混煤燃烧反应动力学参数的实验研究

采用热天平,在20℃/min的升温速率下,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反应动力学参数进行了实验研究。分析特性温度发现,掺混少量的六枝化处煤就能明显降低混煤的着火温度;计算所得的混煤活化能E比由父本煤种的活化能按比例加权的平均值E′小,混煤的着火性能更加接近活化能小的单煤。     

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。     

混煤热解反应动力学特性研究

利用热天平试验测试数据，采用Coats-Redfern积分方法求解无烟煤和烟煤不同比例混煤的热解动力学参数。在整个活泼热解阶段，无烟煤和烟煤的活化能与其热解反应性的对应关系发生了歧变，无烟煤具有较低的活化能，而烟煤具有较高的活化能。煤的热解机制在不同的反应阶段是变化的，通过热分析手段所得的动力学参数反映的是整个热解区域的平均值。对混煤热解进行分段拟合处理的结果表明，混煤在低温段热解机制为一维扩散模型；中、高温度段热解机制为3级化学反应模型。研究结果表明不能仅从活化能数据判断无烟煤和烟煤混煤热解反应性的高低。     

几种烟煤及其混煤燃烧特性的热分析

根据绥中发电有限责任公司800MW发电机组改换煤种的要求,从可选用的煤种中,选取有代表性的3个煤种,采用热分析方法,对单煤和混煤的燃烧特性进行了实验研究,为小型热态实验和锅炉燃烧调整提供依据。     

高温下混煤燃烧NO生成特性与单煤线性加权比较

利用自制恒温试验系统,对几种典型煤种混煤试样进行恒定高温情况下的燃烧失重实验,研究了掺混比、温度、煤种等因素对混煤燃烧内部交互作用的影响以及同步NO生成特性。结果表明:混煤在高温下燃烧初期,煤粉失重受到褐煤的抑制作用,但在后期褐煤燃烧产生的热量对混煤失重有明显的促进作用,致使燃烬时刻提前;褐煤掺混比的增加,对混煤前期燃烧的抑制作用加强;随着温度的升高,混煤前期燃烧的抑制时间逐渐缩短,同时后期的促燃时间缩短;掺混煤种的煤化程度越低,燃烧前期的抑制作用就越强,但有利于后期煤粉的燃烬。此外混煤燃烧时NO生成累积量会随着褐煤掺混比的增大而减小;所掺混煤种煤质差异越大,NO生成交互作用越强烈。     

混煤燃烧过程中的交互作用与动力学特性研究

采用热重分析法对混煤燃烧过程中的交互作用、燃烧性能及动力学特性进行了实验研究。实验结果表明,燃烧性能差异较大的煤种掺烧时,在混煤燃烧DTG曲线的易燃峰与难燃峰之间会发生明显的交互作用;燃烧性能接近的煤种掺烧时,不会发生明显的交互作用。研究了配比和氧浓度对混煤燃烧特性的影响,发现随着混煤中易燃煤掺入比例的提高,混煤的燃烧特性得到改善;但难燃煤的掺混比例大于50%时,混煤的燃烬性能将大幅度下降。随着氧浓度的提高,混煤的燃烧特性得到明显改善;但随着混煤中易燃煤含量的减少,氧浓度对混煤燃烧特性的影响将逐渐减弱。实验证明,性能差异较大的煤种掺烧时,不能通过活化能的大小来判断混煤燃烧过程中的反应活性。     

基于电厂混煤燃烧性能的优化配煤模型

随着火电厂对混煤的使用日益广泛,以煤的发热量、挥发分等工业分析指标作为约束条件的配煤已不能完全满足当前的需求,并且由于在线煤质检测设备的逐步应用使电厂在配煤过程中更加重视入炉混煤的着火、燃尽与结渣等燃烧性能。本文通过建立着火、燃尽与结渣指数的混煤配比关系模型并设置相关约束条件,再基于粒子群优化算法全局寻优,可快速、准确地搜索到满足需求的燃煤配比关系和最优的配煤价格,所配制的混煤不仅能保障电厂锅炉的安全运行,而且可极大地提高燃煤经济性。     

汪清油页岩燃烧动力学模型

采用热重分析仪(thermogravimetric analysis,TGA)进行了汪清油页岩在升温速率为50 K/min下的燃烧热分析实验,并利用热重峰值分析进行油页岩燃烧动力学研究。该方法借助热重谱峰上几个特征点的数据来确定动力学参数。根据油页岩燃烧热重TG/DTG(thermogravimetry/differential thermogravimetry)曲线的特点,即在TG曲线上会发生曲率的明显改变,表现在DTG曲线上则为明显的"肩"或者"峰",从而得出整个燃烧过程是由多个阶段组成的,因此利用高斯多峰拟合法简单有效地将实验DTG曲线复杂峰分离成为多个高斯函数峰,把油页岩的燃烧过程分解为不同阶段,并利用峰值分析法对每个反应阶段分别进行建模,最后利用峰值分析法与高斯峰拟合法求解了该油页岩的燃烧动力学参数:活化能E,指前因子A与反应级数n,并通过各个反应阶段的叠加得到了油页岩分阶段燃烧动力学模型。结果表明,模拟结果与实验结果吻合很好。     

