O2/N2和O2/CO2气氛下煤半焦-生物质的混燃特性及影响因素

为掌握煤半焦与生物质在O₂/N₂和O₂/CO₂条件下的混燃特性及其影响因素,采用全自动物理化学吸附仪获得了煤半焦-生物质混合燃料的孔隙结构,采用热重实验分析了两种燃料的混燃特性和反应动力学,通过多元线性回归法研究了燃料比、比表面积与混燃特性参数之间的关系。结果表明,O₂/N₂气氛下,掺混生物质可改善煤半焦的着火、燃尽及综合燃烧特性;O₂/CO₂气氛下,掺混生物质能改善煤半焦的着火特性,但会延迟其燃尽。混燃的活化能在低温区和高温区有显著差异,生物质掺混比增大,两个温区的活化能都降低;两种气氛下,低温区的活化能相近,但O₂/CO₂气氛下高温区的活化能显著高于O₂/N₂气氛下的。O₂/N₂气氛下孔隙结构对燃烧特性的影响更显著,而O₂/CO₂气氛下...     

活化和热解气氛对半焦基活性炭性能的影响

以煤炭分级转化半焦为原料，采用廉价烟气活化法制备适用于小分子污染物吸附脱除的活性炭，分别从活化工况、活化气氛、热解气氛三方面探究并对比了其物化性质和吸附性能。结果表明：分级转化半焦经烟气活化，在最优工况下可以得到比表面积为798.27 m²/g的活性炭，其微孔体积为0.327 cm³/g，碘值可达1056.84 mg/g。当固定烟气气氛中两种组分的浓度时，活性炭的碘值、比表面积和微孔结构随第三种组分浓度的增加呈现先升后降趋势。对比氮气热解半焦和模拟煤炭分级转化多联产系统的煤气热解半焦所制的活性炭，煤气半焦活性炭比表面积、微孔体积和碘值均有所提高，同时可以显著降低能耗，最优活化时间降低50%，经济性较好。     

气化细渣和煤掺烧氮氧化物和二氧化硫排放特性研究

气化细渣热值低、水分高，难以独立稳定燃烧，因此通常将其和热值较高的燃料进行掺混实现燃烧利用。为研究气化细渣和煤掺烧过程中NO_x和SO₂的排放特性，利用管式炉燃烧污染物测试系统，在空气气氛下，使用不同比例的气化细渣和烟煤进行掺烧实验，对燃烧污染物的释放量进行实时监测，并计算燃烧污染物的释放总量。通过实验发现：温度是影响NO_x、SO₂排放量的重要因素，在高温工况下，NO、SO₂的释放量显著提高，NO₂、N₂O的释放量显著降低。燃料中挥发分的含量与NO₂、N₂O的释放量有着密切关系，煤中挥发分含量较高，NO₂、N₂O的释放量也相对较高。整体NO₂、N₂O的释放量远小于NO的释放量，NO_x排放以NO为主。随气化细渣掺烧比例增大，NO、SO₂释放量降低。因此，通过与煤掺烧...     

高碱煤液态排渣燃烧条件下碱金属释放特性研究

采用液态排渣旋风燃烧技术可优先将煤中Na等碱金属以硅铝酸盐熔渣的形式从炉底排出,从而有效减缓燃高碱煤锅炉尾部受热面的强沾污、结渣问题。高温液态排渣燃烧条件下Na的迁移、释放特性对其在炉内渣膜的捕捉行为影响巨大。为此,在沉降炉上研究了3种典型高碱煤(地表高氯煤、将军庙煤、沙尔湖煤)在液态排渣高温热解—燃烧过程中,煤中Na的释放特性以及Ca、Fe等对Na释放行为的影响。研究结果表明：热解阶段,水溶性Na主要以Na₂SO₄、NaCl等形式释放,1 500℃下释放率为63.1%～68.6%;酸溶性Na主要通过分解或与自由基反应释放,1 500℃下释放率为64.4%～79.2%;高温下,部分水溶性Na、酸溶性Na会与灰中硅铝酸盐矿物反应转化为不可溶性Na。Ca、Fe在热解阶段对Na的释放影响并不显著;焦炭燃烧阶段,水溶性Na和酸溶性Na的释放率达95%以上,灰中不溶性Na分别为3种原煤中不溶性Na的2.64倍、2.28倍和5.6倍,表明高温液态排渣燃烧条件下,高温熔渣对Na具有一定的捕捉作用,且以不可溶性Na的形式固化于高温熔渣当中。     

