褐煤与稻草混合半焦燃烧特性及动力学研究

用热重法研究了褐煤与稻草混合半焦的燃烧特性,考察了稻草比例和半焦制备温度对混合半焦燃烧特性的影响,并对其燃烧动力学参数进行了计算．结果表明：半焦制备温度为350℃和550℃时,稻草比例对混合半焦的燃烧几乎没有影响;在750℃时,稻草比例为20％的混合半焦其TG和DTG曲线明显向高温区偏移．随着制备温度的提高,混合半焦着火温度提高,失重率减少．半焦燃烧为一级反应（n=1）,活化能在49．78～83．04kJ／mol范围内,制备温度越高,混合半焦的活化能也越高．随着稻草比例的变化,活化能没有表现出明显的规律性．     

微富氧环境污泥、煤、生物质混烧的热重实验研究

近年来,随着我国工业的迅猛发展和城市化进程的加快,污泥产量持续增加,而微富氧燃烧技术可有效实现污泥的无害化及资源化处置,因此为了研究微富氧条件下污泥、煤和生物质的燃烧特性,采用30%O2和70%CO_2的混合气体模拟微富氧环境,利用热重分析法对试样进行实验研究,结果表明:微富氧环境下,污泥、煤粉、生物质的主要失重温度范围分别为200~600℃、200~400℃、400~600℃,三者的失重速率曲线均存在两个失重峰但存在位置不同;在失重速率曲线上,不同比例的污泥与煤混合试样出现相同交点,而污泥与生物质混合试样不存在交点;干基状态下,生物质综合燃烧性能最好,污泥次之,煤粉最差;混合试样的活化能并没有随着污泥比例的增加有规律性变化,也没有介于组分的活化能之间。本文为污泥的微富氧燃烧技术提供了一定的理论及数据支持。     

煤粉粒度对元宝山褐煤燃烧特性的影响

为了给实际工程应用中煤粉粒度的确定提供参考,采用热重分析的方法,研究煤粉粒度对元宝山褐煤燃烧特性的影响.对燃烧热重曲线特征参数分析表明,粒度减小,煤粉着火提前、燃尽时间缩短;粒度减小,可燃指数C和综合燃烧指数S增加,表明煤粉燃烧性能得到改善;用Coats-Redfern方法求解燃烧反应的动力学参数,燃烧反应动力学分析表明,元宝山褐煤的热天平燃烧反应为一级反应;在最大燃烧速度对应温度前后燃烧过程分成两个阶段;粒度减小,各段燃烧反应的表观活化能和质量平均表观活化能均降低.减小煤粉粒度对改善煤粉燃烧性能是有利的.     

微纳米金属铁粉的燃烧特性试验研究

运用热重分析手段对微纳米尺度金属铁粉燃料的着火和燃烧特性进行了研究.通过不同微米、纳米尺度金属铁粉燃烧过程的热重试验,分析不同粒径金属铁粉的燃烧特性,计算不同微米、纳米尺度金属铁粉在空气中燃烧的着火点、最高燃烧温度和表观活化能.结果表明,30～110nm粒径范围的纳米尺度铁粉的平均着火温度为280℃左右,最高燃烧温度为750～950℃,表观活化能为20～30kJ/mol;2～5μm亚微米级铁粉着火点为380℃,最高燃烧温度为950～990℃,表观活化能为37kJ/mol;而40μm的微米级铁粉着火温度为600℃左右,最高燃烧温度达到1000℃,表观活化能为58kJ/mol.随着颗粒粒径从微米减小到纳米尺度,金属颗粒的比表面积迅速增大,造成TG/DTG曲线上最大增重梯度所对应的反应温度和最高燃烧温度均明显降低,燃烧着火点温度明显降低,表观活化能迅速减小,因此反应活性随粒径的减小迅速提高.     

