粒度对煤燃烧和热解动力学影响的量化研究

以六方石墨原子簇模拟纳米煤颗粒,采用量子化学AM1方法,研究了粒度对煤燃烧和热解动力学参数的影响规律.结果表明,粒度对煤粒燃烧和热解动力学参数有显著影响,Ea随着煤粒粒径的减小而减小,R则随粒径减小而增大,并且Ea和lnR均与粒径的倒数呈线性关系,这些影响规律与文献报道的实验结果一致.     

煤颗粒燃烧过程中的热解及焦燃烧行为模拟研究

为研究煤颗粒在燃烧过程中的热解与焦燃烧行为,给解耦燃烧装置的设计和优化提供参考,基于煤燃烧过程的不同阶段(干燥阶段、热解阶段、焦燃烧阶段),结合传热传质过程和反应动力学机理,建立了单颗粒煤燃烧模型。利用该模型,分析了煤在燃烧过程中颗粒内部温度、气体组分的演化过程,以及热解阶段和焦燃烧阶段的耦合关系。结果表明,在煤燃烧过程中,靠近颗粒表面处焦的燃烧提高了颗粒内部焦燃烧的初始反应温度,导致颗粒可达到的最高温度出现在颗粒中心处;随着颗粒尺寸的增加,热解时间和总燃烧时间的差值增加,该趋势对于粒径大于4 mm的煤颗粒更加明显,意味着在解耦燃烧实际应用中应选用粒径大于4 mm的煤颗粒。     

热分析在煤燃烧和热解及气化动力学研究中的应用

论述了煤的燃烧、热解、气化反应动力学的常用的单一升温速率法、多重扫描速率法、动力学补偿效应以及分布活化能动力学模型等热分析研究方法，分析了现用热分析动力学方法的局限性；并对反应控制热分析、微热分析技术、微波热分析以及热分析技术与其他分析技术的联用，热分析技术间的联用等热分析新技术在煤的燃烧、热解、气化反应动力学研究上的应用进行了展望．     

神木煤显微组分热解特性和热解动力学

在高压热天平上考察了神木煤显微组分在不同热解温度、压力和升温速率下的热解行为 .并利用分布活化能模型 (DAEM)研究了显微组分的热解动力学 .结果表明 :在相同的热解条件下 ,镜质组比丝质组有较高的挥发分收率 .随热解温度升高 ,镜质组和丝质组的挥发分收率增加 .热解升温速率和压力对镜质组和丝质组的挥发分收率略有影响 .DAEM的动力学处理表明 :镜质组的归一化热解速率高于丝质组 ,热解活化能较低.     

热重法研究介休煤的热解与燃烧特性

采用热重(TG)分析仪对介休水峪煤样的热解及燃烧特性进行了研究,并考察了升温速率对煤的热解与燃烧特性的影响,得出了不同升温速率下的燃烧特性参数,如着火温度、燃烧最大速率、燃尽温度、燃烧特性指数等,并计算了不同升温速率下的反应动力学参数。经研究发现:煤在热解与燃烧区间的某一温度范围内能较好地满足一级反应方程,且线性相关系数都在0.98以上。由一级反应动力学模型得出的活化能与指前因子等数据能较好地验证煤的TG/DTG曲线所得出的一些结论。     

内蒙古褐煤热解半焦燃烧特性研究

为实现内蒙古乌拉盖褐煤的高效利用,以粒度小于6 mm乌拉盖褐煤为原料,用马弗炉模拟工业炭化炉热解条件,制取了乌拉盖褐煤中低温热解半焦,测定了热解半焦的工业分析、发热量、哈氏可磨性指数,分析了半焦的燃烧动力学,研究了热解条件与半焦燃烧特性之间的关系。结果表明:热解终温对乌拉盖褐煤热解半焦燃烧特性影响最大,升温速率和保温时间对半焦燃烧特性影响不显著。乌拉盖褐煤热解半焦反应活化能随热解终温、保温时间的升高而增加,燃烧特性指数随热解终温、保温时间的升高而降低。热解终温为600℃时产生的半焦具有最高发热量24.50 MJ/kg,比原煤提高77%;燃烧特性指数最高为1.4×10-7%2/(min2·℃3),适宜燃料比为7~9,是很好的燃料。     

