CeO2及其复合催化剂对煤粉燃烧效率的影响

 利用热重分析法研究了稀土氧化物CeO2和其复合催化剂对煤粉燃烧特性的影响。研究了稀土氧化物及其复合催化剂的添加量、配比对煤粉燃烧特性的影响。结果表明：CeO2可以促进烟煤挥发分析出和燃烧,改善其燃烧性能,CeO2添加质量分数为4%时其催化效果最为显著;不同催化剂对无烟煤燃烧的催化效果各异,MnO2有利于挥发分析出,而CeO2促进了残碳的燃烧,其催化作用不同于烟煤;Ce-Fe-Mn系复合催化剂催化效果优于单组分催化剂,其中CeFeMn(3∶1∶1)的催化效果最佳。利用Coats-Redfern动力学模型分析了煤粉燃烧活化能、指前因子等动力学参数,添加CeFeMn(3∶1∶1)的煤粉反应速率常数较大,催化效果显著。     

用热重法研究首钢高炉喷吹煤粉的燃烧反应

利用热重法主要研究了首钢3种典型喷吹煤粉在不同升温速率下(5、10、20、50℃/min)的燃烧反应特性,研究了各工况热重曲线后发现,升温速率对煤粉的燃烧特性有影响。随着升温速率的提高,煤粉的着火温度升高,最大失重速率增大,最大失重速率对应的温度升高。参考两段电加热法计算煤粉燃烧率的原理,计算了升温速率50℃/min时煤粉的燃烧率。研究结果表明,700℃时煤粉燃烧率的计算结果与两段电加热法计算燃烧率的结果趋势基本一致,热重法可以计算不同煤粉的燃烧率。     

高炉用煤粉的混合添加剂研究

为强化煤粉的燃烧,改善其燃烧性能,从添加物质的助燃机理出发,通过TG/DSC和正交实验分析,研究了不同配比下的添加物质对煤粉的燃烧性能的影响.TG/DSC分析表明可选用CaCO3、MnO2和CeO2作为混合添加物质的主要组成.正交优化燃烧实验结果表明,不同配比下煤粉的燃烧速率和燃烧率均有较大提高,其中燃烧开始5 min的燃烧速率约提高0.45～0.91 mg/min,而煤粉的燃烧率平均约提高20%;添加物组成的最优化条件是w(CaCO3):w(MnO2):w(CeO2)=1.5:2.5:2.5,其中CaCO3水平的变动对实验结果有显著影响.     

铝合金差示扫描量热分析(DSC)的影响因素研究

在5～25℃/min不同速率下对6082铝合金进行了升温差示扫描量热分析(DSC)试验,通过线性外推和取平均值的方法确定6082铝合金平衡态的相变温度,并对6082铝合金T6态搅拌摩擦焊不同部位取样进行5℃/min的升温DSC曲线测定。结果表明:当改变升温速率时,DSC曲线的形状不会发生明显变化,只是随着升温速率增加,合金相变功率有所提升;升温速率为10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min时低温结晶峰向高温方向偏移。在对6082铝合金T6态搅拌摩擦焊各个部位进行升温实验时发现,母材区相变功率较高,但是各个部位的固相线温度基本一致,且峰形相同。     

Fe2O3催化煤粉燃烧的动力学

采用WCT-2C型微机热重分析天平以及非等温燃烧的方法对汉阳煤的燃烧特性及其反应动力学参数进行详细分析.研究了不同Fe2O3配比对试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等的影响,计算出煤粉燃烧反应的动力学参数活化能Ea.试验结果表明:试样燃烧的的活化能呈现“V”形,Fe2 O3配比为3％(质量分数,下同)时催化作用最明显,超过3％后随着配比的增加催化作用减弱.     

工业废渣对无烟煤燃烧特性的影响

 采用热重法研究了工业废渣钢渣(简称GZ)、瓦斯灰(WSH)和磷渣(LZ)对越南无烟煤燃烧特性的影响。结果表明：工业废渣能很好地改善煤粉的燃烧特性。废渣掺入质量分数为4%时,尽管没有降低煤粉的着火温度,但对煤粉挥发分释放、固定炭燃烧和燃尽温度的降低起到很好的催化作用;GZ,WSH和LZ分别使煤粉燃尽温度降低49,51,66 ℃。研究发现,工业废渣的催化作用,与废渣中CaO和Fe2O3的有关,正是由于废渣中富含CaO和Fe2O3,使得掺入废渣的煤粉燃烧较原煤更加容易。     

O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧特性模拟研究

针对煤粉燃烧器燃烧工况,采用Fluent软件,探索辐射模型、气氛和煤粉粒径对煤粉燃烧过程的影响及污染物生成情况。结果表明:采用DO+WSGG模型时,煤粉的燃烧温度有所降低;跟空气气氛相比O_2/CO_2气氛下煤粉的燃烧温度降低,NO的量也降低;氧浓度增大,煤粉燃烧的温度峰值增加;随着超细煤粉混合比的增加,燃烧高温区而向前移。     

