陕西主要动力煤种燃烧特性的热天平研究

为了研究分析陕西主要煤种的燃烧特性,采用德国NETZSCH STA-409PC型热重分析仪分析了样品质量、升温速率、粒径对煤粉燃烧特性的影响。实验结果表明,随着粒径的减小,神木烟煤的燃烧性能先增强后变弱,粒径75～90μm左右燃烧特性最好。升温速率、样品质量对煤粉的燃烧特性也有影响。随着升温速率的提高,煤粉的着火温度升高,最大失重速率增大,最大失重速率对应的温度升高;随着质量的增加,煤粉的着火温度略有降低,燃尽温度却逐渐增大,最大失重速率明显增大,放热效应的最大温度点逐渐增大,并且煤粉挥发分燃烧低温放热与固定碳燃烧高温放热有一定的分期。     

不同氧气浓度和粒径下工业污泥燃烧特性的实验研究

在不同氧气浓度和样品粒径条件下,采用热重分析法对3种不同行业的工业污泥进行了实验研究.结果表明,工业污泥着火和燃烧特性好、着火温度低,但燃烧不剧烈,综合燃烧性能不高.适当增加氧气浓度,燃烧非基元反应增多,着火和燃尽性能改善.粒径大小对气体的扩散和热传导有较大影响,随着粒径减小,反应区间变窄,失重量增加,燃烧失重速率峰值增大.     

基于O2/CO2气氛的煤粉燃烧性能研究

采用热重分析法研究富氧燃烧(O_2/CO_2)气氛、O_2体积分数和煤粉活性对褐煤、烟煤、无烟煤3种煤粉燃烧性能的影响,并进行分温度区间的燃烧反应动力学分析。结果表明:褐煤和无烟煤发生非均相着火,烟煤发生均相-非均相着火;相比空气气氛,O_2体积分数相同的O_2/CO_2气氛下煤粉的着火温度和燃尽温度升高,燃尽时间延长;在O_2/CO_2气氛下,当O_2体积分数增大时,煤粉着火温度和燃尽温度降低,燃尽时间缩短;相同气氛下,煤粉活性显著影响其着火和燃尽;根据综合燃烧特性指数判断,增大O_2体积分数显著改善了煤粉的燃尽特性;在低温区,煤粉燃烧属于0.3级反应,在高温区则为1～2.5级反应。     

O_2/CO_2气氛下粒径对煤粉燃烧特性的影响

利用热重分析法研究了粒径和氧气浓度对煤粉O_2/CO_2燃烧特性的影响。结果表明,在O_2/CO_2气氛中,减小煤粉粒径能和提高氧浓度均可以改善阳泉无烟煤的燃烧特性。随着氧浓度增加,煤粉的着火温度和燃尽温度均有所下降,燃尽时间缩短,煤粉的反应活性增强。     

O2/CO2气氛下煤粉燃烧反应动力学的试验研究

在热重分析仪上进行了模拟空气气氛及不同O2浓度(21%、30%、40%、80%)的O2/CO2气氛下3种不同品质煤粉(龙岩无烟煤、贵州烟煤、元宝山褐煤)的燃烧特性试验,确定了3种煤粉的燃烧特征参数并进行了动力学分析.结果表明,O2/CO2气氛下煤粉的燃烧分布曲线与O2/N2气氛下有明显不同,在相同O2浓度的条件下,O2/CO2气氛下煤粉燃烧速率低,燃尽时间长;随着O2浓度的增加,燃烧DTG曲线向低温区偏移,着火温度及燃尽温度降低,燃尽时间缩短,可燃性指数及燃尽指数明显提高;O2/CO2气氛下煤粉燃烧基本属于一级反应,动力学参数随燃烧气氛与煤质变化的不同有较大差异.     

煤粉热解特性对其富氧气氛下着火机理的影响

利用非等温热重分析法对两种烟煤的热解特性及富氧下的燃烧特性进行研究.实验结果表明,煤粉中低温下的热解行为对其富氧气氛下的着火机理有明显影响.挥发分初析温度低、热解特性指数D大的煤,随着氧体积分数的增加,着火方式逐渐由非均相转变为均相.而挥发分初析温度高、D较小的煤,着火方式则无明显变化.热解活性高的煤,在着火机理转变后,着火温度显著降低,但燃尽温度基本不受影响.氧体积分数提高后两种煤粉的燃烧特性指数S都有所增大,但相同氧体积分数下不同煤种之间的S相差不多,说明着火机理的改变对S无明显影响.     

