生物质焦与煤混合燃烧特性及动力学分析

利用热重分析天平,采用非等温燃烧的方法对生物质热解产物——生物质焦与两种无烟煤混合试样的燃烧特性及其反应动力学参数进行了实验研究,考察了不同配比的混合试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数,求出了反应的动力学参数活化能E_a和指前因子A.结果表明:活化能和指前因子均随混煤中生物质焦比例的增加而降低,存在动力学补偿效应;煤中掺入生物质焦后,试样燃烧的第一阶段和第二阶段的活化能分别呈现出"U形"曲线和"阶梯形"曲线的规律,且对混合燃料热解过程的作用要优于对固定碳燃烧过程的作用;活化能的计算表明生物质焦的存在有助于改善煤的着火性能,对煤的燃烧有催化促进作用.      

生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥

对生物质松木锯末和烟煤还原焙烧高铁拜耳法赤泥进行对比试验研究,包括还原温度、还原时间、还原剂用量对还原效果的影响.生物质松木锯末还原高铁拜耳法赤泥所需还原温度低而且还原时间短最终还原效果较好.试验通过热分析和X射线衍射、动力学研究结果揭示出生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥机理.同时确定了生物质松木锯末中低温还原的最佳还原条件.研究表明生物质松木锯末为赤泥质量分数的20%,还原温度为650℃,还原时间为30 min可将赤泥完全磁化.生物质松木锯末热重试验分析表明250~375℃温度区间为锯末热解的主要阶段,350℃左右热解速率达到最大,450℃后热解反应趋于平缓;烟煤热重试验表明300~700℃温度区间为烟煤热解的主要阶段,450℃左右热解速率达到最大,650℃后热解反应趋于平缓.动力学研究表明锯末在300~400℃区间热解表观活化能比烟煤热解表观活化能要低很多,说明在此温度范围内锯末比烟煤更加容易发生热解反应.生物质能够中低温还原高铁拜耳法赤泥,还原温度比煤基还原的还原温度低200℃左右.      

钢厂典型含油污泥热解特性试验研究

钢铁冶炼过程中产生的含油污泥属于危险废物,其产量高、危害大已成为企业环保难题之一。针对钢厂的三种典型油泥,先通过实验室小型热解反应装置获取其程序升温过程中油、水、固及不凝热解气产率情况,再通过气相色谱仪测定不凝热解气中可燃组分比例;后续通过热重分析仪对油泥热解过程进行研究,解析其热解过程中发生的热化学转化和动力学特性。结果表明,由室温程序升温至873K可实现三种油泥中油的完全释放,不凝热解气组分以H_(2)、CO、CH_(4)为主,热值可达4000kCal/Nm^(3)左右,可对钢厂余能提供有效补充。轧钢油泥中油在相对较高温度下发生裂解,反应活化能较大,两种水站油泥在低温下更多以脱附、挥发为主,反应活化能较小。结果同时说明,可采用热解方式实现钢厂油泥的资源化利用。     

吉木萨尔油页岩热解动力学的实验研究

在升温速率为30℃/min时对吉木萨尔油页岩进行热重实验研究,根据实验所得TG/DTG曲线特点,采用高斯多峰拟合法将油页岩热解过程分解为五个阶段,每个阶段代表油页岩热解过程的不同特征反应。采用峰值分析法对不同特征反应建模并求解动力学参数(活化能E、指前因子A及反应级数n),不同特征反应对油页岩热解过程转化率贡献不同,其权重即为峰值分析中子峰曲线下方面积,采用加权叠加的方法对油页岩热解过程进行模拟,得到了油页岩热解过程动力学模型。结果表明:模拟结果与实验曲线吻合良好。     

废弃生物质热解的两种反应模型对比研究

建立了废弃生物质热解的一级反应、平行反应两种模型。根据实验分别确定了动力学参数:反应的表观活化能E和表观频率因子A.两种模型预测值与实验测量值进行比较,表明平行反应机理模型更适合废弃生物质热解的反应机理.     

基于高炉渣余热热解玉米秸秆实验研究

文章基于高炉渣热载体热解玉米秸秆进行实验研究，考察高炉渣与玉米秸秆掺混比、高炉渣温度和高炉渣粒径对玉米秸秆热解产物的影响。掺混比增大、高炉渣温度升高有利于热解反应的进行，热解气产率增大，热解气中CO、CO₂、CH₄和H₂的气体产量均有增加；高炉渣粒径增大，热解气产率先增大后减小，高炉渣粒径为2～3 mm时，热解气产率最大。     

