兰炭与烟煤混合燃烧特性及机制分析

试验研究表明,烟煤M的燃烧性要好于兰炭XJ,兰炭XJ燃烧后期燃烧速度变慢。随着烟煤M配比量的增加,混煤的燃烧性逐渐变好。烟煤M对改善混煤的可燃性具有重要作用,当烟煤配比量超过20%时,能显著提高混煤的综合燃烧特性指数。研究结果表明,兰炭XJ与烟煤M在成分、微观结构及化学结构上具有显著的差异性,这是导致烟煤M燃烧性好于兰炭XJ的本质原因。     

兰炭对高炉混煤喷吹特性的影响

采用WCT-2C型微机差热天平、灰熔点测定仪、BT-1000粉体综合特性测试仪和可磨性测试仪,研究了兰炭配加质量分数为0、30%、40%、50%和100%时对无烟煤燃烧性、反应性、灰融性、流动性和可磨性的影响。结果表明,兰炭可以改善无烟煤的喷吹特性。随着兰炭含量的增加,煤粉着火温度及燃尽温度降低,燃烧时间缩短,综合燃烧指数明显提高,燃烧特性得到改善,煤粉的反应性增强,灰熔融性温度和可磨性指数均降低。兰炭的加入对煤粉的流动性(混煤流动性指数和喷流性指数)影响不明显。而且兰炭配加质量分数不超过40%时,混煤可以满足高炉喷吹条件。     

焦粉与兰炭对高炉混煤燃烧特性的影响

 为了探究焦粉、兰炭替代无烟煤进行喷吹对混煤燃烧的影响,使用新型高炉喷煤燃烧模拟试验装置与热重分析设备,研究了焦粉、兰炭以及混煤粒度对混煤燃烧的影响。利用扫描电镜(SEM)与能谱仪(EDS)观察了未燃煤粉的外观形貌。研究结果表明,粒度降低对燃烧有促进作用,焦粉用于喷吹的粒度应低于0.074 mm;兰炭替代无烟煤没有明显影响,而焦粉作用明显;当焦粉添加量超过15%时,混煤燃烧性能急剧下降。兰炭与焦粉对混煤燃烧性的影响不同,主要原因是兰炭与焦粉具有不同的化学性能与结构。从混煤燃烧性能的角度考虑,少量焦粉替代无烟煤用于高炉喷吹是可以被接受的。     

欧洲生物质半焦与煤混合燃烧特性分析

利用热重分析,采用非等温燃烧方法分别对3种欧洲生物质半焦（绿植废弃物green waste（GW）、厨余废弃物organic fraction（OF）和橘子皮废弃物orange peel（OP））与凌源无烟煤（LY）混合试样的燃烧特性参数进行试验研究,分析不同半焦配比下混合样品的着火温度、最大燃烧速率温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数。结果表明,3种生物质半焦的燃烧性能均优于无烟煤,综合燃烧特征指数S值大小顺序为GW＞OF＞OP＞LY;当GW、OF和OP半焦配比分别从5%逐渐增加到20%时,不同混煤的综合燃烧特征指数S值分别从8.196×10-15、8.008×10-15和7.841×10-15 mg2/(min2·K3)增加到12.285×10-15、13.094×10-15和8.970×10-15 mg2/(min2·K3),表明生物质半焦的加入能够改善混煤燃烧性,且随着其配比的进一步增加,混煤燃烧性不断增强。     

高炉喷吹废塑料与兰炭混合燃烧及动力学

为了明确废塑料对兰炭燃烧的影响,采用热重分析法研究了废塑料、兰炭混合物的燃烧行为,结合TG和DTG曲线变化,基于燃烧特性值分析,探讨了废塑料、兰炭混合物燃烧机理,并对混合物燃烧过程进行了动力学分析,计算了燃烧动力学参数。结果表明,废塑料和兰炭相比,具有较低的燃烧特征温度和较大的燃烧速率,配加废塑料可以增大兰炭的综合燃烧特性指数（S）和可燃性指数（C）。燃烧过程分为挥发分燃烧阶段、固定碳燃烧阶段2个部分。双重平行反应n阶速率模型较好地模拟了废塑料、兰炭混合物的燃烧过程,且第1阶段的活化能高于第2阶段。同时,随着废塑料质量分数的增加,2个阶段活化能E均呈现先减小后增加的趋势,而指前因子k变化规律相反,两者具有明显的动力学补偿效应。     