不同热转化条件下秸秆灰的熔融特性研究

生物质灰熔融特性的影响因素众多,为了系统地研究生物质灰在不同热转化条件下的熔融特性,以小麦秸秆为例,系统研究了反应温度、热解气氛、O₂体积分数等变量对麦秆灰熔融特征温度的影响规律,探究了麦秆灰的熔融特性。结果表明：随着热解温度升高,灰熔融特征温度升高,这是因为温度升高,碱金属随之挥发,而碱金属含量越低,熔融温度越高;随着气化温度升高,软化温度、半球温度、流动温度变化都不明显,但变形温度明显升高。温度的改变会造成麦秆灰残余矿物质的变化,低温物质转变为高温物质,熔融特征温度进而发生变化。反应气氛改变,麦秆灰的熔融特征温度也会发生变化。在O₂体积分数为6%～18%时,灰熔融特征温度并无明显变化。     

神华煤富氧燃烧的结渣特性研究

本研究通过对马弗炉、管式炉、平面火焰携带流反应器3种试验台在空气和富氧典型工况情况下产生的灰样进行灰熔点、XRD(X射线衍射分析)、XRF(X射线荧光光谱分析)、SEM(扫描电子显微镜分析)等多种测试,得到了富氧燃烧条件下神华煤结渣特性。与空气燃烧相比,富氧燃烧气氛对神华煤灰灰熔点影响不大;高氧浓度下灰熔点温度较低氧浓度下稍高;富氧气氛下结渣倾向明显比空气气氛下要高。但由于气氛的改变使得其中矿物质的赋存形态发生了改变。采用常用粘度和结渣指数预测不同气氛下神华煤结渣趋势,结果表明:空气条件下煤灰中Ca主要以CaO的形式存在,而富氧燃烧条件下产物中存在一定量CaCO_3。CaCO_3易黏结在一起,并会促进低灰熔点钙黄长石、钙长石的生成,从而加重结渣情况。     

高碱煤中钠基化合物对灰熔融特性的影响

选取新疆准东煤田高钠煤(五彩湾煤和天池煤)为研究对象,研究了准东煤中碱金属钠的赋存形态和钠基化合物对煤灰熔融特性影响机制.向低温灰中添加不同比例的Na_2O然后制取其高温混灰,利用X射线衍射仪分析矿物质组分在不同成灰温度下演化规律,探究碱金属钠对准东煤灰熔融特性的影响机制.结果表明:准东煤中钠以水溶钠形式为主;天池煤随着钠含量的增加,灰熔融温度先降低后趋于稳定;五彩湾煤随着钠含量的增加,灰熔融温度先降低后升高.天池煤掺混10%,Na_2O导致灰熔融温度降低,是由于煤灰中白云石、氢氧化钙分解产生大量CaO,碱金属钠促进CaO与煤灰中Si、Al等反应生成含钙钠的低温共熔体,且有低熔点矿物无水芒硝生成;五彩湾煤掺混10%,Na_2O导致灰熔融温度降低,是由于煤灰中新生成低熔点的钙铁辉石和无水芒硝,且碱金属钠促进钙铝黄长石和镁黄长石等含钙矿物质的低温共熔反应,掺混过量Na_2O导致灰熔融温度升高,这是由于煤灰中生成了大量高熔点矿物质.     