废电路板母板粉碎料热解研究

针对三种废电路板母板粉碎料(边框料、锡板、覆铜板)进行了热分解研究，确定了其整个热解过程的失重机制。结果表明，边框料、锡板、覆铜板的热解都分为三个阶段：热解失重前段、热解失重阶段、热解失重后段。锡框和覆铜板有机组分接近，在~300 ℃开始失重，在~400 ℃最快失重阶段完成，失重为热解失重，活化能分别为23.30和12.36 kJ/mol；边框料由两种或两种以上性质不同的树脂组成，在305 ℃才开始失重，有两个最快失重阶段，305~325 ℃和325~385 ℃，热解失重活化能为25.92 kJ/mol。经450 ℃热解后，三种物料热解产物中Cu富集增加8个百分点左右。得到了废电路板母板粉碎料在不同热解反应阶段下的反应动力学方程。     

碳质石煤与生物质混合焙烧提钒工艺研究

以湖北地区含钒量较低的碳质石煤为原料,研究石煤与生物质及添加剂混合共焙烧过程中五价钒的转化率,确定合理的焙烧参数。结果发现:生物质的添加对石煤的脱碳和焙烧过程起促进作用,石煤与生物质7∶3混合在850℃的温度下焙烧取得最佳反应效果;加入4%的复合添加剂后(其中w_((Na_2CO_3))∶w_((CaCO_3))=6∶4),在950℃温度下焙烧2 h后,熟样中钒的转化率最高,五价钒的转化率为60%。     

炼焦常用单种煤热解动力学分析

用热重分析法对炼焦配煤常用单种煤的热解动力学特性及热失重过程进行了研究,分析了各单种煤的热解缩聚特征,研究了各煤种热解活化能与频率因子的变化情况,发现煤样热解分三个阶段,活化能与频率因子有相同的变化趋势,并且与煤种有关.     

双碳背景下高炉混喷生物质软件的开发及应用

在碳中和和碳达峰背景下,基于MATLABApp Designer设计开发出高炉混喷生物质的分析软件,并以柑橘木、木屑、小麦秸秆和玉米秸秆四种生物质为例,分析了不同配比对高炉不同重要参数的影响,为高炉混喷生物质,实现节能减排提供数据支撑与理论指导.     

煤干馏反应动力学的2种研究方法比较

为了深入了解COREX块煤在高温下的裂解机理,对所用块煤进行了不同温度下的高温干馏试验,确定不同温度下块煤焦油析出规律,之后分别采用混合模型法和分段法研究其干馏过程反应动力学,计算了相应的活化能和其他动力学参数.结果表明:混合模型法拟合得到3个阶段反应级数n分别为0.5、0.8、1.0,且活化能随着温度升高而增加,但由于该方法放弃反应模型物理意义,得到的只是表观活化能.分段法则根据煤干馏不同过程,确定了反应过程的机理分别为非等温收缩核、一级热解反应和分子扩散的反Jander模型,3个反应阶段的活化能分别为27.82、63.41、84.04 kJ/mol,间接地反映出块煤的裂解动力学特性,同时可为COREX熔融气化炉的数值模拟提供动力学参数.     

生物质复合烧结燃料制备机理分析

利用煤与生物质混合炼焦作为烧结燃料能够有效降低烧结烟气中污染物的质量浓度。通过开展生物质与煤的差热实验,研究炭化过程中生物质和煤之间的协同作用机理,为生物质煤焦的制备提供理论基础;并通过扫描电镜对热解后的样品进行微观观测。结果表明:生物质与煤之间的协同作用主要发生在550℃以后,在此温度段内生物质混煤燃料的热解失重速率与生物质和煤加权平均后得到的热解失重速率不一致。导致这种情况发生的原因:由于煤与生物质的热解速率不匹配,相同气体组分会影响彼此热解的进行;大量生物质炭和焦油在煤挥发分析出之前吸附、包覆在煤表面,填充煤的孔隙,抑止了煤挥发分的析出和扩散。     

松木焦与无烟煤混燃特性及反应动力学

利用非等温热重法研究了松木焦、高炉喷吹用无烟煤及不同比例松木焦和煤粉混合试样的燃烧特性,对不同比例松木焦混合试样着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性指数等燃烧特征参数进行了研究.并利用Coats-Redfern模型对混料主要燃烧过程进行动力学特性研究和燃烧限制性环节分析.结果表明,松木焦的加入对无烟煤的燃烧产生明显的促进作用.混料的燃烧过程主要分为2个阶段,分别为挥发分析出燃烧和焦燃烧阶段.当松木焦的质量分数由30％增至80％时,混料主要燃烧过程的2个阶段平均表观活化能分别由50.77 kJ/mol降至47.27 kJ/mol和74.45 kJ/mol降至23.30 kJ/mol.这2个阶段分别为一级化学反应控制和扩散动力学控制.     

废旧电脑印刷电路板的热解特性及动力学分析

为了分析废旧电脑印刷电路板热解过程中的反应机理,研究废旧电脑印刷电路板(DN)在常规热解条件下的升温特性和热解动力学.研究发现,DN粉末主要的质量损失发生在热解温度为553～773 K时的有机物分解阶段,且可分为主要热解和残渣分解两个过程,其相应的平均活化能分别为137.12 kJ/mol和31.31 kJ/mol.通...     