煤粉掺烧污泥的热重及动力学研究

通过热重实验仪,研究了煤粉、污泥及其混合物在不同比例下的燃烧特性。结果表明:单独燃烧时,煤的失重主要受固定碳燃烧的影响,污泥的失重主要受水分析出、挥发性物质析出和燃烧的影响;添加污泥有利于混合物着火,但不利于稳定燃烧,污泥的添加量以不超过30%为宜;随着污泥掺混比的增加,混合物开始失重的温度左移,失重峰的峰值温度与单煤燃烧的接近。燃烧动力学研究表明,煤的活化能为86.79 kJ/mol,高于混合物的任意一个阶段的活化能。混合物燃烧前期(低温段)的活化能小于燃烧后期(高温段)的活化能。     

城市污泥燃烧特性及动力学研究

为研究污水厂污泥的燃烧特性及动力学规律,采用热重-差式扫描(TG-DSC)同步热分析仪对空气干燥污泥在空气流中进行燃烧实验,通过TG和DTG曲线对污泥的燃烧行为进行分析,针对观察到的新的现象,对热失重过程作了新的划分.实验结果表明,污泥的失重过程可分为水分析出阶段、污泥热解阶段、半焦热解到半焦起始燃烧的过渡阶段、半焦快速燃烧阶段以及矿物质分解阶段.升温速率较高时,半焦起始燃烧反应在时间上有所滞后,着火时温度较高,导致燃烧速度较快,失重率也较高.采用积分法进行动力学分析,求解出了燃烧过程主要阶段的化学反应动力学参数.     

土豆-生物质粒度对燃烧特性的影响

利用生物质燃烧发电,先要将生物质破碎然后燃烧,其粒度的大小对燃烧特性影响很大。为了研究这一影响,选用高挥发分、高水分的土豆作为试验材料,在热重分析仪上对不同尺寸土豆薄片分别进行燃烧实验,得到TG、DTG曲线,通过失重速率、着火温度,燃尽温度等对不同尺寸土豆燃烧特性进行分析。实验表明：同一尺寸,DTG曲线第一峰比第二峰峰值大;不同尺寸,尺寸越小,土豆着火越早,燃尽也随之提前;通过动力学分析发现尺寸越小,平均表观活化能越小。     

4种废塑料的燃烧动力学研究

用热重分析法对城市固体废弃物中4种常见塑料-聚乙烯农膜(PE)、聚苯乙烯泡沫(PS)、聚丙烯编织袋(PP)和聚酯饮料瓶(PET)进行了在空气中燃烧动力学研究。通过对热重/微分热重曲线(TG/DTG)的数据分析,采用3种动力学模型分别计算出各试样的动力学参数,并对结果进行线性回归,以线性相关系数最高的动力学模型作为该试样的燃烧动力学机理。结果显示,PE,PS及PP均为一级反应,而PET为二级反应,且其活化能的大小顺序与各自的失重特性温度相一致,由此可推断出其活化能的相对大小。     

生物质型煤燃烧特性研究

利用TG-DTG热分析技术对煤、生物质以及生物质型煤的燃烧过程进行分析,研究了不同生物质及添加比例对型煤燃烧特性的影响.结果表明：生物质燃烧的DTG曲线有2个明显的失重峰,第1个失重峰是挥发分燃烧峰,第2个失重峰是固定碳燃烧峰;生物质型煤燃烧过程是生物质和煤燃烧过程的综合,也显示双峰特征,且生物质可以改善型煤的燃烧特性,随着生物质添加量增加,其型煤的着火温度、燃尽温度随之降低,着火特性指数、综合燃烧特性指数随之提高,从而改善型煤的燃烧性能.     