U-GAS气化炉高碳飞灰燃烧特性

采用热天平研究了U-GAS气化炉高碳飞灰燃烧特性,考察了灰分以及不同升温速率对飞灰燃烧特性的影响,探讨了飞灰造粒后应用于流化床锅炉燃烧的可行性.结果表明:与入炉煤粉相比,飞灰着火温度高、燃尽时间长、反应性较差;飞灰中灰分对飞灰燃烧性能和反应性能产生不利影响;随着升温速率增大,飞灰着火温度及燃尽温度升高,燃尽时间缩短,反应性增强;造粒后飞灰颗粒着火温度、燃尽温度均与煤粉接近,且它们的燃烧温度区域基本重合,颗粒可用于流化床锅炉燃烧.     

锡林浩特褐煤燃烧特性试验研究

在热天平上对通过程序升温静态燃烧系统的试验,根据锡林浩特褐煤在不同粒度、不同升温速度和不同反应气氛下的TG/DSC曲线,研究着火温度、燃尽温度等特征参数,并根据动力学反应方程确定试验煤种的表观反应动力参数;在一元煤粉气流燃烧模拟系统试验台上,研究直流燃烧情况下,氧浓度、煤粉浓度、煤粉细度、炉壁温度与褐煤燃烧特性、结渣特性及烟气污染物排放特性的关系;研究在分级燃烧条件下燃烧产物中有害成分的生成、燃尽度变化及结渣特性的关系;研究一次风速及煤粉浓度对试验煤种的着火特性、燃烧特性及有害物排放特性.     

混煤热解特性及燃烧过程的实验研究

针对六枝化处煤和娄底煤焦两种单煤及这两煤种之间9种不同掺混比的混煤的燃烧进行了实验研究。通过热重分析方法，分析单一煤种及不同掺混比的混煤燃烧时燃烧特性和燃尽性能的差异，提出了反映煤燃烧着火及燃尽性能的燃烧特性综合判别指数S′，对两煤种混烧的燃烧特性及其燃尽性能进行初步预测。     

恒温下准东煤粉燃烧特性研究

针对准东煤碱金属含量高导致灰熔融温度低、在燃烧过程中容易造成沾污及结焦等问题,利用恒温热重实验系统,研究了准东煤的燃烧特性及温度、煤种掺混等对燃烧特性的影响。实验结果表明：单煤煤种燃烧过程中,不同煤种燃尽时间、燃烧速率存在显著差异,其中路茂通坎乡煤种和永华金泰煤种差异最大,路茂通坎乡煤种易着火,燃烧速率快,燃尽时间短;随着温度升高,单煤燃烧失重曲线发生左移,燃尽时间缩短,燃烧速率上升,表明温度升高会加速煤粉燃烧,并且1 000℃后提高温度对焦碳燃尽的促进作用更明显;掺混燃烧过程中,掺烧高挥发分的煤种可以有效改善煤粉燃烧初期着火特性,而掺烧高固定碳煤种可使燃尽时间延长,从而降低燃尽率;混煤掺烧能够提高灰熔点,有效改善准东煤熔融特性,从而在煤源方面减少或者避免炉膛受热面沾污、结渣,确保锅炉运行的安全性和经济性。     

石灰立窑代焦型煤燃烧特性的实验研究

在SDTQ600差热-热重联用仪上对石灰立窑代焦型煤试样进行了热重分析,研究了不同升温速率对其燃烧特性的影响,并以5℃/min的升温速率将型煤、焦炭和无烟煤块煤试样进行对比。利用马弗炉研究了单颗粒代焦型煤的燃烧速率。结果表明,代焦型煤的燃烧过程经历了干燥预热、挥发份析出、碳粒燃烧和残碳燃尽4个阶段;随着升温速率的增加,代焦型煤燃烧各阶段的反应时间缩短,反应速率加快;当升温速率由5℃/min提高至10和15℃/min时,代焦型煤的着火时间由28.12min下降至14.01和10.13min,其燃尽时间也由36.82min下降至27.59和22.47min。通过对比,型煤在着火、稳燃性能及综合燃烧特性方面最好,而燃尽性能居中;代焦型煤、焦炭与无烟煤块煤3种试样的综合燃烧指数分别为53.25×10-9、30.14×10-9和11.53×10-9。燃烧温度对型煤燃烧速率影响较小,而型煤尺寸对后期燃烧速率影响较明显,减小型煤尺寸可增大燃烧速率;相同条件下,代焦型煤的燃烧速率低于焦炭而高于无烟煤块煤。实验结果可为石灰立窑型煤代焦提供指导。     

Influence of functional group structures on combustion behavior of pulverized coal particles

The ignition and combustion behavior of pulverized coal was studied with respect to coal rank in a custom-designed visual drop tube furnace. The results showed that low-rank coals were ignited in a shorter time, mainly due to the presence of larger amounts of functional groups, while the ignition delay time of high-rank coals was longer. With increasing temperature and particle size, the ignition mode of coals shifted from heterogeneous into homogeneous, which was related to the increased yield of volatile matter. The chemical percolation devolatilization analysis results showed a clear relationship between the yield and composition of volatile matter and the amount and type of functional groups in coal. In addition, the tar yield was consistent with the amount of aliphatic hydrocarbons and the length of aliphatic chains, which explained the tailing combustion mode of the bituminous coal. The findings of the study showed that the yield and composition of volatiles in coal had a significant impact on the ignition behavior, which depended on the composition of functional groups, particle size, and the combustion environment.     