高炉喷吹秸秆生物质燃烧特性分析

为研究秸秆生物质在高炉的应用,进一步减轻高炉冶炼环境负荷,对高炉喷吹秸秆生物质燃烧特性进行了研究分析.通过与高炉喷吹用煤粉相比分析,以分析秸秆加工微观形貌为切入点,采取热重分析法对燃烧性能进行对比分析.研究结果表明,秸秆生物质粉体存在开始燃烧温度低、燃烧速度快、燃烧时间短的特点.秸秆生物质混合煤粉后,煤粉的燃烧性能明显...     

铁铜钛金属氧化物辅助微波热解角叉菜制气研究

利用金属氧化物代替空气氧与生物质发生异相氧化热解反应,可以解决常规有氧热解导致的燃气热值降低以及气体产品品质变差的问题。选择七种金属氧化物与角叉菜在微波加热条件下进行热解,分析热解产物分布、热解气化指标、燃气组成以及金属氧化物热解前后结构的变化。结果表明,金属氧化物的加入对于热解碳转化率、气化效率、燃气产率及燃气组成都有明显的促进作用,当使用金属氧化物Fe_(0.6)Cu_(0.2)Ti_(0.2)时,H_2/CO摩尔比达1.13,明显高于空气氧辅助微波热解和生物质直接微波热解。Fe_(0.6)Cu_(0.2)Ti_(0.2)经15次循环实验后无明显烧结和失活现象。     

煤的热解特性及其动力学模型

本试验利用热重-差热分析仪对不同升温速率、粒径下的马钢烟煤、无烟煤、兰炭煤样热解特性进行试验研究。将煤样的热解过程分为4个阶段,并建立Coats-Redfern一级动力学模型。结果表明：随着升温速率的增加,挥发分初始温度提高,热解失重速率峰值增大;随着粒径增大,挥发分析出随粒径增大而减小;由一级动力学模型结果可得,活化能和频率因子之间存在补偿效应。     

铁酸锌碳热还原动力学及反应机理

对铁酸锌非等温碳热还原反应动力学及其还原反应机理进行了研究.通过不同温度条件下还原后的铁酸锌团块物相分析(XRD)对其碳热还原的物相转变过程进行了解析,950℃时出现FeO0.85·x ZnO无定型物质,此时Fe³⁺被还原成Fe²⁺.探讨了铁酸锌碳热还原过程转化率与转化速率的关系,该还原过程可以划分为三个阶段,第二阶段的转化率变化最大(0.085～0.813).最后,通过等转化率法和主曲线拟合法对不同升温速率条件下铁酸锌碳热还原第二阶段的动力学进行了分析,可以得出第二阶段的平均活化能为362.16 kJ·mol^–1,且该阶段活化能为331.01～490.04 kJ·mol^–1,变化较大,说明这一阶段发生的反应较为复杂,且各反应之间的活化能差异明显,二级化学反应是这一阶段的主要控速环节,并确定了第二阶段的主要控速方程.     

生物质焦与煤共气化特性研究

本文利用非等温热重分析法研究了生物质焦与煤的共气化特性,探讨了生物质焦与煤共气化反应特征温度的变化情况,并分别运用Doyle和Coats-Redfern近似函数计算了反应动力学参数.采用Doyle法计算时,相关系数R2值比Coats-Redfern法更大,因此Doyle法计算结果更合理.采用Doyle法计算出：生物质焦的气化反应活化能为134.97 kJ/mol,烟煤和无烟煤分别是197.85 kJ/mol和171.36 kJ/mol.随着无烟煤、烟煤中生物质焦掺混的比例增加,反应活化能不断下降.研究结果表明：生物质焦可以促进两种煤的气化反应,降低煤的最终反应温度和气化反应活化能.     

高炉喷吹煤粉混加冶金油泥的燃烧性能

 将冶金油泥与煤粉混合用于高炉喷吹可实现油泥资源化利用,提高煤粉燃烧效率。通过TG-MS研究了高炉喷吹煤粉添加污泥后的燃烧特性与气体释放特征,探究油泥有机组分和无机组分对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响。多种检测手段系统考察了油泥的理化性质,并通过TG-MS研究了高炉喷吹煤粉添加污泥后的燃烧特性与气体释放特征。结果表明,油泥组成主要为润滑油等有机物和以Fe₂O₃为主要成分的无机物,其粒度主要集中在0.7~3 μm,孔隙发达且多为介孔。添加油泥可以降低煤粉的着火温度和最大燃烧速率对应的温度,从而改善反应性,同时提高燃烧过程的放热量,使燃料燃烧更加充分,但当油泥添加量过大时,对煤粉燃烧热量影响较低。动力学研究发现,油泥的添加会降低煤粉燃烧反应的活化能,从而使煤粉燃烧更易进行。