添加剂对煤粉-污泥混合燃烧特性的影响及动力学

采用热重分析法考察污泥、煤粉以及两者混合样品的燃烧特性,通过着火温度(Ti)、燃尽温度(Tb)以及综合燃烧特性指数(S)的变化,进一步研究添加剂对污泥-煤粉混合燃烧特性的影响,并探讨催化燃烧机理。结果表明:添加污泥能够降低煤粉的Ti,加速煤粉热解燃烧,改善煤粉的燃烧性能;但当污泥掺混比10%时,混合样品的最大失重速率降低,Tb升高,综合燃烧性能S变差。CaO,Na_2CO_3能够促进挥发分析出燃烧,并带动后续固定碳的燃烧,因此混合样品的燃烧速率提高,燃烧时间缩短,综合燃烧性能改善;MnO_2,Fe_2O_3对混合样品的无明显催化作用,且降低了混合样品的最大燃烧速率。同时,动力学分析表明添加CaO,Na_2CO_3能够减小燃烧体系的活化能,而添加MnO_2和Fe_2O_3对混合样品的表观活化能无明显影响。     

添加剂对高炉喷吹煤燃烧性能的影响

为提高喷吹煤粉的燃烧率,利用差热分析天平,采用TG曲线计算燃烧率,考察了以主成分为石灰石、生石灰和熟白云石的3种不同添加剂对山西长治钢铁公司高炉喷吹煤粉燃烧性能的影响,并对具有较好促燃作用的添加剂进行饱和用量研究.试验结果表明,不同添加剂对不同喷吹煤具有不同的促燃效果;以生石灰为主要成分的添加剂促燃效果最好,其对混合煤粉的促燃饱和浓度为4%.     

煤的活化能理论研究

论述了活化能的概念及确定方法,利用活化能指标来划分煤的自然倾向性,不仅分类简单统一,而且能从物理化学硒质上来揭示自燃倾向,论述了煤的活化能与自然发火期的关系,通过活化能净炎区渗流、弥散及热传导过程统一起来,为建立整体统一的自然发火数学模型奠定了基础。     

离子液体对煤低温氧化反应活化能的影响

为考察离子液体对煤氧化反应动力学的影响,利用热分析实验所得放热速率结果计算了未处理煤和各种离子液体处理煤的平均活化能E和指前因子A。根据活化能随温度的变化趋势,分析发现:[AOEmim]BF4、[Amim]Cl、[Emim]AC 3种离子液体处理煤在低温段的化学反应速率比未处理煤快,其余离子液体处理煤的反应活性均降低。所用离子液体能够降低煤活化过程对温度的敏感性。[Bmim]OTf离子液体处理煤活化能较高,而且对温度的敏感度较低,活化过程较迟钝,因此推测[Bmim]OTf对煤的氧化反应动力起到一定的抑制作用。     

浸水对煤氧化活化能和热效应的影响

为了研究浸水对煤自燃的影响,选取不同变质程度的煤样,制备相同含水率的原煤和浸水煤样进行红外光谱和热重实验。对比分析红外光谱,发现浸水煤的活性基团增多,氧化活性高于原煤。应用TG曲线,基于判定煤自燃难易的着火活化能理论,研究了原煤和浸水煤在氧化自燃过程中的活化能变化,结果表明浸水煤的失水活化能增加到原煤的1. 01～1. 29倍,说明在受热条件下浸水煤中的水分更难蒸发出来;浸水煤的着火活化降低为原煤的0. 51～0. 89,说明浸水煤干燥后更容易发生自燃;浸水前后煤的燃烧活化能基本不变,说明浸水过程不影响煤的燃烧阶段。通过DSC曲线,分析了原煤和浸水煤在氧化自燃过程中的热效应变化,发现浸水煤的氧化放热量升高至原煤的1. 04～1. 59倍,从热量变化的角度说明浸水煤更容易自燃。     

添加剂对煤电化学氧化工艺的影响

研究了添加剂对煤的电化学氧化工艺的影响,通过对不同系列的添加剂进行比较,根据相似相溶原理,最优的添加剂为萘系NF.并针对黄县褐煤以萘系NF为添加剂,得出添加剂的最佳用量为0.3 g/L.     