高炉喷吹废塑料与兰炭混合燃烧及动力学

为了明确废塑料对兰炭燃烧的影响,采用热重分析法研究了废塑料、兰炭混合物的燃烧行为,结合TG和DTG曲线变化,基于燃烧特性值分析,探讨了废塑料、兰炭混合物燃烧机理,并对混合物燃烧过程进行了动力学分析,计算了燃烧动力学参数。结果表明,废塑料和兰炭相比,具有较低的燃烧特征温度和较大的燃烧速率,配加废塑料可以增大兰炭的综合燃烧特性指数(S)和可燃性指数(C)。燃烧过程分为挥发分燃烧阶段、固定碳燃烧阶段2个部分。双重平行反应n阶速率模型较好地模拟了废塑料、兰炭混合物的燃烧过程,且第1阶段的活化能高于第2阶段。同时,随着废塑料质量分数的增加,2个阶段活化能E均呈现先减小后增加的趋势,而指前因子k变化规律相反,两者具有明显的动力学补偿效应。     

炼铁过程富氧及混煤对燃料燃烧性能的影响

 高炉喷吹用燃料的燃烧性能对于高炉冶炼过程来说是非常重要的,使用燃烧性能较好的高炉喷吹燃料更有利于提高煤比、降低焦比,从而降低高炉冶炼成本。为响应节能减排政策,对一些钢铁企业采取了煤粉的限制采购和使用等措施,使得兰炭成为高炉喷吹用燃料的有效替代品。通过工业分析、元素分析和热重分析试验比较了烟煤、无烟煤和兰炭3种高炉喷吹燃料的差异,并研究了不同混合方案以及不同富氧率条件下兰炭燃烧性能的变化。研究结果表明,燃料的综合燃烧特性与其初始燃烧温度、最终燃烧温度和燃烧反应时间均有一定的相关性。3种燃料中,烟煤的综合燃烧特性最好,无烟煤次之,兰炭的综合燃烧特性最弱。为了提高兰炭的燃烧特性,对兰炭和烟煤进行混合燃烧试验,发现随着混合燃料中烟煤含量的增加,混合燃料的综合燃烧特性参数呈现出逐渐增加的趋势,并且在兰炭和烟煤的混合燃烧试验中发现存在协同效应。在研究富氧率对兰炭燃烧性能影响时发现,随着富氧率的增加,兰炭的燃烧性也呈现出逐渐增加的趋势,但是增加的幅度较小。当富氧率由0增加至20%时,兰炭的综合燃烧特性参数从4.53×10-14增加至6.05×10-14 min-2·℃-3。综上所述,烟煤的添加以及富氧率的提高均对兰炭的燃烧性能有明显的改善效果。     

生物质焦与煤混合燃烧特性及动力学分析

利用热重分析天平,采用非等温燃烧的方法对生物质热解产物——生物质焦与两种无烟煤混合试样的燃烧特性及其反应动力学参数进行了实验研究,考察了不同配比的混合试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数,求出了反应的动力学参数活化能E_a和指前因子A.结果表明:活化能和指前因子均随混煤中生物质焦比例的增加而降低,存在动力学补偿效应;煤中掺入生物质焦后,试样燃烧的第一阶段和第二阶段的活化能分别呈现出"U形"曲线和"阶梯形"曲线的规律,且对混合燃料热解过程的作用要优于对固定碳燃烧过程的作用;活化能的计算表明生物质焦的存在有助于改善煤的着火性能,对煤的燃烧有催化促进作用.      

粒径对煤粉燃烧特性的影响及动力学分析

利用TG-DTG热分析技术研究粒径对煤粉燃烧特性的影响。结果表明：随着煤粉粒径的减小,煤粉着火温度和燃尽温度降低,最大燃烧速率和平均燃烧速率增加,可燃指数和综合燃烧特性指数提高,粒径减小可以有效改善煤粉的燃烧性能;对比粒径对不同煤质燃烧性能的影响发现,减小粒径对无烟煤燃烧性能的改善更具积极意义。利用Coats-Redfern积分法分析了粒径对煤粉燃烧过程的动力学参数的影响,计算结果表明：随着煤粉粒径的减小,煤粉燃烧反应的表观活化能降低,指前因子增加。     