高炉喷吹兰炭的最佳配比

 为探究高炉喷吹兰炭的最佳配比,使用TG-DTG热分析技术研究了百善无烟煤、神华烟煤和兰炭组成混煤的燃烧特性。结果表明,混煤中兰炭配比量增加可以降低煤粉的着火温度与燃尽温度,缩短燃烧时间,提高综合燃烧特性指数,改善混煤燃烧性;升温速率增大,混煤反应速率峰值升高,综合燃烧特性指数升高,混煤燃烧性得到优化。使用KAS等转化率法分析了不同混煤方案的燃烧过程动力学,当兰炭配比量由0增加至40%时,活化能分别为115.25、113.03、112.22、108.20 和104.53 kJ/mol,兰炭的加入可以降低混煤的表观活化能。     

催化剂对煤粉燃烧特性的影响及动力学研究

 采用热分析技术,研究了CaO、Fe2O3、MgO和MnO2 4种催化剂对精煤和瘦煤燃烧特性的影响,以及非等温燃烧条件下,催化剂对燃烧反应动力学参数的影响。研究表明：当加入量为1%时,4种催化剂都能降低精煤和瘦煤的初始燃烧温度,其中CaO对煤粉的催化助燃效果最为显著。同为过渡金属氧化物,当加入量小于2%时,MnO2降低两种煤粉初始燃烧温度的效果要好于Fe2O3;当加入量为2%时,MnO2降低两种煤粉初始燃烧温度的作用减弱,比Fe2O3的作用?睿尤胧菝菏匝保孟窒笥任飨浴?种催化剂都能降低精煤和瘦煤在第1反应阶段的活化能,其中CaO表现出的助燃效果最好;在第2反应阶段,CaO对精煤的催化燃烧作用最好,而4种催化剂对瘦煤的催化燃烧作用不明显。     

低含碳球团配加MgO试验研究

为得到优质高强度的高炉金属化球团,研究了不同MgO/SiO2比值和焙烧温度对煤粉添加量为5%的含碳球团性能的影响.结果表明:当含碳球团中的煤粉配比为5%、膨润土配比1.5%、MgO/SiO2一定时,随着焙烧温度(1200～1350℃)的升高,成品球团抗压强度呈先增加后降低的趋势,且在1300℃时强度最大(2138N/球...     

回转窑内废塑料/煤粉混喷模拟实验研究

采用卧式燃烧系统模拟回转窑喷吹混合燃料的燃烧过程,研究了回转窑中塑料和煤粉混合飞行燃烧过程的行为和机理。热重分析表明:煤粉与三种塑料(PE、EVA、ABS)的燃烧和着火特性指数相差一个数量级,其中PE的燃烧特性指数和着火特性指数最高,煤粉最低。煤粉中添加塑料,在卧式燃烧炉内进行混合喷吹燃烧试验,并对炉内温度场、燃烧尾气成分进行分析,结果表明:当煤粉中添加10%~20%塑料时,炉内最高温度区域移向燃料进口,塑料能够促进煤粉燃烧,提高其燃烧率;当添加的塑料超过20%时,最高温度区域向尾气出口处迁移,炉内温度明显降低,废塑料对煤粉燃烧产生抑制作用,降低了煤粉的燃烧率;随着煤粉中塑料添加比例从10%增加到30%,混合燃料燃烧产生的尾气中CO浓度不断增加,CO2、NOx和SO2的浓度则不断下降。     

CeO2催化强化高炉喷吹煤粉燃烧机制

为了研究稀土氧化物CeO2对高炉喷吹煤粉的助燃机制,以某炼铁厂高炉喷吹煤粉为原料,利用煤粉燃烧炉进行煤粉燃烧试验并收集未燃煤粉,通过热重-差热法分析CeO2对喷吹煤粉的助燃机制,结合XRD和SEM检测分析未燃煤粉.结果表明:助燃剂CeO2对喷吹煤粉的助燃效果显著,其添加比例控制在1.5％(质量分数)左右比较适宜;CeO2在煤粉固定碳表面上形成络合盐Ce4+(CO-)4,减弱了两相反应物间的势能垒,促使挥发分的开始燃烧放热温度降低,固定碳燃烧温度区间变窄;随着CeO2的加入,Ce4+ (CO)4成倍增长,在XRD图谱中表现为未燃煤粉的微晶尺寸逐渐增大;在CeO2的作用下未燃煤粉颗粒的平均粒径与原煤未燃煤粉颗粒的平均粒径相比减小了3.48 μm,表面出现大量孔洞结构.     

