O2/CO2和O2/N2气氛下不同煤种的热解与燃烧试验研究

采用热重-质谱联用仪分别研究了3种煤在O2/N2和O2/CO2气氛下的热解和燃烧特性.结果表明,与N2气氛相比,CO2气氛下煤粉的热解过程可分为水分的蒸发、挥发分的释放以及较高温度下煤焦与CO2的气化反应;随燃烧气氛中氧浓度的增加,煤粉的TG-DTG曲线移向低温区,着火温度和燃尽温度降低,煤粉综合燃烧特性指数增大;在相同的燃烧气氛及氧浓度下,PRB次烟煤的着火温度和燃尽温度明显低于Illinois烟煤和Utah烟煤.     

O2/CO2气氛煤粉燃烧特性试验研究

O2/CO2燃烧技术是一种可分离回收CO2的新型燃烧技术，其燃烧机理与常规空气气氛燃烧存在着较大的差异。为此，该文在热重分析仪上进行了模拟空气气氛及不同O2浓度(j(O2)=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及综合燃烧性能指数。试验结果表明，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，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。在O2/CO2气氛下随着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，煤粉综合燃烧特性指数增大，表明提高O2浓度可改善O2/CO2气氛下煤粉的燃烧特性。     

基于热重分析法的烟煤掺烧褐煤特性研究

针对电厂掺烧褐煤缺乏相关理论指导的技术需求,采用热重分析方法系统考察了包煤、准煤和褐煤的单独燃烧特性,并将两种烟煤分别以10%、30%、50%和70%的比例在相同条件下与褐煤混合燃烧,根据各燃料燃烧特征参数计算了单一煤种及其不同掺混比例的着火指数、燃尽指数和综合燃烧指数。结果表明,褐煤最易着火和燃尽;包煤着火特性较好,但在550~660℃范围内出现难燃峰致使燃尽特性变差;准煤的着火特性最差,燃尽特性略优于包煤;将包煤和准煤与褐煤掺混后燃烧特性有所改善,各燃烧特征温度降低,且综合燃烧指数随褐煤掺烧比例的增加而增加。建议在电厂实际应用时,褐煤的掺烧比例控制在30%-50%之间。     

废轮胎胶粉与煤混烧的热重分析

采用热重分析法(TGA)对胶粉、煤粉及胶粉与煤混合物燃烧特性进行分析, 研究煤粉与胶粉混合比例对混合燃料着火特性和燃尽特性的影响规律。结果表明: 胶粉的燃烧特性与煤的燃烧有较大的区别, 高灰分煤的燃烧主要受固定碳燃烧控制; 而胶粉在燃烧过程中, 其高挥发分的析出和燃烧起主要作用。与煤粉相比, 掺10%、30%和50%的胶粉后燃料的着火温度分别降低8、30℃和80℃, 且促进了燃料的燃烧速率, 这主要是由于胶粉含大量挥发分且在较低温度下即可明显析出和燃烧的结果, 胶粉与煤的混烧有利于改善高灰分煤的着火和燃尽特性。     

煤粉粒径对燃烧特性影响的试验研究

对4种不同粒径的冷水江煤和郑州矿物局贫瘦煤在升温速率均为20℃/min、气体流量为65mL/min的试验条件下进行了热重试验。结果表明:随着煤粉粒径的减小,最大燃烧速率出现得更早,着火提前;着火温度降低,燃尽温度也随之降低;煤粉活化能减小,煤粉的综合燃烧特性指数有较大提高,燃烧特性得到改善。     

