燃煤过程中砷的赋存形态及其挥发特性

选取3个国内煤样,利用自制恒温热重装置研究了燃烧过程中砷的赋存特性及其挥发规律。通过测定不同停留时间下燃烧样品中砷的含量,拟合得到砷的挥发曲线和挥发速率曲线,并采用逐级化学提取的方法对原煤和不同停留时间下的燃烧样品进行形态分析。实验结果表明：温度是影响砷挥发的重要因素,700～1000℃是砷挥发的主要温度区间。煤粉燃烧过程中,砷的挥发速率与煤粉的失重速率具有同步性;伴随着煤中水分和挥发分的快速析出,砷也具有较高的挥发速率;随着燃烧过程的深入进行,砷的挥发速率变得缓慢。煤粉燃烧结束,3种煤（五里庄、红岩和梅花井）砷的挥发比例分别为49.5%、80.7%、65.0%,且在燃烧过程中煤中残渣态、硫化物结合态和可交换态砷相互作用迁移。     

燃煤过程中水蒸气对砷释放特性的影响

为了研究水蒸气对煤燃烧过程中砷释放特性的影响,在800~1 300℃下对庆华煤进行燃烧试验,并结合XRD分析了水蒸气对砷释放的作用机理。气氛中有水蒸气时,可以明显加快煤的失重;相同温度下,气氛中存在水蒸气时,煤中砷的逃逸有一定的增加,随着水蒸气浓度的增加,逃逸率增加趋势放缓;随着温度的增加,水蒸气对砷的逃逸率的提升效果减弱。在水蒸气气氛下灰的矿物质组成结构发生变化,石膏等硫酸盐增多,主要是水蒸气促进了石膏的形成,缩减了高活性CaO的停留时间,抑制了CaO对砷的捕捉,造成砷吸附率降低,逃逸率增加。     

煤中氯的赋存形态与释放特性的研究进展

从煤中氯的赋存形式、测定方法、释放特性和控制技术等方面,对国内外的煤中氯研究现状进行了评述。到目前为止,氯在煤中的赋存形式仍未有统一的结论,但都认为燃烧过程煤中氯主要以氯化氢的形式释放,将对燃烧设备燃烧区、加热器等部位产生腐蚀并污染环境。研究结果表明采用洗煤技术可以有效降低煤中的氯含量。     

贵州水城矿区煤中砷、硒赋存形态研究

为了控制燃煤As和Se环境污染,有必要对煤中As和Se的存在形态进行研究。以水城矿区汪家寨矿煤(14#)和那罗矿煤(18#)为研究对象,对煤采用连续化学浸提法进行连续浸提,得到As和Se的可交换态、硫化物结合态、有机物结合态及残渣态4种形态,并用原子荧光光度计测定各形态含量。研究结果表明,汪家寨矿煤(14#)和那罗矿煤(18#)中As和Se存在不同的形态分布特征。总体来看,2种煤中As主要以残渣态存在;Se主要以硫化物结合态和残渣态存在。     

煤中氯的赋存形态与释放特性的研究进展

从煤中氯的赋存形式、测定方法、释放特性和控制技术等方面,对国内外的煤中氯研究现状进行了评述到目前为止,氯在煤中的赋存形式仍未有统一的结论,但都认为燃烧过程煤中氯主要以氯化氢的形式释放,将对燃烧设备燃烧区、加热器等部位产生腐蚀并污染环境．研究结果表明采用洗煤技术可以有效降低煤中的氯含量．     

燃煤过程中As、Se、Sb释放与迁移规律研究

以安徽淮南煤田深部山西组煤样为研究对象,通过设计不同燃烧温度条件,测定各温度下燃煤产物中有害元素含量,拟合得到As、Se、Sb的释放曲线与释放强度曲线,并对原煤及不同温度条件下燃煤产物中各元素的赋存状态进行分析。结果表明,燃烧温度由500℃升至1 000℃过程中,As、Se、Sb的释放比例逐渐增大,三种有害元素挥发性难易程度顺序表现为Se>As>Sb;不同温度下有害元素释放强度不同,As在700～815℃的区间内出现一个释放强度峰,而Se与Sb的释放强度峰出现在600～700℃阶段;随燃煤温度不断升高,As、Se、Sb的各赋存形态均发生不同程度的迁移及转化,温度升高至1 000℃,As、Se、Sb的固相形态明显降低。     