基于耗氧量的煤低温氧化反应活化能研究

煤的低温氧化是一个非常复杂的过程,在不同的温度阶段存在不同的反应过程。活化能是研究煤低温氧化的一个重要的动力学参数。利用煤氧化过程中耗氧量求解煤低温氧化的表观活化能。通过程序升温实验测定了2种不同煤样的耗氧量随温度的变化关系,然后根据阿伦尼乌斯方程经线形处理发现煤在不同氧化阶段的活化能存在差异。煤氧刚接触时,主要发生物理吸附且吸附过程迅速导致活化能较小;随着温度升高,化学过程占据主导,活化能变大。     

粒径对煤低温氧化阶段表观活化能影响试验研究

为探究不同粒径对煤自燃表观活化能的影响,对青龙煤矿三个煤层的不同粒径煤样进行程序升温试验,分析其耗氧速率、CO和C2H4产生规律,得到不同煤样的临界温度点和干裂温度点,并据此将煤低温氧化过程分为3个阶段。通过建立的基于耗氧速率的阿伦尼乌斯公式对试验数据进行处理,得出各煤样不同阶段的表观活化能和指前因子。结果表明：处于相同变化阶段的煤样表观活化能随粒径的增大而增大|对相同粒径煤样而言,若S1阶段的指前因子变化较小,其表观活化能随反应的进行而增大,若S1阶段的指前因子变化较大,则其S1阶段表观活化能大于S2阶段。5～7mm粒径作为临界粒径,其S1、S2阶段表观活化能相较大于其他粒径。混合粒径煤样各阶段的表观活化能较小。对比各组煤样的表观活化能可知,在相同的情况下,18#煤层发生自燃的难度相对较大,16#煤层次之,17#煤层难度相对较小。     

煤低温氧化活化能与温度关系实验

为了研究煤低温氧化升温过程中化学反应活化能的变化规律,利用煤自然发火实验测定了不同自燃倾向性堆积煤煤低温氧化活化能。测试结果表明,煤的自燃倾向性越强,氧化反应的活化能越低,煤样的活化能随温度的升高而升高。在低于70℃时,温度上升得比较平缓;当温度高于70℃时,由于氧化反应类型发生了变化,活化能迅速升高。通过测试70℃以下温度段的氧化反应活化能,可以较准确地判断煤自燃倾向性。     

机械活化过程中粒度对硬锌渣浸铟反应活化能的影响

通过确定未活化的硬锌渣、活化后的硬锌渣以及失活条件下的硬锌渣在盐酸体系中的浸铟反应的表观活化能来研究机械活化过程中粒度变细对硬锌渣浸铟反应活化能的影响。结果表明:机械活化可强化硬锌渣中铟的浸出,表现为经搅拌磨活化60min的硬锌渣的浸铟反应的表观活化能比未活化时降低了13.14kJ/mol。在机械活化过程中由粒度变细所引起表观活化能降低了7.28kJ/mol,其余主要是由内部的晶体缺陷等所引起的。     

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。     

用热分析技术研究煤的自然发火

煤的低温氧化会降低煤质、产生环境污染,当采空区浮煤具备漏风供氧和蓄热条件时还会造成采空区浮煤自燃,危及工作面的安全生产。因此,加强对煤的低温氧化规律的研究是必要的。     

基于活化能指标煤的自燃倾向性研究

运用热重分析手段对煤从常温到燃点之间的氧化热解过程进行了研究，运用不同动力学机制模型函数分别对热重分析数据进行了处理和相关性分析.结果表明，煤炭氧化热解过程符合一级化学反应动力学机制，据此求出活化能，利用活化能指标来划分煤的自燃倾向性.     

