四周水冷壁中心附近出现高温区和高浓度CO,炉膛中心高温区减小,火焰中心上移,因此对流受热面附近出现高温区域,这些会导致水冷壁高温腐蚀,对流受热面超温问题发生,同时出口烟温也会增加,即锅炉效率降低。另外,由于分级燃烧组织的不合理,炉膛出口NOx生成量也明显增加。在实际运行中,可以采用混煤掺烧的方式,改善劣质煤种的燃烧特性,从而提高锅炉燃烧稳定性;其次,可以对原旋流燃烧器进行改造优化,如适当减小一次风速,或者在水冷壁中心增设墙式风,保证劣质煤粉有足够的时间预热并能够及时与二次风混合,稳定着火,提高锅炉燃用劣质煤种的能力。     

煤的挥发分对机立窑煅烧的影响

无烟煤在立窑中起到燃烧和配料的双重作用,煤质对立窑熟料产质量影响很大,本文结合我厂不同煤种的立窑煅烧情况,着重从燃料燃烧学和传热学的角度分析煤的挥发分对着火温度的影响及全黑生料的燃烧过程,阐述煤的挥发分不同对立窑燃烧的影响,不妥之处请专家和同行们指导。1 我厂采用不同种类无烟煤煅烧的基本情况 我厂先后用过阳泉煤、京西煤、柳     

不同挥发分含量煤种与热解半焦混燃热态试验研究

半焦是低阶煤经低温热解后的产物,着火和实现稳定燃烧较原煤需更高温度,为拓展其在电厂动力用煤等领域的应用,有必要引入一些易燃高挥发分煤种作为混燃燃料;同时国内外关于混煤燃烧研究多是基于小型试验台和数值模拟,而非中试规模的试验系统。基于此,在350 k W热态试验炉上开展了不同挥发分煤种(褐煤、烟煤、次烟煤)与神木热解半焦混燃热态试验研究。通过测量燃烧器下游主燃区不同轴向位置、径向位置处炉膛温度以及O_2、CO、CO_2、NO_x等气体成分浓度,研究掺混煤质变化对混合燃烧(半焦质量掺混比50%)的着火特性以及NO_x生成影响。结果表明:混合燃料浓侧煤粉射流的着火优于淡侧,O_2消耗及燃烧产物生成也主要集中在浓侧;随着混合煤质V_(daf)增加,混煤射流着火距离减小,燃点下降,燃烧器出口与稳定燃烧区之间的距离随之缩短;主燃区出口截面处,褐煤+半焦、烟煤+半焦、次烟煤+半焦混合射流中心的NO_x浓度分别为473、462、532 mg/m~3(6%O_2下,下同),对于褐煤+半焦、烟煤+半焦混合射流NO_x浓度差值较小,仅为11 mg/m~3。综合考虑着火距离、燃烧强度和主燃区NO_x排放量,适合较大比例混合热解半焦(半焦掺混比50%)混燃煤质的V_(daf)不宜低于16%。     

富氧条件下煤粉气流的着火性能变化

利用一维火焰炉对不同富氧条件下的煤粉气流着火燃烧特性进行了研究,得到了富氧条件下煤粉气流的着火性能变化规律。研究结果表明:随着助燃气体氧浓度的提高,各煤样的着火温度均大幅下降,其中低挥发分煤种在着火方面对富氧条件的改善更为敏感,即富氧条件的改善可减弱煤种间着火性能方面的差异性;随着氧浓度的提高,煤粉气流的着火方式明显从均相着火向非均相着火转变,其中燃用褐煤时发生着火方式转变所对应的氧浓度为50%~60%,燃用烟煤时约为40%,燃用贫煤和无烟煤时都约为30%;对于烟煤和褐煤,随着氧浓度的提高,对应的最佳煤粉浓度值先增大后减小,而对于贫煤和无烟煤,由于其在整个实验氧浓度范围内基本上都以"非均相着火"为主,因此随着氧浓度的提高,对应的最佳煤粉浓度的值基本上呈缓慢下降的趋势。     