掺混方式下混煤粒径分布对燃烧特性影响

火电厂不同煤种掺混方式分为先掺混后磨制（磨前掺混）和先磨制后掺混（磨后掺混）2种。为研究不同掺混方式下混煤的粒径分布及其对燃烧特性的影响,在相同磨制条件下,对4种煤样（龙坪无烟煤、万柳烟煤以及二者在不同掺混方式下掺混的混煤）进行制备,利用激光粒径分析仪及热重分析仪,对各煤样进行粒度测定及燃烧特性分析。结果表明,磨前掺混制得的煤粉粒度分布和燃烧特性均与万柳烟煤相似,小颗粒煤粉含量较多;磨后掺混制得的煤粉粒度分布和燃烧特性均与龙坪无烟煤相似,大颗粒煤粉含量较多;磨前掺混制得的煤粉着火特性、稳燃特性、燃尽特性和综合燃烧特性均优于磨后掺混制得的煤粉。     

煤燃烧反应动力学参数的测定方法

介绍了煤粉燃烧反应模型和西安热工研究院有限公司携带流反应炉(EFR)试验台,并将试验获得参数用于一维火焰炉燃烧试验模拟。通过不断修正,使数值模拟结果与一维炉试验结果尽量接近,从而获得更实用的煤燃烧反应动力学参数。建立了煤反应参数与煤质基本特性间的多元非线性关系式。     

桦甸油页岩半焦燃烧反应动力学研究

模拟巴西PETROSIX炼油工艺自行设计搭建实验装置,对桦甸油页岩干馏制得半焦。对不同干馏终温半焦进行电镜扫描测试,从微观角度分析了挥发分的析出和干馏半焦的结构变化过程;采用美国PerkinElmer公司生产的Pyris1TGA热重分析仪,对桦甸油页岩干馏半焦进行燃烧特性试验研究,并分析了桦甸不同矿区油页岩半焦、干馏终温、和燃烧升温速率等对半焦燃烧反应特性的影响。通过数据分析,利用Coats-Redfern法确定了桦甸油页岩半焦在低温段的燃烧反应级数为3,而在高温段则为5.5,从而得到油页岩半焦燃烧化学反应的动力学参数,为油页岩半焦的有效开发与经济利用提供了理论依据。     

几种培训效果评估模型的对比分析

目前企业在实施培训过程中,多数较关注需求分析、计划制定、培训实施等阶段,而缺乏对培训效果的评价的重视,很多企业仍处于起步或探索阶段,本文将通过对几种培训评估模型的介绍以及对比分析,为培训效果评估的管理实践提供理论依据与指导。     

基于反应位点的焦炭反应动力学模型研究

针对焦炭燃烧过程,提出了一种基于反应位点的焦炭反应动力学模型。焦炭燃烧过程中,反应位点失活、比表面积覆盖以及无机组分的催化作用会导致整体反应速率下降。模型利用表面反应位点数目的变化来表征焦炭燃烧后期反应活性的衰减。研究了不同温度下,焦炭燃烧过程中颗粒温度,焦炭燃尽时间以及其对应的燃烧模式的变化规律。比较了反应位点衰减抑制模型的加入,对焦炭燃尽时间和物性参数变化规律的影响。结果表明:1200、1500和1800K这3种环境温度下焦炭颗粒最终稳定的温度分别为1600、2100和2300K;1200K和1800K下焦炭颗粒燃烧过程分别由化学反应和扩散控制,而1500K下,燃烧模式介于两者之间。抑制模型的加入,延长了焦炭燃尽时间,并且减缓了粒径(D_p)、表观密度(ρ_p)及比表面积(S_p)的变化速度。     

高温下Cr的氧化动力学研究

煤粉锅炉有毒痕量元素及其化合物的排放的危害性越来越被人们所关注，元素Cr是其中之一，其毒性与其价态有很大关系，六价铬是一种致癌物质，其毒性远远高于二价铬和三价铬。为了了解燃烧过程中Cr的反应产物及浓度与时间的关系，就必须了解Cr的反应动力学机理，发展Cr的动力学模型并且运用到实际燃烧系统上，该文提出了Cr／O2系统内一个简单的氧化动力学模型，并且与热力学平衡计算相比较，其结果是一致的，在低温下，Cr2O3是主要的产物，而随着温度的升高，开始生成CrO2和CrO3；在高温下，CrO3成为主要产物，此外为了更真实反映了实际燃烧系统的组成状况，文中对Cr／O2／H2系统地进行了热力学平衡计算。     

褐煤热解平行反应动力学模型研究

采用热重分析方法对海拉尔和霍林河褐煤进行了等速升温热解实验研究.在无需预定子反应活化能分布和转化率的前提下,建立了新的热解平行反应模型,并利用所得到的热解实验数据,通过计算获得了褐煤热解动力学模型参数.模型中各子反应的活化能E主要分布在100-500 kJ/mol之间,而指前因子A主要在107到1026s-1之间,E与InA表现出了很好的线性关系,说明所建模型具有很好的动力学补偿效应.利用该热解动力学模型对两种褐煤的热解过程进行了预测,结果表明,该模型可实现热解中失重速率以及剩余质量曲线的准确预测,最大平均偏差均分别小于9.12%和0.73%.采用该模型对不同煤与实验条件下的热解过程进行了预测,结果均符合较好,表明该模型具有较宽的适用范围.     

