几种煤粉悬浮态燃烬特性的研究

通过悬浮状态下几种煤粉燃烬特性的研究，说明不同种类、不同来源的煤粉，即使发热量相同，燃烬特性也不相同。对于沸腾床和悬浮床等燃煤气固流化床反应器（如水泥分解炉）来说，燃料燃烬特性不同，其设计及操作参数（如物料的停留时间）完全不同，故应对所采用的煤粉进行悬浮态燃烧动力学试验，以他定量地指导流态化燃烧室和反应器的设计和操作。     

石油焦悬浮燃烧燃烬率的理论分析

为了探究燃烬率与燃烧因素的关系,在对石油焦燃烧过程的分析,对燃烧反应进行合理的假设基础上,以缩核模型为基础建立了石油焦气固悬浮燃烧反应的物理模型.运用质量作用定律、扩散理论和阿累尼斯定律等,得出石油焦悬浮燃烧的燃烬率与其影响因素(停留时间、燃烧温度、颗粒的粒度、燃烧气氛)之间的关系.通过理论计算探讨了各影响因素对石油焦...     

用废弃的半焦焦粉制活性炭工业性试验研究

介绍了用神府矿区废弃焦粉制活性炭的工业性试验条件、技术路线、配比方案、产品性质及经济效益分析情况．讨论了工艺条件对活性炭质量及加工过程的影响,比较分析了不同配比活性炭性质的异同及其孔结构特征,对焦粉制活性炭的成本及经济效益进行了评估．认为用半焦焦粉制活性炭技术上可行,经济上有较强的竞争力．     

双锥燃烧室旋流强度的计算

为了得到双锥燃烧室内旋流强度的计算公式,同时分析旋流强度对燃烧室内流场分布的影响,论述了旋流强度的一般定义及物理意义,推导出双锥燃烧室在直叶片和错角叶片2种叶片下的旋流强度计算公式,发现2种计算公式存在相似性。利用计算流体力学软件模拟得到2种叶片不同旋流强度下的流场分布。对比燃烧室良好运行的条件,得到双锥燃烧室良好运行的旋流强度可选区间为1．37～1．64。最后分析了燃烧室在2种叶片不同旋流强度下的阻力损失,结果表明安装错角叶片的燃烧室阻力损失比安装直叶片的燃烧室阻力损失小。     

双锥燃烧室冷态流场的实验研究

根据五孔球形探针的测试原理,对应用于高效煤粉工业锅炉的双锥燃烧室内部冷态流场进行了测量,得出燃烧室内部流场是顺时针旋转并呈对称分布,前锥的流场分布分为3层,即边缘区、夹层区和中央区,存在回流;后锥流场随着出口锥形半径的逐渐缩小,总速度不断增大,不存在回流。同时也分析了流场分布对燃烧室燃烧性能的影响,前锥流场的布局有利于实现煤粉的着火,后锥流场影响煤粉和空气的混合流在炉膛的分布,使其既能保持足够的射程,又能防止气流冲刷壁面,避免结焦。     

半焦催化裂解煤焦油试验研究

为了提高褐煤热解制得半焦对焦油的催化裂解效果,采用煤热解制备的半焦催化裂解煤热解过程中产生的煤焦油。采用两段式固定床反应器,在反应器上段放置煤样热解,下段放置半焦催化剂催化裂解上段产生的焦油。研究了制焦温度、半焦用量、经O_2活化后半焦对焦油催化裂解效果的影响。结果表明,增加褐煤的制焦温度,焦油产率明显下降,褐煤900℃制备的活化半焦1 g时的焦油产率仅6.3%,提高半焦制焦温度有利于焦油中的大分子芳香类物质催化裂解成少环物质和小分子气体组分;增加半焦用量对焦油脱除效果作用不明显,焦油产率缓慢减少。与未活化半焦相比,O_2活化后的半焦对焦油的脱除效果更好。半焦的比表面积及孔隙分析(BET)表明,活化后半焦的比表面积更大,且孔隙更丰富;能谱分析(EDS)发现,活化后半焦表面金属元素总量高于未活化半焦。     

铁合金用褐煤半焦成型研究

利用云南丰富的褐煤资源制备了腐植酸钠作黏结剂,并用来成型铁合金厂应用的褐煤半焦.研究了黏结剂腐植酸钠的制备方法及褐煤半焦成型工艺,并对不同配比的型焦作了各种强度指标测试.结果表明,腐植酸钠作为半焦成型的黏结剂具有良好的综合指标.实验研究表明:当黏结剂腐植酸钠的配入量大于8%时,褐煤型焦的各项指标达到了铁合金厂的使用要求.     