选煤厂煤泥浆燃烧特性的研究

采用TG-DTG-DTA(热重-微分热重-差热)热分析联用技术研究了新集选煤二厂煤泥浆的燃烧特性，考察了不同浓度煤泥浆的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等；计算了煤泥浆燃烧动力学参数以及燃烧特性的各种参数，并对结果进行了分析；提出采用温度曲线确定煤泥浆着火温度的方法。结果表明，不同浓度的煤泥浆在燃烧特性上有差别，浓度为67％左右的煤泥浆的燃烧特性较好；采用热分析技术研究煤泥浆的燃烧特性得到的信息量大，可为煤泥浆的优化燃烧及锅炉的设计提供依据。     

用热天平研究煤的燃烧特性

研究了样品量、升温速率、试验气氛对燃烧反应的影响，解释了在热天平试验中经常出现的3种线型，提出通过改变加热升温速率对煤种的着火特性进行分离，从而得到直观评价煤种着火难易的试验方法。     

采用热重分析法研究煤自燃过程的特征温度

采集兴隆庄矿煤样,分别选取不同的升温速率、氧浓度、粒度等试验条件进行热重分析(TG),得出了75条相应的TG和热重微分(DTG)曲线,通过分析得出了煤自燃过程的7个特征温度,并确定出了相应的温度范围,为研究煤自燃氧化提供了具体的依据。     

聚丙烯酸系列水煤浆添加剂对3种煤的流动性能研究

用4种聚丙烯酸系列添加剂对常村精煤、常村煤泥、巴洲原煤3种煤样进行制浆试验,并同时与萘系添加剂的制浆结果进行比较。结果表明:对于常村精煤和常村煤泥,同等条件下,与萘系相比,聚丙烯酸系列用量降低0.20%~0.45%,提高水煤浆浓度2%~5%;对于同等条件下萘系不能制得水煤浆的巴洲原煤,添加剂用量为0.6%,聚丙烯酸系列的最高制浆浓度为72%~73%。     

神木煤与半焦混合燃烧特性的热重分析

焦粉与煤混合燃烧是高效处理焦粉的有效方法之一,对选用的焦粉和煤样按照不同的比例进行混合,考察煤焦混粉发热量的变化规律,并利用热重分析法对各煤焦混粉样品的着火温度、最大反应温度、燃尽率及燃尽温度等燃烧特性进行了研究。试验结果表明,随着掺焦比的增加,煤焦混粉的着火温度略有升高,发热量增大,最大反应温度增大,燃尽率下降,而燃尽温度变化不大。     

添加物对宁夏煤热解气相产物生成的影响

以西部弱还原性宁夏煤为研究对象,酸洗脱灰并负载Na、Ca及Fe盐,对其进行了固定床热解过程中气相产物生成规律的研究。实验结果显示,原煤中的矿物质和Na、Ca、Fe添加物的存在均降低了煤的起始和最大分解温度,对煤的热解反应均表现出较好的促进作用;煤中原有的矿物质和添加物对煤热解气相产物形成的影响可以划分为200~550,550~750和750~1 000 ℃三个温度区间,在各温区中的影响显示出明显不同的作用。低温时促进了CH₄的生成,高温时抑制了H₂的生成;除载铁煤外,累积产率均表现为H₂的增大和CH₄的减少,这主要受中温段热解结果的影响;煤中矿物质及Ca在整个热解过程中均使CO和CO₂累积产率增大,Na和Fe在较低温度区间也表现出对CO和CO₂生成的促进作用,但温度较高时抑制作用明显。     

高温燃煤脱硫添加剂的煅烧特性及孔隙特性研究

针对炉内煤高温燃烧中脱硫率低的国际性难点,从分析化学的角度在失重分析的基础上分析了高温脱硫添加剂的脱硫机理．利用管式炉在不同条件下(温度、时间、气氛等)对脱硫添加剂的样品进行燃烧,用Origin6．0画图软件拟合出了各种样品在不同条件下的燃烧特性;并用Poremaster60孔隙分析仪分析了各燃烧样品的孔隙率以及比表面积等重要参数;最后利用智能定硫仪测试了在不同温度下不同脱硫添加剂配方的脱硫效果,得到了脱硫添加剂脱硫效果与其孔隙特性的对应关系,为制备高效的高温脱硫添加剂提供了理论基础．