循环流化床锅炉的安全运行经验

在循环流化床锅炉中，燃料仅占床料的3％左右，其余是不可燃的固体颗粒。循环流化床锅炉特殊的流体动力特性使得气固和固固混合非常好，因此燃料进入炉膛后很快与大量床料混合，燃料被迅速加热至着火温度，而同时床层温度没有明显降低。因此所有煤种均可在其中稳定高效燃烧。运行中变换煤种时，燃烧设备和锅炉本体不做任何修改也可取得较高的燃烧效率。     

大颗粒煤燃烧传递动力学破碎理论模型

研究了大颗粒煤燃烧中的颗粒破碎现象，理论分析了大颗粒煤的着火过程和颗粒破碎过程，建立了大颗粒煤燃烧传递动力学破碎模型，对褐煤、烟煤和无烟煤三个典型煤种进行了燃烧初期数值模拟，指出了大颗粒煤燃烧时着火和颗粒破碎的内在联系。     

不同煤种对熟料煅烧的影响研究试验

为了摸清不同煤种对立窑熟料煅烧的影响,我们对其进行了研究试验。1不同煤种的质量分析试验样本采用山西、邯郸和武安矿的煤,分别对其进行了煤的燃烧速度和煤灰熔点试验。其中,煤的燃烧速度采用煤在815℃温度下的燃尽率表示,燃尽率为煤灼烧10min的烧失量L.S10与灼烧40min的烧失     

粒度对煤粒燃烧和热解影响的理论分析

在化学热力学和动力学理论中引入表面项,并由此来分析和讨论粒度对煤颗粒燃烧和热解反应的影响规律.研究结果表明,煤颗粒的粒度对其燃烧和热解反应的热力学性质和动力学参数有明显的影响,粒度越小,影响越大;减小煤颗粒的粒径,化学反应的吉布斯函数差减小,煤颗粒燃烧和热解的趋势增大,使着火温度和热解温度降低,自燃容易发生;并且减小煤颗粒的粒径,其摩尔表面能增大,导致其燃烧和热解的表观活化能降低和速率常数增大,使煤颗粒的燃烧和热解速率加快,使转化率、燃尽度和热解度增加.     

碱／碱土金属盐对提质褐煤自燃倾向的影响

利用煤着火点测定仪和热重仪对添加碱／碱土金属盐制的提质褐煤着火点、燃烧特性进行分析,研究碱／碱土金属盐对其着火点、燃烧特性的影响。研究表明,碱／碱土金属盐对提质褐煤着火点有影响,按对抑制作用大小排序：MgCl2〉CaCl2〉Na2CO3〉K2CO3;碱／碱土金属盐对提质褐煤燃尽段有促进作用,可以有效降低碳在灰分中的残余。     

煤粉高压着火特性及影响因素

高压气化炉内煤粉的着火特性对煤粉烧嘴和气化室的设计与运行调控具有重要意义。笔者采用加压热重分析法对3个煤样的着火特性进行研究,根据升温过程中的能量守恒原理和谢苗诺夫着火理论提出了一种新的处理PTG曲线求取着火温度的拐点法,并与传统经验切线法进行对比;讨论了压力、氧气体积分数、升温速率、挥发分和颗粒粒径对着火温度的影响。研究结果表明,煤粉着火温度区间为从初始着火温度(Ti)到极限着火温度(Tig),环境换热条件所决定的切点位置是唯一定解条件,高温工业炉高加热速率对应的为极限着火温度;与常压条件下相比,加压下固定床煤粉的着火为异相着火,着火温度随挥发分的增加而略有增加;在0.1~1.0 MPa和3~5 MPa的压力范围内,随压力的升高,着火温度下降,且比常压下低很多,虽然在1~3 MPa的着火温度略有增加;氧气体积分数对着火温度的影响规律与常压的类似,随氧气体积分数的增加,着火温度降低;虽然加压条件下煤粉的快速反应,拐点法与切线法得到的着火温度相近,但切线法无法响应环境条件的变化,且常压下,经验的切线法无法给出令人满意的结果。     

高炉喷吹半焦及其性能分析

对2种高炉喷吹用煤和3种半焦的可磨性指数、着火点、爆炸性、灰熔点及燃烧性进行了研究,考察了5种原料的冶金性能及配煤对高炉喷吹性能的影响,确定了合理的配煤方案. 结果表明,高炉喷吹煤粉配加半焦后,混合煤的可磨性增加,爆炸性减弱,着火点降低,灰熔点提高,燃烧率约为85%. 半焦配比达40%时,混合煤用于高炉喷吹可行,并可获得更优良的冶金性能.     