城市污泥和煤混燃特性的热重分析法研究

利用热重分析法对某城市污泥和某煤种及其两者混合物的着火温度、活化能及综合燃烧特性等参数进行了研究。试验结果表明,混合试样和煤相比其活化性能得到了提高,着火温度提前,综合燃烧性能下降。在混燃过程中,煤和城市污泥基本上保持了各自的挥发分析出特性,煤的燃烧表现得更为明显。     

炭黑非催化燃烧特性的固定床实验研究

含碳燃料在还原气氛下燃烧会生成炭黑，在动力设备的燃烧装置中，炭黑的后期氧化对污染控制是非常重要的。利用石英管固定床反应器对天然气扩散火焰中生成的炭黑在不同氧浓度下（20％、15％、10％和5％）的燃烧特性进行了研究，并选用了蜡烛炭黑、丁烷炭黑和煤焦作为对比。根据实验中得出的燃烧特性，与煤焦相比，炭黑的着火温度较低，但是炭黑的燃烧活化能相对更高。氧浓度对各试样着火温度影响不大，而却影响各试样燃烧过程。还进行了水蒸汽对天然气炭黑燃烧的影响研究，水蒸汽能引起炭黑燃烧速率的显著增大。图9参12     

气化半焦加压着火特性及燃烧稳定性研究

在单炉膛双吊蓝加压热重分析仪上对气化半焦的加压着火特性和燃烧稳定性进行了较为系统的试验和理论研究,考察了半焦种类、总压、氧浓度、粒径和加热速率等因素对半焦着火特性和燃烧稳定性的影响规律。并以纯碳测试数据为基准,提出了燃烧稳定性的判别指数RW。研究表明,半焦的挥发份含量、固定碳含量以及孔结构是影响半焦着火温度的主要因素。随着总压和氧浓度的提高以厦粒径的减小,半焦的着火温度下降,燃烧稳定性提高;随着加热速率的增加,半焦的着火温度明显上升。     

天然气炭黑燃烧特性的热天平研究

利用热重分析天平对天然气扩散火炬中直接取样得到的炭黑的燃烧性能进行了研究,并选用了蜡烛炭黑、4种商业炭黑以及一种无烟煤焦炭作为对比。基于试验结果确定了燃烧动力学特性参数,并分析了它的燃烧特性。天然气扩散火焰中生成的炭黑具有着火相对容易、着火温度较低（与煤焦或挥发份较低的煤比）、前期燃烧较弱、后期燃烧较缓慢、燃尽时间较长等燃烧特性。这些结果为利用天然气燃烧过程的炭黑生成强化火焰辐射特性并进行有效控制提供了依据。     

煤粉与生物质混燃的低温着火特性

利用自制的管式炉恒温热重测量实验台研究了掺混比、温度、煤种以及生物质种类等因素对煤粉与生物质混燃时低温着火特性的影响,并对煤粉与生物质混燃时的低温着火活化能进行了计算.结果表明:随着掺混比的增大,混合物的燃烧速率加快且燃尽程度提高;温度升高能改善煤粉与生物质混合物的燃烧特性;掺混生物质对难燃煤的着火特性影响比对易燃煤更明显;对于某一煤种,掺混水分和挥发分含量高的生物质,燃烧初期的失重速率加快;掺混灰分含量越多的生物质,在燃烧后期对煤粉的促燃作用越差;燃烧反应活化能随着生物质掺混比和温度区间的增大而减小.     

实现煤粉气流点火的几种电加热途径分析

对煤粉气流实现电加热无油点火的几种重要的技术途径,进行了全面的分析。电热体(纯金属、合金和非金属)用于煤粉气流点火,可适用两种情况：一种是制造价格低廉的煤粉点火器;一种是制造用于点燃低挥发分难燃煤的点火器。感应加热用于煤粉气流点火,由于可加热异型金属,因此,方便了点火器设计,可采取一些稳燃技术;加热速度相对较快。等离子体用于煤粉气流点火,具有较快的响应速度。