循环流化床煤气-蒸汽联产炉

介绍一种“八五”攻关新开发的循环流化床煤气-蒸汽联产炉工艺、试验结果及设计特点。它生产蒸汽及中热值煤气。煤气可供工业生产用也可民用。 联产炉工艺是在循环流化床燃烧锅炉基础上发展起来的。它有一个流化床燃烧室和一个热解室。燃烧室和热解室之间有热物料循环,并组成有机整体。煤在进入燃烧室之前先经热解室热解气化、产生煤气,剩余的半焦进入燃烧室燃烬。由于采用循环流化床燃烧技术,因而其燃烧效率可>98％。煤气化所需热量由循环热物料提供、热解过程不需氧气和空气,因而,有较高煤气热值和转换效率、热效率。 介绍一台10t/h蒸汽产量的工业用煤气-蒸汽联产炉工艺及其预测结果;还介绍一台35t/h蒸汽产量的联产炉设计方案及其预测结果。     

超细煤粉快速热解轻质烃释放规律与机理分析

为了更详细地了解超细煤粉在热解时的反应机理,在高温管式沉降炉中,当炉膛温度为1 030℃、1 130℃、1 210℃和1 310℃时对煤粉进行快速热解实验,并测定热解气中轻质烃各组分的释放量。结果表明:随着煤粉粒径的减小,在大多数热解温度下轻质烃中CH_4,C_2(C_2H_2、C_2H_4、C_2H_6)和C_3H_8释放量先增加后减少;低阶煤的轻质烃释放量大于高阶煤;热解气氛对热解产物的释放量影响较大,CO_2气氛下轻质烃各组分的释放量明显小于N_2气氛下。     

中国南方典型农业生物质结渣特性实验研究

实验研究了广东省典型农业生物质稻杆、甘蔗渣/叶的燃烧结渣特性。采用GB/T212-2001和ASTM E1755标准进行灰化实验,采用角锥法和一步法检测生物质的熔融特性。实验结果证实ASTM的低温灰化标准更适合稻杆类高无机盐含量的生物质原料。稻杆中碱金属氧化物含量达20%以上,是导致灰渣粘结和熔融的主要因素。由于角锥法灰熔点检测法提前将部分碱金属和Cl元素转化和析出,导致检测结果远高于实际燃烧的熔融温度;相比而言,一步法更具有直观性和指导作用。通过一步法实验获得稻杆临界结渣温度为700℃ ~ 750℃,甘蔗渣为850℃ ~ 900℃,甘蔗叶为900℃ ~ 950℃。CaO和Al₂O₃添加剂对于生物质燃烧过程具有一定的抗结渣功能,CaO通过与SiO₂ (s) 反应生成高熔点的固态Ca₃Si₂O₇ (s) 和MgOCa₃O₃Si₂O₄ (s),因此能消耗物料周围的SiO₂ (s),抑制低温共融;Al₂O₃则通过生成高熔点温度的固态KAlSiO₄和固态KAlSi₂O₆,减少低温共熔现象的发生。     

富氧燃烧方式下神华煤熔融特性实验研究

选用马弗炉和平面火焰携带流反应器(FF-EFR)开展了神华煤在不同气氛下的灰化实验,利用X射线衍射仪(XRD)、热分析仪(TG/DSC)、扫描电镜(SEM)以及能谱仪(EDS)对收集到的灰样进行表征,探究了神华煤灰熔融性温度低的原因,考察了灰熔点温度和灰分中矿物质成分含量受气氛的影响.结果表明,神华煤灰熔点普遍偏低,主要原因在于煤中存在大量的Ca和Fe,参与反应产生各种低熔点化合物;传统方式测得灰熔点可以代表实际锅炉中燃煤灰熔点,但不能直接表征高氧浓度燃烧反应时灰分实际熔融性特征;不同气氛下主要燃烧产物种类不变,区别在于富氧燃烧时会产生在空气中燃烧时没有的Ca CO3,从而降低富氧条件下灰熔点并加重结渣情况;富氧条件下Fe矿物形态相对空气气氛下玻璃体更多,赤铁矿更少,这些原因导致神华煤在富氧条件下结渣更严重.     