三种可燃固体废弃物及煤粉的热重分析

采用热重分析法对三种可燃固体废弃物如废轮胎、废木料、废织物及煤粉的燃烧失重特性进行对比分析,研究它们的失重规律、着火特性和燃尽特性。结果表明：三种可燃固体废弃物的失重及燃烧特性与煤粉有较大的区别,煤粉挥发物少,燃烧失重主要受固定碳燃烧控制,可燃固体废弃物挥发份较多,燃烧失重主要受挥发份的燃烧控制;可燃固体废弃物的渣量明显低于煤粉渣量。这些可燃固体废弃物喷人高炉中,含氢量高,有利于改善高炉冶炼的经济技术指标和减少CO2排放。     

塑料燃烧热重动力学与热动力学分析

利用热分析-质谱联用技术进行了塑料燃烧的实验研究,探讨了这类聚合物的燃烧机理,并采用热重动力学和热动力学解析方法定量分析了塑料燃烧的动力学参数.研究表明,塑料燃烧过程一步完成.塑料的DSC热动力学活化能参数分别对应3个温度区间的反应,活化能值都比较高,在300 kJ·mol-1以上,在反应的后期甚至达到842 kJ·mol-1.DTG动力学活化能只对应一个温度区间,活化能值为509 kJ·mol-1.DSC动力学参数与热重动力学参数差别很大,说明塑料燃烧时的热行为与质量变化行为差别很大.     

生物质与不同变质程度煤混合燃烧特性的研究

采用TG／DTG／DTA技术研究了不同变质程度煤(褐煤、烟煤和无烟煤)、生物质(小麦秸秆和玉米芯)以及煤和不同比例生物质的混合燃料的燃烧特性，升温速率为15c／min，温度范围为25～900℃，分析了燃烧特征参数如着火温度、燃烧速率最大时的温度、燃尽温度和最大燃烧速率以及燃烧特性指数．采用Freeman-carroll(FC)法计算了燃烧动力学参数．结果表明，生物质和煤相比具有较低的燃烧特征温度和较快的燃烧速率；在褐煤和烟煤中加入生物质后，燃烧特征温度降低，燃烧速率增大；无烟煤中加入生物质后，对其着火温度影响较小，燃尽温度降低；此外，加入生物质后煤的燃烧表观活化能降低，表观活化能E与指前因子A存在动力学补偿效应。     

煤炭自燃特性研究的加速量热法

利用加速量热法研究煤炭自燃特性，所用煤样量少、实验时间短，可得到煤炭的初始自加热温度、煤炭升温曲线和耗氧曲线。进行了煤炭自燃过程的化学动力学研究，建立了煤氧化反应的活化能计算方法，得到了试验煤样在缓慢氧化阶段和激烈氧化阶段的活化能数据。     

基于热重实验的煤自燃临界氧体积分数分析

对同一种煤样在不同氧体积分数下进行热重实验,利用Matlab得出了该煤样的残留质量比率(TG),质量变化率(DTG),放热速率(DSC)和放热变化率(DDSC)的立体分布和等值线图,研究了不同条件下残留质量和放热速率的变化规律.结果显示,当氧体积分数大于10%时,该煤样在设定的温度内能完全反应和存在最大放热速率,但完全反应对应的温度随着氧体积分数的降低而升高;当氧体积分数小于10%时,尤其是氧体积分数趋向于0时,该煤样难以在设定的温度范围内完全反应,且残留质量随氧体积分数的降低加速上升,同时在实验温度段内放热速率波动不大.最后,对煤样产生不同残留质量的原因进行了分析,结合热重实验得出该煤自燃的临界氧体积分数为18%和8%,从而为采空区自燃"三带"划分提供指导.     

聚乙烯(PE)和煤粉在高炉风温条件下燃烧率的比较

为了研究废塑料在高炉风温条件下的燃烧特性,用红外分析仪测出聚乙烯(PE)颗粒和煤粉混合物在风温条件下燃烧时尾气中CO和CO2的含量,进而计算出不同条件下的燃烧率.结果表明,燃烧温度越高燃烧速度越快,燃烧率越高;塑料粒度越大燃烧率越高;塑料颗粒与煤粉混合物中塑料粒度小且含煤粉多的试样燃烧率高.