燃煤过程中As、Se、Sb释放与迁移规律研究

以安徽淮南煤田深部山西组煤样为研究对象,通过设计不同燃烧温度条件,测定各温度下燃煤产物中有害元素含量,拟合得到As、Se、Sb的释放曲线与释放强度曲线,并对原煤及不同温度条件下燃煤产物中各元素的赋存状态进行分析.结果表明,燃烧温度由500℃升至1 000℃过程中,As、Se、Sb的释放比例逐渐增大,三种有害元素挥发性难...     

燃煤过程矿物质形态对亚微米颗粒释放的影响

为研究燃煤过程中亚微米颗粒的形成机理,选取了三种烟煤在沉降炉内燃烧,用X射线荧光光谱和透射电子显微镜能量色散谱仪联用对煤和亚微米灰中的矿物质进行分析,研究内生态和游离态的矿物质的转化过程.结果表明,与碳结构的结合方式决定了矿物质向亚微米颗粒的转化.游离态矿物质很少转化成亚微米灰颗粒,但其组成却影响着Si和Al的转化.     

贵州省某村煤中砷含量及赋存状态

基于对贵州兴仁某村煤中砷的含量及赋存状态的研究,得出研究区砷含量分布范围在17.83mg/kg～140.64mg/kg,平均值为93.31mg/kg,远高于中国(4.09mg/kg)和世界(5mg/kg)煤砷含量.其赋存状态复杂多样,煤砷各形态含量比例分布为:残渣态(56.74%)铁锰氧化物结合态(20.74%)硫化物结合态(15.20%)有机结合态(5.07%)碳酸盐结合态(1.73%)水溶态和可交换态(0.52%).煤中砷主要以残渣态形式存在,铁锰氧化物结合态砷含量也较高.其中一个煤样砷含量相对于其他样品较小,有机砷结合态所占比例相对较大,结合前人研究推断:此次研究的煤样多以大分子有机砷结合态存在,但不易提取,导致残渣态砷含量较高.     

燃煤砷污染和抑制的研究进展

对煤燃烧过程中微量砷的污染和抑制的国内外研究现状进行了综述 .概述了煤燃烧过程中微量砷的排放对环境产生的危害 .分析了煤中砷在燃烧过程中不同温度下的转化形态 ,烟气中砷的主要存在形态 ,以及煤中砷在燃烧产物中的配置和主要影响因素 .给出了美国不同电站的燃煤锅炉、工业燃煤锅炉以及民用燃煤锅炉砷的排放因子 .探讨了不同吸附剂与含砷化合物的作用机理 ,以及减少燃煤过程中砷污染的可行性 .强调了加强煤燃烧过程中微量砷排放研究的重要性     

高砷褐煤与低砷烟煤混燃砷的挥发特性及模型

选取典型的高砷褐煤和低砷烟煤,在一维等温燃烧实验台上进行混燃实验,研究温度（600～1100℃）和掺混比（3:1、1:1、1:3）对高砷褐煤混燃砷挥发的影响。实验结果表明：随着温度的升高,单煤及混煤燃烧砷的挥发比例逐渐增大,不同温度下混煤燃烧砷的挥发比例介于两个单煤之间,但砷的挥发比例并不是简单的加权平均,不同温度和掺混比下混煤砷的挥发比例均高于加权值,高砷褐煤中较高的挥发分含量在影响混煤焦炭燃烧的同时也促进了混煤中砷的挥发。因此,提出了综合考虑温度、掺混比和高砷褐煤影响的混煤砷挥发模型,不同温度和掺混比下的模型计算结果与实验值吻合度较好。     