综合热分析法研究催化剂对煤粉燃烧过程的影响

利用综合热分析仪研究了Ce2(CO3)3, CeO2, CaCO3, CaO 四种化合物对煤粉燃烧过程的影响. 重点研究了稀土金属化合物Ce2(CO3)3在不同添加量和不同粒度时对煤粉燃烧过程的影响. 结果表明,Ce2(CO3)3能够显著促进煤粉的燃烧过程,降低着火点温度. 添加量为1.0%时,煤粉着火温度降低约30℃,助燃性能优于其他3种催化剂. 在添加量小于1.0%时,Ce2(CO3)3添加量越大,着火温度越低. 在Ce2(CO3)3不产生团聚的情况下,催化剂粒径越小,煤粉的着火温度越低.     

热分析试验评价节煤剂对煤粉燃烧过程的影响

为探究节煤剂产品特性,本文利用热分析方法讨论了3种节煤剂对煤粉燃烧过程的影响。结果表明,添加不同节煤剂,#1、#2、#3煤样着火点分别降低了9.2 ℃、11.2 ℃和88.9 ℃,并且提高放热效率。燃尽指数表明,节煤剂使#1和#2煤样燃尽性能提高,而#3燃尽性能变差。动力学计算表明,节煤剂能够降低煤粉从着火点到最大燃烧速率阶段的反应活化能,从而提高该燃烧过程的反应速率。     

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。     

SELF-IGNITION AND CONVECTION PATTERNS IN AN INFINITE COAL LAYER

Spontaneous combustion can occur in a coal stockpile if the heat generated by oxidation cannot be dissipated at near ambient temperature. Determination of conditions for which combustion occurs is of great importance in designing coal stockpiles. An approximate analysis is used to obtain natural convection patterns in a laterally-unbounded layer of coal. Down-hexagons and two-dimensional rolls appear to be the stable flow planforms. A continuation procedure gives a simple criterion for the point of ignition in the layer in terms of easily measurable parameters. This criterion can be used to determine ignition points in the interior of a large coal stockpile and complements earlier work in which a similar criterion was developed for the edge of a stockpile.     

活性添加剂对型煤燃烧性能的影响研究

为改善型煤的燃烧特性、提高煤的燃烧效率,研究了某种活性燃煤添加剂对型煤的燃烧性能的影响;对添加不同配比量燃煤添加剂后型煤的起火速度、烧失率、热值等进行了对比研究。研究结果表明,型煤的起火速度随着该活性添加剂加入量的增多而加快,烧失率也随之提高,但不能提高煤自身的热值。     

煤粉富氧燃烧着火温度预测的优化随机森林(GA-RF)模型

二氧化碳排放是造成温室效应的主要原因之一,富氧燃烧作为一种有效的碳减排与封存技术具有广泛的研究前景。在燃煤电厂中煤粉富氧燃烧的着火温度是燃烧器设计和运行安全的重要指标,并且与煤粉组成成分、煤粉粒径以及燃烧氛围都有复杂的相关性。因此,对煤粉富氧燃烧着火温度的预测模型研究意义重大。采用滴管炉分别测量了5种煤粉在O2体积分数为30%、35%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%富氧条件下的着火温度,分析了氧气体积分数和煤粉的组成成分与着火温度之间的关系。研究发现,随着氧气体积分数分数的增加,5种煤样的着火温度均显著下降,且挥发分越高的煤,下降幅度越大。将45组试验着火温度数据与其他研究者采用同样方法测得的69组着火温度数据组成机器学习样品库,以煤粉的元素分析、工业分析、煤粉粒径及氧气体积分数为输入条件,以着火温度T为目标输出,构建了遗传算法优化的随机森林模型(GA-RF模型),准确预报了煤粉富氧燃烧的着火温度,其预报精度为:R2>0.99,RMSE<16,MAE<8。通过模型参数重要性分析发现,氢组分超过5%后,着火温度出现阶跃式上升,现有煤粉着火数据也证实了该现象。