低含碳球团配加MgO试用研究

 为了获得高强度优质含碳球团,研究了不同MgO/SiO2比值和焙烧温度对煤粉添加量为6%的含碳球团性能的影响。研究表明：当含碳球团中的煤粉配比为6%、膨润土配比1.5%、MgO/SiO2一定时,随着焙烧温度（1200℃-1300℃）的升高,成品含碳球团的强度呈先增加后降低的趋势,且在1280℃时强度最大,焙烧温度过高,球团内部过熔化,产生大量孔洞,球团抗压强度较低,若焙烧温度过低,则球团未烧透,强度较差。     

甘蔗基活性炭吸附二氧化硫性能研究

以甘蔗为原料,制备了甘蔗基活性炭,并研究了其结构和SO_2吸附性能,结果表明:升温速率和碳化温度对甘蔗基活性炭的比表面积、孔体积、平衡吸附量和显微硬度有较大影响,程序升温速率为5℃/min、碳化温度为250℃时,制备的活性炭性能较好,而活性炭显微硬度随碳化温度的升高而增加;活性炭在粒径为0. 5～1. 0 mm、吸附温度为150℃、空速为2 000 h-1下吸附性能较好。     

高炉喷吹煤粉混加冶金油泥的燃烧性能

 将冶金油泥与煤粉混合用于高炉喷吹可实现油泥资源化利用,提高煤粉燃烧效率。通过TG-MS研究了高炉喷吹煤粉添加污泥后的燃烧特性与气体释放特征,探究油泥有机组分和无机组分对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响。多种检测手段系统考察了油泥的理化性质,并通过TG-MS研究了高炉喷吹煤粉添加污泥后的燃烧特性与气体释放特征。结果表明,油泥组成主要为润滑油等有机物和以Fe₂O₃为主要成分的无机物,其粒度主要集中在0.7~3 μm,孔隙发达且多为介孔。添加油泥可以降低煤粉的着火温度和最大燃烧速率对应的温度,从而改善反应性,同时提高燃烧过程的放热量,使燃料燃烧更加充分,但当油泥添加量过大时,对煤粉燃烧热量影响较低。动力学研究发现,油泥的添加会降低煤粉燃烧反应的活化能,从而使煤粉燃烧更易进行。     

高炉喷吹用煤添加氧化镁混合喷吹的试验研究

针对安钢高炉喷吹用煤现状,通过对煤粉添加氧化镁混合喷吹进行了试验。在试验条件下,氧化镁的添加量对混和煤的流动性影响不大;当氧化镁和煤粉混喷时,对煤粉具有助燃作用,但当氧化镁的添加量超过5%时混和煤最高燃烧温度下降。     

提高预热煤粉燃烧率的机制

 以邯郸钢铁公司2种高炉喷吹用煤粉作为原料,用马弗炉进行预热,测定不同温度预热后的失重率和燃烧率,并采用扫描电镜（SEM）观察预热后煤粉表面结构的变化。试验结果表明,烟煤150℃预热时的失重率为512%,且随着预热温度升高,煤粉的失重率增加,预热温度300℃时失重率可达到17.24%。无烟煤预热后失重率变化不大,预热温度为300℃时失重率仅为5.66%。预热后煤粉燃烧率明显升高。300℃预热条件下的烟煤燃烧率为89.74%,相对于原煤提高了15.67%,无烟煤燃烧率为85.19%,相对于原煤提高了24.80%。预热后煤粉表面结构发生了明显变化,层状和孔隙结构增加,从而提高了煤粉的燃烧率,为提高预热煤粉的燃烧率提供了理论基础。     

高炉下部气固湍流和煤粉燃烧的数值模拟与优化研究

高炉喷吹煤粉时,由于煤粉的不完全燃烧,在回旋区处会产生未燃煤粉,影响高炉的透气性。建立了气固两相湍流和煤粉燃烧的三维数学模型,并且验证了该模型的可靠性。用所建模型对由直吹管、风口、回旋区和焦炭床构成的高炉下部区域进行了喷吹煤粉流动与燃烧现象的模拟研究。模拟结果揭示了高炉炉内气固流动和煤粉燃烧的基本性质和特点;通过正交试验方法研究不同操作因素对评价指标煤粉燃尽率的影响,得到4个操作因素对燃尽率的影响程度依次分别为喷煤量、富氧率、鼓风量和鼓风温度。而工况(喷煤量1 25kg/t,鼓风量1 950m3/min,鼓风温度1 523K,富氧率5.0%)为最佳优化工况,可实现提高喷煤量和煤粉燃尽率的效果。     

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。     

废塑料与煤粉升温过程中的燃烧特性

试验研究废塑料燃烧特性。在空气和氧气的不同条件下,研究了不同品种废塑料颗粒和对比煤粉的燃烧特性。结果表明：在氧气条件下,不同品种废塑料升温时尾气中CO含量明显升高的温度都比在空气中的低30℃,CO2含量比在空气中的显著升高;在空气或氧气同一条件下,废塑料的CO2最大含量都比煤粉大幅提高,废塑料完成燃烧的温度比煤粉的低300~500℃。