矿物成分对超细化煤粉燃烧特性影响的实验研究

采用热天平研究了超细化鹤岗、铁法、准葛尔3种脱灰煤样(HCl/HF脱灰)，及分别添加NaOH、KOH、MgO、CaO、Al2O3和Fe2O3矿物成分制成试验样品的燃烧特性。实验中气体流量为50mL/min，氧气体积百分比浓度为20%，升温速率为20℃/min。通过对所获得的热失重(TG)和失重微分(DTG)曲线的分析，比较了各种矿物质对3个煤种燃烧特性的影响。结果发现，NaOH、KOH使鹤岗、准噶尔和铁法煤的脱灰样品的着火降低50℃左右，最大失重速率温度和活化能降低；Fe2O3提高了3种脱灰煤样的着火温度，抑制挥发分反应活性；Mg、Ca、Al、Fe对3种脱灰煤样影响不同，与煤的品种有关。     

生物质与煤混合的热解特性研究

利用热重分析仪研究了生物质麦杆与煤混合的热解特性。实验发现,生物质的掺混能改善煤的热解特性。随着掺混比例的增大,混合燃料热解的挥发分初始析出温度会降低,最大热解速率增大,而最大热解速率对应的温度下降,挥发分释放变得更加集中,挥发分释放特性指数值变大。在热解过程中,麦秆与煤并没有发生明显的协同作用。     

生物质与煤混合热解特性的研究

采用热重分析法(TGA)对几种常见天然生物质(麦秆、棉秆和杨木屑)、两种不同变质程度的煤以及两者混合物的热解特性进行了研究。试验升温速度5℃/min,终温850℃。结果表明:生物质热解温度低,热解速度快,而煤相对热解速度慢,热解温度高,随煤变质程度提高,TG曲线向高温区移动,热解温度升高,最终失重率减小,试验无烟煤和烟煤的最终失重率分别为17%和30.07%。生物质与煤混合热解时,总体热解特性分阶段呈现生物质和煤的热解特征,但从实际微分曲线与按比例折算后的曲线比较结果看,400℃之前,生物质对煤的热解影响不明显,在400℃之后,生物质的加入对煤的热解产生抑制作用,煤的热解速率降低,煤的挥发分越低,抑制作用越强。     

超细化煤粉在热解条件下氮的迁移特性试验研究

采用DTG(热重/差热分析仪)和GC-MS(气相色谱质谱联用仪)对鹤岗、铁法、准噶尔煤超细化煤粉进行热解试验,研究试验条件对氮氧化物的前驱物NH3、HCN和NO的影响。结果表明粒径小于20μm的超细煤粉含氮气体的释放量最少,而中等粒径的煤粉(30~40μm)氮化物的排放总量最大,50μm以上粒径煤粉居中;同一煤种不同粒径的煤样在热解过程中HCN的释放规律较为接近,分别在300~600℃温度范围和1000~1200℃温度范围内出现最大析出峰;随升温速率增加含氮气体的产物分布产生滞后现象;煤种对不同粒径范围的煤样含氮气体释放的影响不同,当粒径在0~10μm范围内,热解过程含氮气体释放量不与煤中含氮量成正相关,而在中等粒径范围(30~40μm范围内)则相反。     

农业废弃物的热解特性分析及动力学模拟

采用热重分析技术对中国典型农业生物质废弃物(玉米秆、稻草和棉秆)的热解行为及其动力学规律进行了研究,定量分析了升温速率对生物质热解特性的影响规律,建立了生物质热解的反应动力学模型.结果表明,农业生物质的热解表现出相似的规律,热分解主要集中在200-400℃.在升温速率为10℃/min时,玉米秆、稻草和棉秆分别在347.6、315.4和345.2℃取得最大反应速率8.00、7.35和7.68％/min,当温度达到900℃时,焦炭产率分别为24.5％、30.8％和20.7％.在低升温速率下,挥发分析出阶段的起始温度与升温速率的对数呈线性关系,最大热解速率随着升温速率的增大呈线性增大趋势.三组分模型可以很好地模拟木质纤维类生物质在不同升温速率下的热解行为.纤维素分解对生物质热解的贡献最大,半纤维素次之,而木质素最小.     