不同制粉粒度对混煤热解和燃烧性的影响

为了研究磨煤时间对混煤热解和燃烧性的影响,采用原始粒度组成相同的原煤,按照挥发分质量分数进行混煤,将混煤分别磨制2、4、6和8min,利用热重分析法分析混煤在氮气条件下的热解和空气条件下的燃烧。结果表明,混煤在低温段的热解主要是神华烟煤的热解过程,不受磨煤时间的限制,在高温段,混煤的损失质量均随着磨煤时间的增加而增加;混煤的着火温度随着磨煤时间的增加而增加,燃尽温度随着磨煤时间的增加而降低,失重速率曲线随着磨煤时间的增加向低温区移动,最大失重速率峰随着磨煤时间的增加出现小幅上升,最大失重速率峰对应的温度逐渐下降。     

Investigation on Co-Combustion Kinetics of Anthracite and Waste Plastics by Thermogravimetric Analysis

 In order to effectively recycle resource for the benefit of the global environment, the utilization of waste plastics as auxiliary injectant for blast furnaces is becoming increasingly important. Combustion kinetics of plastics-coal blends with 0, 10%, 20% and 40% waste plastics (WP) are investigated separately by thermogravimetric analysis (TGA) from ambient temperature to 900 ℃ in air atmosphere. These blends are combusted at the heating rates of 5, 10 and 20 ℃/min. The results indicate that, with the increase of waste plastics content, the combustion processes of blends could be divided into one stage, two stages and three stages. The waste plastics content and heating rates have important effects on the main combustion processes of blends. With the increase of waste plastics content, the ignition temperature and the final combustion temperature of blends tend to decrease, while the combustion reaction becomes fiercer. With the increase of the heating rate, the ignition temperature, the mass loss rate of the peaks and the final combustion temperature of blends combustion tend to increase. The Flynn-Wall-Ozawa (FWO) iso-conversional method is used for the kinetic analysis of the main combustion process. The results indicate that, when the waste plastics content varied from 0 to 40%, the values of activation energy increase from 126.05 to 184.12 kJ /mol.     

高炉喷吹混合煤的燃烧特性及动力学分析

利用热重分析天平,研究非等温燃烧条件下无烟煤、贫煤与高挥发分烟煤的混合煤试样的燃烧特性及其反应动力学参数。考察了不同配比混合煤试样的挥发分初析温度、着火温度、最大燃烧速率和燃尽特性等燃烧特征参数,求出了反应的动力学参数活化能Ea和指前因子A。研究结果表明：随着烟煤配入量的增加,混合煤的挥发分初析温度、着火温度和燃尽温度...     

兰炭用作高炉喷吹燃料的试验分析

为了研究兰炭用作某钢铁企业高炉喷吹燃料的可行性,对兰炭和高炉喷吹煤的可磨性、爆炸性、燃烧性、反应性等进行试验。结果表明,兰炭工业分析指标整体上接近无烟煤,满足高炉喷吹用煤指标要求。与无烟煤相比,兰炭灰分略高、硫分较低、发热值略低、挥发分较高;兰炭可磨性低于无烟煤,应与可磨性较好的无烟煤B、无烟煤C和无烟煤F搭配喷吹;兰炭属无爆炸性煤质,喷吹无安全隐患;兰炭燃烧性能低于无烟煤,但用兰炭替代无烟煤E不会影响高炉喷吹效果;兰炭反应性优于无烟煤,对喷吹燃料的整体反应性有提升作用,有利于保护焦炭。兰炭合理喷吹配比应控制在20%以内。     

高炉混合喷吹用生物质燃料可磨性及燃烧性能分析

为探讨生物质燃料应用于高炉喷吹的可行性,缓解高炉能源与环境问题,将干燥后的生物质燃料(花生壳)与高炉喷吹煤粉按不同比例进行混和破碎,并分别对破碎物料进行理化性能检测和燃烧过程分析,研究不采用传统干馏制炭工艺条件下,生物质燃料用于高炉喷吹的可行性。研究表明,花生壳的适量添加有利于提高混合物料的可磨性指数,同时降低灰分和煤粉中硫含量,有利于冶炼工艺控制;并且显著降低混合物料在挥发分析出燃烧与固定碳燃烧阶段的活化能,从而促进燃料燃烧,当添加20%的花生壳时,混合物料中固定碳的燃烧温度相比无烟煤降低了约40 ℃。