热解温度对无烟煤焦微观结构和脱硝特性的影响

在氮气气氛和600～1000℃条件下, 使用水平管式炉对龙坪无烟煤进行了热解制焦实验, 利用拉曼光谱分析了热解煤焦的微观结构变化, 使用热重分析仪(TGA)进行了无烟煤焦的程序升温脱硝实验, 研究了热解温度对无烟煤焦微观结构和脱硝特性的影响。研究结果表明:热解温度对无烟煤焦的微观结构有显著的影响, 随着热解温度升高, 煤焦的拉曼光谱G峰与D1峰的位置差逐渐减小, 谱峰积分面积逐渐缩小, 积分面积比值I_D1/I_G和I_D3/I_G先增大后减小, I_G/I_All先减小后增大。热解温度还对无烟煤焦的脱硝特性有明显的影响, 无烟煤随着热解温度升高由炭化向初步石墨化转变, 由于活性结构数量的减少和碳结构变得更加有序, 无烟煤焦的脱硝反应性不断降低, 脱硝反应活化能增大。     

煤热解动力学模型的建立

通过对煤热解反应动力学分析,基于分布活化能模型DAEM,建立了集总反应动力学模型表示煤炭热解过程。确定了可以预测热解产物组成、分布与热解终温和升温速率关系的动力学方程。结果表明：随热解温度升高,各种挥发分产物析出率越来越接近最大产率;半焦C含量增加,但产率下降,H,O,N和S等元素降低。升温有利于提高半焦脱硫率、脱氮率。温度为600℃左右时,除H2外的大部分挥发分基本析出,半焦元素变化幅度减小。热解终温较低且一定时,较慢的升温速率有利于各热解挥发分最大限度析出。秦丽娜     

电厂煤粉粒度特征及其对煤粒燃烧的影响

采用MS2000激光粒度仪分析了电厂炉前煤粉粒度分布特征，磨煤造成了显微组分的分离与富集，镜质组有向粗粒度富集的趋势，惰质组有向细粒度富集的趋势．较粗粒径煤粉（212μm～75μm）特别是212μmn～150μm粒度段所占比例对炉内煤粉燃烧效率的影响最大．虽然镜质组有向粗粒度富集的趋势，但最粗粒煤粉因颗粒太粗，在炉内短暂加热时间内来不及迅速燃烧；而较细粒煤粉则因磨煤引起惰质组向细粒度富集而影响其燃烧效率．所以，在理论分析和实验研究粒度对煤粒燃烧特性的影响时，应考虑磨煤造成的显微组分分离与富集所引入的干扰和煤自身煤岩特征的差异．     

煤燃烧超细颗粒物团聚促进技术的研究进展

超细颗粒物团聚促进技术可以提高除尘效率，减少超细颗粒物的排放．介绍了超细颗粒物团聚的促进方法：电团聚、声团聚、磁团聚、热团聚、湍流边界层团聚、光团聚和化学团聚的基本原理及其适用范围．全面概述了各种团聚技术的国内外研究进展，讨论了目前研究的不足之处，并提出了今后研究的重点．     

简化的Solomon热解模型和旋流煤粉燃烧NO生成的数值模拟

提出一种简化的Solomon热解模型, 用于模拟煤粉燃烧NO生成数值模拟中HCN的释放.用纯双流体模型、k-ε-k_p两相湍流模型、EBU-Arrhenius燃烧模型、六热流辐射模型、双方程热解模型、简化的Solomon热解模型以及NO生成湍流反应二阶矩代数模型对旋流煤粉燃烧器内两相流动、煤粉燃烧、HCN释放以及NO生成进行了数值模拟.模拟结果与文献中实验结果的对比表明,基于简化Solomon热解模型的HCN释放模型预报结果比基于双方程热解模型的HCN释放模型预报结果好.     