恒定高温下煤粉燃烧特性及模型模拟

热天平(TGA)是最常用的研究煤粉炉内燃烧特性的设备,但由于设备本身需要逐步升温的局限性,不能得到特定温度下煤粉的燃烧动力学。利用自制恒温热重实验台,对几种典型煤种进行恒定高温情况下的燃烧失重实验,研究了温度、煤种等因素对煤粉燃烧特性的影响。结果表明:煤粉突然置于恒定高温条件下燃烧,随温度的升高,失重速率逐渐增大,燃尽时间缩短,同时失重速率峰值升高,而且后移,使反应初期更多的挥发分析出,燃烧更加剧烈。提高温度可以改善煤粉着火与燃尽特性。煤种的煤化程度越低,挥发分含量越高,燃烧初期速率高,着火特性越好。挥发分析出燃烧和焦炭的燃烧存在时间上的重叠。利用一维均相反应模型模拟计算恒定高温下的煤粉燃烧过程,判定系数高达0.96,结果较精确,可为实际锅炉设计与运行提供一定的参考价值。     

不同升温速率下煤粉热解特性研究

采用TG—FTIR热重红外联用仪对4种煤种进行煤粉热解失重实验,研究不同升温速率下煤粉热解失重特性及改变煤种对煤粉热解失重特性的影响规律,并利用实验结果计算得到相应阶段的反应动力学参数。研究结果表明:不同升温速率下煤粉失重情况较为接近,提高升温速率能够加剧热解反应;随着热解反应进行,因不同阶段化学反应的不同而导致活化能E变化较大;不同升温速率下煤种对热解反应的影响不可忽略。     

升温速率、气氛与粒径对玉米秸秆热解特性的影响

为研究升温速率、气氛和粒径对玉米秸秆热解特性的影响规律,在TA-Q500型热重分析仪上进行了相应的热解实验。结果表明:随着升温速率的升高,玉米秸秆的热解速率与峰值温度均增大,总体热解反应过程更集中;氮气气氛下,玉米秸秆的热解DTG曲线仅有1个明显的失重峰,而空气气氛下则表现出明显的双峰,且氮气气氛下热解的总失重量小于空气气氛;随着玉米秸秆粒径的增大,热解的初始温度、峰值温度及终止温度均呈增大趋势,同时最大失重速率也略有增大,但变化并不明显。     

煤的快速热解动力学研究

煤的快速加热条件下的热解研究对煤气化反应过程以及气化炉的运行有着重要的意义。试验采用TGA/SDTA 851型热天平对不同煤种、不同升温速率、不同灰煤比下的煤快速热解特性进行研究，同时对3种气氛下煤的动力特性进行分析。研究发现：随着升温速率的增加，最大失重速率也有所提高；随着煤的变质程度提高，热解最大失重速率有所降低；随着灰/煤比的增加，失重速率先升后降。说明存在一个最佳的灰/煤比，使得失重速率达到最大值；在N2、、O2、CO2 3种气氛下，CO2气氛下的气化反应进行的温度要高于N2气氛下的热解和O2气氛下的燃烧温度，气化与燃烧相比，气化反应进行的剧烈程度远远小于燃烧。文中也根据Coast-Redfern积分方法得出了煤热解的表观动力学参数。     

玉米秸秆热解特性及动力学的实验研究

本文采用热重分析(TGA)对华北地区常见的玉米秸秆的热解过程及其动力学规律进行了研究。实验中分别以三种不同的升温速率在氮气气氛下将样品从室温加热直至挥发分完全分解。实验结果表明:样品的非等温失重过程由脱水、剧烈失重和缓慢失重三个阶段组成;随升温速率的提高,样品的最大热解速度提高,对应的峰值温度提高,达到失重峰的时间缩短很多,表明加热速率越大挥发分析出的速度越快。建立了玉米秸秆的热解反应动力学方程,得出了玉米秸秆的热解反应动力学参数,并探讨了相应的热解机理。     

海藻的热解特性分析

用热重分析法对一种海洋生物质--海藻类植物江蓠的热解过程及其动力学规律进行了研究。分析了样品在不同升温速率(10、20、30℃/min)和不同粒径(0.18、0.28、0.45 mm)下的实验结果，发现样品的非等温失重过程由脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重4 个阶段组成,结合傅里叶红外光谱分析了样品热解过程的主要成分变化，比较了各升温速率下的热解特性参数，并计算出热解产物释放指数r; 随着升温速率的增加，热解反应越容易进行。当粒径小于0.45 mm时，时, 颗粒粒径对热解过程影响不大。用Coats-Redfern方法计算出样品的热解动力学参数,发现其热解反应机理函数不同于木质类生物质，求得的活化能E与频率因子A之间存在动力学补偿效应。     