煤粉在富氧条件下燃烧特性的实验研究

燃烧煤粉的锅炉在其点火和低负荷稳定运行时，需消耗大量的燃料油，因此有必要寻找更经济实用的解决办法。研究煤粉在富氧条件下的燃烧特性，不论对煤粉局部富氧的助燃还是煤粉的富氧点火技术都具有重要意义。该文采用德国Netzsch公司生产的STA 409C型热天平研究了神木煤和蒲白煤3个不同粒度下的煤样在不同体积氧浓度下（20％、30％、40％、60％、100％）的燃烧行为。实验结果表明，随着氧浓度的增大，煤样燃烧分布曲线向低温区移动，煤样的着火温度及燃尽温度均呈下降趋势，着火时间提前且燃烧时间缩短，煤粉的综合燃烧特性指数有较大提高，并且，随煤粉粒径的增大，综合燃烧特性的改善更加明显。     

恒定高温下煤粉燃烧特性及模型模拟

热天平(TGA)是最常用的研究煤粉炉内燃烧特性的设备,但由于设备本身需要逐步升温的局限性,不能得到特定温度下煤粉的燃烧动力学。利用自制恒温热重实验台,对几种典型煤种进行恒定高温情况下的燃烧失重实验,研究了温度、煤种等因素对煤粉燃烧特性的影响。结果表明:煤粉突然置于恒定高温条件下燃烧,随温度的升高,失重速率逐渐增大,燃尽时间缩短,同时失重速率峰值升高,而且后移,使反应初期更多的挥发分析出,燃烧更加剧烈。提高温度可以改善煤粉着火与燃尽特性。煤种的煤化程度越低,挥发分含量越高,燃烧初期速率高,着火特性越好。挥发分析出燃烧和焦炭的燃烧存在时间上的重叠。利用一维均相反应模型模拟计算恒定高温下的煤粉燃烧过程,判定系数高达0.96,结果较精确,可为实际锅炉设计与运行提供一定的参考价值。     

大同烟煤增压富氧燃烧的热重实验研究

利用TherMax500型加压热天平研究了大同烟煤在增压富氧条件下的燃烧行为,主要考察压力对其燃烧特性的影响。实验结果表明,煤粉常压时的非均相着火,在中低压力下转变成均相着火,当压力增加到4 MPa后又逐渐向非均相着火过渡,并在6 MPa时完全转变成非均相着火。在均相燃烧时,随着压力的升高,挥发分燃烧速率逐渐加快,煤粉热解程度逐步加深。由于不同压力下着火方式的改变,煤粉的着火温度及燃尽温度并非随着压力的增加而单调变化,因而导致煤粉的综合燃烧特性指数S随着压力的增加先升高后降低。     

管式沉降炉和小型煤粉燃烧试验炉在煤燃烧中氮释放特性试验研究中的应用

用管式沉降炉和3.5 kW煤粉燃烧试验炉对3种煤在着火、燃烧初期和燃烧过程中氮释放和NO_x转化特性进行了试验研究。燃烧初期煤中氮释放特性有显著差异;氮释放率高于当时的燃尽率;NO_x生成主要受燃烧空气量和送风方式影响。     

对冲锅炉旋流燃烧器煤粉着火特性试验研究

针对一种典型的600 MW亚临界前后墙对冲燃烧锅炉,在现场试验的基础上系统研究了煤粉含量、一次风速和负荷等因素对煤粉着火特性的影响规律.结果 表明:试验所采用的宏燃煤属于易着火、易燃尽的煤种.随着煤粉含量升高,D层和E层燃烧器着火距离缩短,更有利于煤粉着火和燃烧.一次风速降低时,着火距离缩短,随着风速的提高,着火距离先...     

动力配煤系统中配煤燃烧特性研究

在不同过量空气系数、炉膛温度和煤粉细度条件下,通过沉降炉燃烧特性试验,研究了不同煤种以不同比例混合配煤的着火、燃烧、结渣等燃烧特性变化规律及其影响因素.研究表明:(1)配煤中挥发分减少,着火温度逐渐升高,煤粉着火推迟,使得燃尽性变差;(2)配煤的发热量降低,导致着火温度逐渐升高及飞灰含碳量升高;(3)煤粉浓度一定时,煤粉越细越利于着火.     