研究分解炉内煤粉燃烧特性的新方法

煤粉的燃动力学参数，即燃烬时间和燃烬率对分解炉的设计和操作过程影响很大，不同种类的燃料，其燃反应特性差异很大，故应对分解炉所用的煤粉进行燃燃动力试验。     

135 MW机组锅炉掺烧半焦试验及经济性分析

为了推广半焦在大型煤粉锅炉上的应用,通过在135 MW煤粉锅炉上的半焦掺烧性能试验,分别从电厂锅炉效率、厂用电率、供电煤耗、环保指标、检修维护成本以及煤炭价格等方面分析了煤粉锅炉掺烧半焦对电厂供电成本的影响。研究结果表明,掺烧30%左右的半焦对锅炉运行经济性影响较小,在目前的煤炭价格下,掺烧30%半焦时机组运行经济性变化对供电成本的影响在1%以下,半焦自身价格是影响其在电厂大规模推广应用的核心因素。     

分解炉内煤粉燃烧特性的研究

煤粉的燃烧特性对分解炉的设计和操作过程影响很大，不同种类的燃料，其燃烧反应特性差异很大，故应对分解炉所用的煤粉进行燃烧动力学试验，研究结果可用来定量地指导分解炉的设计和操作。另外，在更换分解炉用燃料时，也应对燃料燃烧特性进行试验，以便合理地选择燃料。     

焦炭气化反应对煤粉空气深度分级燃烧NOx生成的影响

焦炭气化反应对空气深度分级工况下燃烧及污染物的生成具有重要影响。笔者采用滴管炉试验与数值计算相结合的方法,研究了主燃区过量空气系数SR1在1.2→0.6变化过程中,焦炭气化对空气深度分级工况下煤粉燃烧和NOx排放特性的影响规律。通过对比滴管炉试验数据与传统模型和改进模型(考虑焦炭气化)结果可知,传统模型对空气分级燃烧的还原性气氛预测存在一定缺陷,改进模型与试验结果较吻合。滴管炉试验及改进模型计算结果表明,空气深度分级工况下,主燃区极度缺氧,燃烧过程由最初的挥发分着火(R1和R2)和焦炭不完全氧化(R4)过渡到以焦炭气化反应(R5和R6)为主导的燃烧状态,大量CO生成,高浓度CO2逐渐被消耗,直至还原区段结束,随着燃尽风加入,O2含量增加,CO被迅速消耗(以R2为主),CO2生成。空气分级工况下NOx排放特性表现为:燃烧器附近NOx浓度高,伴随还原性气氛的形成,出现一定程度的下降后保持较低的NOx水平,随着燃尽风的加入,出现一定程度的"反弹",这是因为还原区结束时,一部分未完全被还原的氮中间体在燃尽风加入后被迅速氧化造成的。     

空气冷却式煤粉燃烧室数值模拟研究

双锥煤粉燃烧室在小容量工业锅炉中广泛采用水冷却方式,但随着市场对高容量锅炉需求的增加,双锥燃烧室体积增大、数量增多,如仍采用水冷却的方式将导致安装困难、水系统复杂等问题,亟需开发新的冷却方式。空气冷却形式具有结构简单、预热后的空气可以增加煤粉的着火稳定性等优点,需要考察其首次应用于双锥煤粉燃烧室中的效果。为了确定空气冷却式燃烧室燃烧和壁面冷却情况,采用数值模拟技术对14 MW工业锅炉燃烧室和炉膛进行三维建模,得到50%和100%两种负荷下不同内外二次风配风比例下燃烧室内部燃烧情况、金属壁面温度、出口火焰形状和炉膛充满度。结果表明:控制总空气过量系数不变,随着内二次风比例的逐渐增加,燃烧室内的平均温度逐渐降低;50%负荷下金属壁面温度随二次风比例的增加逐渐降低,100%负荷下金属壁面温度先降低后升高,这是内二次风助燃燃烧和外二次风的冷却共同作用的结果。随着内二次风比例的增加,金属壁面的高温区域逐渐后移,集中于后锥出口区域;在50%负荷下内二次风量占总空气量比例为0.4时,金属壁面具有最高温度930 K,100%负荷下内二次风量占总空气量比例为0.2时,壁面金属最高温度835K,2个最高温度均出现在后锥收缩段,据最高温度推荐壁面材料选取0Cr18Ni9,2种负荷下最高温度出现时燃烧室内的内二次风配风量为2 600 Nm3/h,应尽量使内二次风远离此配风量;50%负荷下燃烧室平均温度、金属壁面平均温度及最高温度均高于100%负荷,是空气冷却结构需要重点考察的工况。随着内二次风比例的逐渐增加,火焰长度先增加后减小,当内二次风过小时,出口气速较小,外二次风具有向中心的速度分量,火焰主要集中在炉膛前部。随着内二次风比例的增加,出口速度增大,火焰变长变细。但随着比例的继续增加,外二次风的轴向速度变小,出口火焰的旋流强度完全由二次风决定,出口旋流强度的增大导致了火焰的变短变粗,在2种负荷下,火焰长度较长时,内二次风比例为0.4~0.5。内外二次风比例为0.5∶0.5时,燃烧室内燃烧情况和壁面温度均匀稳定,火焰在炉膛内的充满度最好,是2个考察负荷下均较适合的运行参数。     

Devolatilization and char burning of coal particles in a fluidized bed combustor

Devolatilization and char burning were studied in an electrically heated bench-scale fluidized-bed reactor at 750 to 900°C bed temperature, gas oxygen mole fractions ranging from zero to 0.21, superficial gas velocities from 0.3 to 0.7 m/s and coal particle diameters 5 to 35 mm. The coals investigated include lignite, bituminous and anthracite. The coal devolatilization and char burning times, H/C ratio histories, and particle fragmentation were measured. Statistical correlations with the operating variables were developed for the devolatilization time. A mathematical model is given for the combustion of char. Most predictions of the model agree quite well with the experimental results.     