煤程序升温与等温热解特性及动力学比较研究

采用热重分析仪和微型流化床分别考察了不同煤阶五个煤样的程序升温和等温快速热解的挥发分析出特性和反应动力学.程序升温实验揭示了热解气体的析出顺序依次为CO2,CO,CH4和H2,而等温热解实验证明CO2和CO的析出先于CH4和H2.微型流化床等温快速热解的挥发分气体总量析出活化能为17kJ/mol～35kJ/mol,小于程序升温热解的活化能.CO2和CO的反应级数与1接近,而CH4和H2的反应级数与1偏差较大,反映了这两类气体在生成机制上存在差异.     

粒径和升温速率对煤热分解影响的研究

使用美国 Perkin Elmer公司生产的 Pyris1 TGA热重分析仪 ,对不同粒径煤采用非等温热重法进行了实验研究 ,研究表明 :煤热解过程可分为四个阶段 ,升温速率和粒径对煤热解曲线都有显著影响 ,并用挥发分释放特性指数反映煤热解特性 ,最后用热解动力学方程研究煤的热解过程 ,计算结果表明 ,热解动力学参数能很好地反映煤的热解状况 .     

煤粉燃烧动力学参数的试验

在研究煤粉动力学参数时 ,采用的方法主要有以下几种 :热重分析、DTFS和小型热模试验。采用自制的气固反应动力学试验装置 ,通过气体成分的连续检测 ,对几种煤粉的反应动力学过程进行了试验研究 ,并通过数学计算 ,确定了煤粉燃烧过程的一些动力学参数 ,如燃烧速率、颗粒表面温度 ,反应活化能和指前因子。除无烟煤之外 ,本文还选择烟煤进行了尝试性试验。所得结果 ,对工业流化床反应器的设计有一定的指导意义。     

煤粒度及变质程度对煤燃烧时氯的析出特征的影响

热重分析联合红外光谱及热重分析联合质谱技术是一种研究煤燃烧时各种氧化气体析出特征的有效方法。本文着重考查了煤在燃烧时粒度质程度对氯的析出特征的影响，煤的粒度愈小则ＨＣｌ初始析出温度Ｔｉ及最大析出峰温度Ｔｍｑｘｉ愈有所提前。     

升温速率及热解温度对煤热解过程的影响

为了研究煤热解过程中升温速率及热解温度对热解产物分布及热解过程吸热量的影响,采用热重和热红联用技术对煤热解过程进行了分析.研究了不同升温速率和热解温度对煤热解过程的气态产物分布的影响,并对所产生的焦炭性质进行了分析.结果表明:煤的整个热解过程的吸热量随升温速率的增加而减小;煤热解产生的焦油组分含量包括芳香族、脂环族和脂肪族含量达到最大值所对应的热解温度随升温速率的增加产生滞后现象,但是煤热解产生的煤气成分随着升温速率增加而急剧释放;随着热解温度的升高,焦炭结构逐渐致密,裂纹及裂缝产生,芳香晶核增大,同时焦炭中的氧和氮含量由于含氮和含氧化合物的继续分解而降低.     

铁法煤催化燃烧与分布活化能模型动力学研究

选取着火温度、燃尽率和残灰碳氢含量等指标,利用程序升温热重技术研究了CuSO4和K2CO3对铁法高灰烟煤(TF)的催化助燃效果,同时通过分布活化能(DAEM)动力学模型探讨了活化能变化与催化助燃效果的关系.结果表明,CuSO4和K2CO3的添加比例均为2%时,TF煤的着火温度分别降低了44.3℃和31.1℃;最终燃尽率从92.19%分别提高到94.75%和96.13%,而残灰含碳量从6.91%分别降到3.37%和2.39%.TF煤燃烧的分布活化能在转化率<15%,20%～85%,>90%三阶段呈现不同的规律性变化,CuSO4和K2CO3对TF煤燃烧的分布活化能影响主要发生在转化率20%～85%之间:CuSO4的添加使得TF煤燃烧的分布活化能呈现波动性变化,而K2CO3能够明显降低TF煤燃烧的分布活化能.