贫煤与无烟煤混煤一维燃烧硫释放特性研究

以山东电厂常用煤种贫煤与无烟煤组成的混煤作为试验煤种,在一维煤粉燃烧试验台上研究了贫煤与无烟煤混煤的燃尽及其SO2和H2S气体沿炉膛释放特性。试验表明,贫煤与无烟煤混煤的硫析出特性与各组分单煤的煤质特性、燃烧特性及掺配比密切相关。随煤质特性和掺配比变化,SO2浓度基本介于各组分单煤之间。H2S析出规律较为复杂。     

W型火焰旋流燃烧锅炉混煤着火试验研究

在某电厂W型火焰锅炉上研究贫煤、烟煤和无烟煤混煤的着火特性。在燃烧器附近进行煤粉气流温度测量,分析了掺烧烟煤前后燃烧器轴向煤粉气流温度的变化,分析了贫煤和无烟煤不同比例时燃烧器轴向煤粉气流温度的变化,比较了侧墙燃烧器和炉膛中部燃烧器轴向煤粉气流温度的变化。结果发现,混煤的煤粉气流分两次进行燃烧。首先燃烧的是易着火的烟煤,当烟煤逐渐燃尽后煤粉气流温度有所降低,随后着火温度高的无烟煤才开始燃烧,煤粉气流温度再次上升。当无烟煤和贫煤混煤掺烧时,随着无烟煤比例的提高,煤粉气流温度降低,着火距离逐渐延长。炉膛壁温和漏风降低了煤粉气流的温度,使得煤粉燃烧需要更多的热量,使得靠近侧墙的燃烧器着火推迟。     

生物质与煤掺烧的实验研究

利用热重分析法,在不同条件下,对单一生物质、煤及其混合物的燃烧特性进行分析,研究了阳泉煤、稻壳、麦秆和松木屑的挥发分初析温度、挥发分最大释放速率、固定碳最大燃烧速率、燃尽温度等燃烧特性参数。由实验得知,生物质的燃烧时间比煤提前,生物质在燃烧过程中有两个明显的失重阶段,而煤只有一个明显的失重阶段。通过掺混可以使煤的着火时间缩短,着火温度降低,延长了整个燃烧的温度区间,使煤能更好地燃尽,使燃料的燃烧特性得到了优化。     

滇池污泥与劣质褐煤混烧的热重试验研究

利用热重分析法对滇池污泥、劣质褐煤及其按不同比例混合的混合燃料进行了燃烧试验.结果表明,随着污泥掺入比例的增加,褐煤与污泥混合燃料着火温度逐渐降低,但可燃性指数和综合燃烧特性指数降低;污泥的活化能小于褐煤的活化能,并且随着污泥比例的增加,混合燃料的活化能逐渐降低.从混合燃料燃烧的整个过程看,其着火和燃尽特性在某些方面优于褐煤和污泥单独燃烧.     

Ca、Mg含量对超细煤粉燃烧特性的影响

利用热天平研究了Ca、Mg添加量对超细脱灰煤粉(铁法煤)及Mg添加量对铁法原煤燃烧特性的影响.实验结果表明,脱灰处理可明显降低煤的着火温度、提高燃尽率、减小活化能,改善燃烧特性.CaO和MgO添加量较低时,其对脱灰煤样的燃烧特性影响不大;当CaO和MgO添加量达到一定值后,CaO可抑制脱灰煤粉着火;MgO可促进脱灰煤粉和原煤的着火,但抑制固定碳的燃烧;当MgO的添加量增加到0.8%时,原煤的最大失重速率和达到最大失重速率时的温度显著降低,燃尽率仅为原煤的73.33%.     