煤焦燃烧生成NO的特性研究

对小屯煤焦中氮的存在形态进行了X射线光电子能谱(XPS)分析。并对小屯煤焦在模拟分解炉中NO释放特性进行了实验研究,考察了气氛、温度、生料对焦炭氮释放特性的影响。研究结果表明:小屯煤焦中氮主要以吡咯五元环形式存在;氧气体积分数对NO的生成速率有明显影响;在无生料催化下,生成量基本随温度的升高而加大,但是,当生料存在时,生成量随温度的升高而减少;生料的加入大大加速了NO的生成速率和生成量,表明生料对NO生成有显著的催化作用。焦炭氮转化为NO的几率主要由2个互相竞争的反应决定:包括N的氧化反应和NO的还原反应。     

Ignition and combustion of single coal and char particles: A quantitative differential approach

A quantitative differential technique for studying the coal particle combustion process and particularly the ignition step was developed. The approach is based on the continuous and simultaneous analysis of the carbon monoxide and carbon dioxide produced when a captive single coal particle is burnt after injection into an isothermal flow reactor swept with a preheated oxygen—nitrogen mixture. To check the results obtained with the new approach, the intensity of the light generated during the particle combustion was also registered. A microcomputer controlled and executed the data collection process in the millisecond time frame. Experiments were performed burning single particles from the 850–1000μm sieve fraction of a Wyoming subbituminous coal in air, at five gas temperature levels ranging from 928 to 1283 K. The gas product curves show the ignition mechanism is defined by the relative rates of volatiles evolution from the particle and oxygen diffusion to the particle. Initial peaks in the rate of formation of carbon monoxide or carbon dioxide allow the determination of the pyrolysis time during combustion. The occurrence of heterogeneous and homogeneous ignition for particles of the same coal was detected using both techniques: gas analysis and light intensity. A transition was detected in the ignition mechanism, from heterogeneous to homogeneous, when the reactor temperature was increased. Even though the light intensity technique is simpler, the results demonstrate that the approach developed in this work has more sensitivity, particularly in the transition zone. An additional advantage of the gas analysis approach is that the total carbon in the original particle and its variation with time can be calculated by integration of the gas product curves. This information provides a method for estimating the fraction of carbon released from the particle as volatile matter during the ignition. After ignition, the variation in the mass of carbon with time can be used to test different combustion mechanisms. As expected, the results show that at the higher temperatures used, the particle burn-off proceeds under external diffusion control. The total combustion times, as obtained from the gas product curves, show good correlation with the results obtained from light intensity measurements.     

生物质半焦燃烧特性实验研究

为了提高生物质秸秆利用率,以小麦秸秆和玉米秸秆为研究对象,在400、450℃的炭化温度下制备了小麦秸秆和玉米秸秆半焦。采用TG-DTA热分析联用技术研究了升温速率、氧浓度对半焦反应动力特性的影响,建立了反应动力学模型,获得了不同工况下的频率因子及活化能。实验结果表明：活化能随着升温速率的变大及氧浓度的提高而略微减小;频率因子受升温速率以及燃烧氛围影响较大,氧气浓度越高则频率因子越大;升温速率越快则频率因子越大。     

模拟分解炉中煤焦燃烧生成NO的特性

对国内水泥行业中几种煤焦在模拟的分解炉中NO生成特性进行了研究,考察了煤种、温度、生料对焦炭氮的释放特性的影响,探讨了焦炭氮在工业分解炉中的释放机理.研究结果表明,不同煤种的NO生成特性有较大的不同;温度对NO的生成特性也有明显的影响,基本随温度的升高而加大,但有时也有下降现象;生料的加入大大加速了NO的生成速率和转化率,表明生料对NO生成有显著的催化作用.工业分解炉中产生的NO主要来源于燃料NO,焦炭氮转化为NO的概率主要有两个互相竞争的反应决定：包括N的氧化反应和NO的还原反应.     

Modelling of combustion characteristics of high ash coal char particles at high pressure: Shrinking reactive core model

Combustion of a single-particle high ash coal char at elevated pressure has been analyzed. A fully transient shrinking reactive core model incorporating a simple mechanistic kinetic scheme is used to study the combustion characteristics of high ash coal char. The model includes heat and mass transfer phenomena, reaction kinetics and intra-particle details. Finite volume method (FVM) has been used to solve partial differential equations representing fully transient conservation equations. The char combustion model predicts the mass-loss profile and burnout time of the char particle at different temperature and oxygen concentration. The computed results are found to agree well with the published experimental findings of pressurized combustion of high ash coal char. The effects of bulk temperature, total pressure and initial particle size on combustion characteristic and burnout time have been examined through model simulation.     

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。