富氧燃烧方式下煤中砷的挥发行为

选取SJS烟煤,利用高温管式炉模拟富氧燃烧,在600~1400℃温度范围内研究了O₂浓度、CO₂浓度及温度对砷挥发的影响,并进行了空气燃烧模式下的对比实验。对不同工况下的灰样进行FTIR表征并结合化学热力学软件模拟进行分析,结果表明:富氧气氛和空气气氛下煤中砷的挥发比例均随温度升高不断增大,并在低温区间(<900℃)和高温区间(>900℃)分别出现了砷的剧烈失重,但O₂浓度和CO₂浓度影响了不同气氛下砷的具体挥发行为。低温下(<900℃)O₂浓度是影响砷挥发的主要因素,O₂浓度越高,砷的挥发比例越大;相同O₂浓度下,CO₂浓度越高,砷的挥发比例越低,CO₂的存在抑制了煤中砷的挥发。高温下(>900℃)CO₂浓度是影响砷挥发的主要因素,富氧气氛下高CO₂浓度对热量的阻碍导致相同条件下砷酸盐发生分解需要更高的温度,因此富氧气氛下砷的挥发较空气模式滞后;此外CO₂在煤颗粒表面形成还原性气氛,高价态砷化合物向不稳定的低价态砷化合物转变,低价态砷化合物的快速分解导致高温下富氧气氛中砷的挥发速率较常规空气模式快。     

Analysis of low NO emission in high temperature air combustion for pulverized coal

High temperature air combustion experiments for pulverized coal in a large-scale furnace have been done before and shown that the NO emission in the high temperature air combustion is significantly lower than that in the normal temperature air combustion. This paper numerically studies the NO evolution in the large-scale experiments with a simplified chemical reaction model. Through an analysis of numerical results a low NO emission mechanism in the high temperature air combustion has been presented. If the HCN concentration is high, the NO generation is fast. But, the high HCN and NO concentrations together will make NO destruction fast. It is found that, by properly arranging flow patterns, the high HCN and NO concentrations can be obtained in the vicinity of primary air nozzle. Thus, the generation and destruction of NO can reach an equilibrium point so that the net NO emission rate is low.     

高硫煤高温燃烧固硫试验研究

为了研究高硫煤的高温燃烧特性,采用Ca(OH)2作为主固硫剂,镁助剂、锰助剂、铁助剂和钠助剂为固硫助剂,选用全硫含量为4.04%的攀枝花高硫煤为研究对象,在最佳钙硫物质的量比为1.7的条件下,采用X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光分析仪(XRF)对固硫灰渣进行表征,揭示固硫产物的生成机理,进而得出固硫灰渣与固硫率的关系,采用热重分析法对煤样的燃烧特性和反应动力学进行分析研究。结果表明,固硫率与固硫灰渣中SO3含量呈正相关,与Ca/S物质的量比呈负相关。添加剂的加入使煤样的燃点略有提高,燃烧由一段燃烧变成两段燃烧,煤样燃烬时间缩短。通过对煤样低温段和高温段的动力学分析发现,燃烧速率随平均表观活化能的增大而增大,添加剂的加入使煤样的整体燃烧性能提高。     

煤岩组分的物化性质对煤自燃的影响

影响煤自燃的因素很多,如煤化程度、煤的岩组成、煤的水分、黄铁矿含量、环境温度、煤堆积密度、煤炭粒度等。笔者主要研究煤岩组分的物化性质对煤自燃的影响。     

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。     

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。     

Devolatilization and combustion of large coal particles in a fluidized bed

Devolatilization and combustion of large particles of Eastern Canadian coals (Evans and Minto), 5-50 mm dia., were studied in a bench-scale atmospheric fluidized bed reactor at 1023-1173 K with 0.5 mm sand particles as the bed material. The devolatilization time, mass loss history, changes in proximate volatiles content and C/H mass ratio, and temperature history at the centre of the particle during devolatilization were determined. The mass loss during devolatilization is correlated with the proximate volatiles content of the parent coal. The devolatilization time is correlated with the initial particle diameter by a power-law relation with an exponent of 1.54-1.64. The results show insignificant effect of superficial velocity on devolatilization.