HM型等离子燃烧器多级燃烧特性数值模拟

用Fluent软件对HM型等离子燃烧器的点火燃烧特性进行了二维数值模拟，计算了煤粉空气混合物从等离子点火区到炉膛内主要断面的温度场、着火过程成分变化和煤粉进入炉膛初期的燃尽率等。结果表明：一级燃烧筒内的煤粉在离开等离子体点火区距离约D1（一级筒直径）的部位挥发分开始着火；一级燃烧筒中心线上的温度从点火区开始首先降低然后升高；二级煤粉在距离二级燃烧筒入口约2倍D2（二级燃烧筒直径）处开始着火，二级燃烧筒断面温度中部高四周低；三级煤粉在距离二级燃烧筒出口约2m处开始着火，并形成稳定的火球状火焰。计算结果还表明：燃烧器燃尽率较高，当形成稳定的火焰时，挥发分已经完全燃烧，碳的燃尽率达到46%以上。     

微波脱水改性对我国典型褐煤热解特性的影响

选取了我国主要褐煤产区不同变质程度的3种典型褐煤用微波进行了脱水改性处理,采用热重–红外联用仪着重研究了改性前后褐煤热解特性的变化。结果表明,经过微波处理后,褐煤中的水分大幅度下降,固定碳和热值上升,颗粒断裂和收缩,褐煤煤阶上升。改性褐煤热稳定性增强,热解曲线向高温区和烟煤方向移动,热解开始温度、失重峰温和结束温度升高,最大和平均失重速率及最终失重量降低,热解综合特征参数下降,活化能上升,热解活性变差。热解产物中的CO2、CO和甲酸等小分子活性物质在改性后的析出量减少,CH4和稳定的芳香类物质对二甲苯、苯酚的析出量增加,表明褐煤在改性后不稳定的结构发生分解和转变,稳定相组分增加。     

O_2/CO_2气氛下煤/生物质混燃特性实验研究

采用热重分析仪分别研究了不同煤种(烟煤、贫煤、无烟煤)与生物质(稻壳)的混燃特性,分析了燃烧气氛(O_2/CO_2、O_2/N_2)、生物质掺混比例、氧体积分数对煤与生物质混燃的着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性以及动力学特性的影响。结果表明:1)在O_2/CO_2与O_2/N_2气氛下,煤与生物质混燃的失重变化趋势相似;但在O_2/CO_2气氛下,煤与生物质混燃的失重速率和固定碳燃烧反应活化能均低于O_2/N_2气氛,综合燃烧特性较O_2/N_2气氛差;2)掺混生物质可以改善单煤的燃烧特性,相比于单煤,煤与生物质混燃的着火温度和燃尽温度降低,煤粉的燃烧特性有所改善;3)随着生物质掺混比例的增加,煤与生物质混燃特性进一步得到改善;4)氧体积分数提高,煤与生物质的混燃速率增大,其着火和燃尽温度降低,综合燃烧特性改善,但在煤的固定碳燃烧阶段,燃烧反应活化能和指前因子增大;5)在煤的固定碳最大燃烧速率对应温度附近,混合燃料反应活化能小于单煤燃烧反应活化能,随着生物质掺混比例的增加,混合燃料反应活化能进一步减小。     

挥发分含量对典型烟煤燃烧的气体产物析出特性影响研究

采用烟煤启动是W锅炉在“以煤代油,少油点火”方针下降低启动燃料消耗量的典型途径,然而相较于无烟煤燃料,烟煤中较高的挥发分含量对制粉系统的安全性将产生较大的影响,其显著依赖于燃料着火特性和可燃气体析出特性。鉴于此,选取了3种挥发分含量差异较大的烟煤(霍林河煤、平顶山煤、合山煤),在TG-FTIR上进行燃烧实验,探究挥发分含量对烟煤燃烧的气体产物生成特性的影响。结果显示霍林河煤的挥发分含量最高,析出挥发分的温度比较低,并伴随着显著的CO₂、CO和CH₄的生成。由此可见,挥发分含量能显著影响烟煤燃烧失重特性和产物生成特性,是制粉系统安全性评估的重要考量因素。