医疗废物中典型有机质的热重分析

用非等温热重分析法对医疗废物中几种有机物的热解气化行为进行研究。热解气化要经历4个阶段,分析了不同升温速率(10～50 ℃/min)、不同气氛(N2、空气)和空气流量(30～110 mL/min)对热解气化特性的影响,发现升温速率的增加使得TG和DTG曲线向高温方向偏移,空气气氛下更有利于有机物的热解处理,在30 mL/min以上的气体流量对热解气化特性没有显著影响。     

粒度和升温速率对低热值煤样热解的影响研究

利用热重法研究了低热值煤在不同粒度和不同升温速率下的热解特性;获得了不同粒度和不同升温速率下热解特性参数,通过动力学分析得到三维扩散模型可以很好反映升温速率的煤样的热解过程,而二级化学反应可以反映不同粒度的热解情况,通过对模型求解得出煤样的活化能与频率因子。     

再燃烧条件下煤焦还原NO特性的研究

在携带流反应装置中,研究了不同煤焦制备和反应条件下煤焦异相还原NO的特性,分析了煤种、热解条件(热解温度、煤粉热解时粒径和热解气氛)和反应条件(煤焦还原NO时的反应温度、环境气氛)等因素对煤焦还原NO特性的影响。结果表明,挥发分含量较高的煤种,其煤焦对NO的还原能力较强;热解温度的提高导致生成煤焦还原NO能力下降;小粒径煤粉热解生成的煤焦较大粒径煤粒热解生成的煤焦对NO的还原率高;煤粉在一次燃烧区过量空气系数为1.0~1.2的烟气气氛中热解时,生成的煤焦对NO的还原能力无明显差别;参与反应的煤焦颗粒周围烟气气氛对煤焦还原NO的影响较大,在SR1为0.9~1.3范围内,NO还原效率呈现两头高中间低的特性,且当SR1=1.1时,NO还原率最低;在高温氧化性气氛中,随反应温度的提高,煤焦还原NO的效率增加。     

用热重分析法研究豫内使用的几种煤的热解特性

介绍了河南省的煤炭资源情况，采用热重分析法对煤热分解进行了大量试验研究，探讨了影响煤热解的因素，如煤粉粒度对热解产物的影响、温升速率对煤热解的影响等，研究了混煤的热解特性，提出了反映煤热解特性的煤粉热解产物释放特性指数ｒ。     

应用TG-FTIR研究鹤岗烟煤的热解特性

采用TG-FTIR联用技术研究了鹤岗烟煤的热解过程。研究表明,在升温速率为30℃/min时,该煤的热解过程可以分为4个阶段,其中在430～650℃区间发生剧烈热解反应,DTG曲线在489℃时出现最大值。热解气体的逸出情况由FTIR进行实时检测,并且定性分析了CH4、CO2、CO和焦油的析出情况。通过比较TG/DTG曲线和FTIR数据,发现TG和FTIR的分析结果是一致的。假定煤热解反应为一级反应模型,分不同的温度区间采用Coats-Redfern法求解煤热解反应动力学参数,计算结果与实验符合较好。     

神府煤加压热解特性及热解动力学分析

煤的加压气化是煤清洁利用的关键,作为气化反应的初始阶段,煤热解特性对煤气化过程有着重要的意义.为了深入了解煤的加压热解机制,该文采用加压热重分析仪研究了我国的一种典型烟煤--神府煤在不同压力下的热解失重特性,采用挥发分释放综合特性指数(D)与非等温法,结合不同的扩散机制函数分析了神府煤加压热解动力学机制.研究发现神府煤的热解主要包括煤样的干燥脱水、挥发分的析出以及大分子焦油的二次裂解;加压对神府煤的热解过程有明显的影响,热解压力小范围的升高(＜0.8MPa)有利于挥发分的析出,然而过高的压力不利于挥发分的快速析出,挥发分释放综合特性指数可很好地表征神府煤加压热解过程中挥发分的析出特性.热动力学分析表明,三维球扩散模型比较适合神府煤的加压热解机制,低温段活化能随热解压力增大先增大后减小,但明显高于高温段热解活化能.     

CO_2气氛对烟煤热解过程的影响

采用热重–傅里叶红外联用的方法研究徐州烟煤在Ar、N2和CO2气氛下的热解特性,考察CO2气氛下反应终温和升温速率对其失重和气体析出特性的影响。结果表明,CO2气氛对煤热解的影响主要在高温区,表现为对煤中碳酸盐分解的抑制作用和对煤焦的气化作用。反应终温900℃时,CO2气氛下CH4和C2H6的析出量较Ar和N2气氛下小,而CO析出量较大。CO2气氛下反应终温由700℃上升到1000℃,CH4和C2H6的析出量略有升高,CO析出量显著升高;升温速率提高,CH4、C2H6和CO析出量降低。