富氧燃烧模式下水冷壁高温腐蚀实验

富氧燃烧作为一种实现燃煤过程CO_2高效封存捕集技术,已成为研究热点。然而,富氧燃烧模式下CO_2体积分数、烟气湿度、SO_2/SO3体积分数显著提高,从而有可能加剧合金材料高温腐蚀的风险。本文通过模拟富氧燃烧烟气环境,研究了富氧燃烧模式下2种水冷壁材料20G和12Cr1Mo V的高温腐蚀行为,利用电镜能谱分析(SEM-EDS)和X射线衍射分析(XRD)对腐蚀层微观形貌及产物成分进行分析。结果表明:高体积分数CO_2会加剧合金氧化过程,与N2/O_2/SO_2气氛相比,CO_2/O_2/SO_2气氛下2种材料的腐蚀速率可提高10%~30%,其氧化层成分以磁铁矿为主;而在富氧燃烧还原性烟气环境(CO_2/CO/SO_2/H2S)下,腐蚀层成分以磁铁矿及Fe S为主;2种材料在富氧燃烧的氧化和还原性环境中的腐蚀增重曲线均呈现抛物线规律,且富氧燃烧模式下的高湿烟气环境会加剧2种材料的腐蚀过程。     

褐煤裂解、燃烧、气化过程的反应动力学分析

对褐煤采用裂解与燃烧结合的分级利用方式可以提高其利用效率,同时得到多种高附加值的煤裂解产品.为探索该分级利用的可行性,使用热分析方法研究了伊敏褐煤和大同烟煤的裂解、燃烧和气化过程,得到了其不同反应的特征参数,并使用Coats-Redfern法计算了各反应的活化能.结果表明,伊敏褐煤裂解反应开始温度低,其燃烧及气化反应活性均优于大同烟煤;两种煤的气化反应表观活化能远高于裂解反应;对褐煤进行完全气化利用或部分裂解结合半焦燃烧分级利用效率更高.     

回转窑内生物质高温空气燃烧NOX生成模型与验证

根据生物质中燃料N的存在形式和燃烧中演变的特点，建立了其在高温空气燃烧(HTAC)条件下以燃料型NOx产生为主并考虑热力型NOx的生成模型。通过数值计算研究了回转窑内生物质燃料稻壳在HTAC下NOx的排放规律。计算结果表明： 燃烧后NOx的生成浓度随高温空气温度的增加而增大，在一定温度(1000~1050℃)以上，这一趋势更是有所加快；随着氧气体积分数的降低，NOx的生成浓度降低，当氧气体积分数低于临界值(8%)时，NOx的量显著下降；空气消耗系数的降低形成还原性气氛，使NOx的生成降低，在空气温度1 200℃时，空气消耗系数从1.8降到0.8， NOx的浓度大致从400 mL/m3降为150 mL/m3。通过实验测量的NOx值与相同工况下的数值计算值进行了比较，两者NOx排放规律的变化趋势相同，平均相对误差约为7%。验证了模型的可靠性，证实了高温空气燃烧技术与低氧燃烧结合能实现较低的NOx排放。     

印尼煤掺混烟煤的热重燃烧反应动力学特性研究

印尼煤是我国东部沿海地区火电厂燃用的重要煤种之一.利用热重试验方法对印尼煤单煤及其掺混不同燃烧特性的烟煤后的燃烧动力学特性进行了研究,提出了合理的印尼煤掺混烟煤配比方案,可为印尼煤及其混煤的实际应用提供依据.     

高温低氧气氛下煤粉颗粒燃烧特性实验

在平面扩散火焰煤粉燃烧实验台上,采用光纤光谱仪测量了煤粉颗粒燃烧辐射光谱,根据普朗克定律和双色法研究了不同热氛围(热协流)温度(1 400~1 800 K)和氧体积分数(5%~20%)下煤粉燃烧的颗粒温度和发射率变化规律。实验结果表明:平面扩散火焰燃烧器可以为煤粉颗粒燃烧提供一维稳定且均匀的热氛围;当热氛围氧体积分数从5%增加到20%,煤粉颗粒平均温度增加了约270 K;相同氧体积分数下,当热氛围温度从1 400 K提高到1 800 K,煤粉燃烧的颗粒平均温度增加了460 K左右,着火距离缩短,火焰亮度提高。