热解条件对褐煤汞析出和汞形态分布的影响

将固定床程序热解装置与Hg~0在线分析系统耦合,考察了热解条件对XLT褐煤热解过程中汞的析出规律和形态分布的影响.结果表明,在热解温度为800℃时,XLT褐煤中汞的释放率均达到92%以上,载气流量和粒径大小对煤中汞的释放几乎无影响.热解温度是影响煤热解过程汞释放的主要因素,Hg~0是热解气中气态汞的主要存在形态.随着热解温度的提高,汞释放率的增加幅度逐渐变缓,元素汞在气态汞中的比例稳定在90%以上.在热解终温为500℃时,停留时间对汞释放率的影响主要体现在0～20 min,对气态汞的形态分布影响不大;较高的升温速率使煤中汞的释放产生滞后现象,却能促进煤中汞的释放,提高Hg~(2+)在气态汞中的比例;快速热解可以提高挥发分释放速率,从而提高汞的释放率和Hg~(2+)含量,同时有效地改善热解半焦的孔隙结构;热解气氛中引入少量氧气能够有效降低含汞化合物的分解温度,减弱还原气体对Hg~(2+)的还原性,从而提高汞的释放率和Hg~(2+)含量.     

富磷添加剂对生物质燃烧中积灰结渣和腐蚀作用的探析

文章探讨了富磷添加剂对生物质燃烧过程中锅炉受热面积灰、结渣和腐蚀的作用机理,分析了其作用效果,考察了燃烧温度、燃烧气氛、生物质种类、Ca/K摩尔比、P/K摩尔比等主要因素对作用效果的影响规律。结果表明,富磷添加剂可以将烟气中的碱金属(主要是钾)和氯元素固定于底灰中,生成高熔点化合物,减轻碱金属熔融结渣和氯腐蚀。同时,添加剂改变了灰的物理和化学性质,使灰松软不易烧结,从而有效减轻了生物质燃烧过程中锅炉受热面的积灰、结渣和腐蚀。     

黄铁矿在CO2气氛下非等温氧化转化及动力学分析

针对煤中常见含铁矿物黄铁矿在富氧燃烧典型气氛下转化特性,通过同步热分析结合烟气分析研究了黄铁矿在CO₂气氛下的转化行为．结果发现,黄铁矿在CO₂气氛下主要经历5个失重阶段且均为吸热过程,首先是黄铁矿颗粒表面硫脱除的起始热解段(相界面反应,n=1/2),活化能低于其在N₂气氛下近30 k J/mol,为220.27 k J/mol,随后裂解成磁黄铁矿(三维扩散,n=1/2)活化能与其在N₂(177.27 k J/mol)下接近为178.1 k J/mol;温度高于690℃,随着升温磁黄铁矿缓慢失硫,CO₂逐渐参与磁黄铁矿转化且释放SO₂和CO;820～1 150℃经历双峰失重峰阶段,820～1 020℃,氧化气体产物SO₂大量生成且在约1 000℃达到体积浓度峰值;最后1 020～1 150℃,坩埚中残留物大量与CO₂持续氧化反应失重形成SO₂和CO,坩埚中形成复杂物相体系,铁硫化物和铁氧化物...     

煤中矿物质在弱还原气氛中加热时的行为特性研究

煤在炉膛内燃烧时,容易引起局部弱还原性气氛,促使灰的熔点降低,造成炉膛结渣,本文主要论述煤在弱还原气氛中的不同温度下加热时,煤中矿物质的物相变化过程,讨论了在弱还原性气氛下煤中矿物质的特性,找出了引起炉膛结渣的矿物组分.     

添加剂对准东煤结渣特性的影响

针对富碱金属准东煤燃烧易结渣问题,采用哈尔滨锅炉厂有限责任公司煤燃烧特性试验炉对准东煤进行掺混添加剂的燃烧结渣特性试验。试验结果表明:掺混本种添加剂可以提高灰熔点温度,随着掺混比例的提高,抑制准东煤结渣的作用增强。进一步分析显示添加剂的加入未明显改变渣层的晶体结构,其对结渣的抑制作用主要源于其与渣层的高速碰撞、摩擦和冲刷导致渣层疏松。     

生物质与煤掺烧对锅炉结渣特性影响的实验研究

采用CAF digital imaging灰熔点测试仪和飞利浦分析仪器分别对稻草、木屑、谷壳等常见的生物质灰及其与煤掺烧后灰的熔融特性和灰成分进行了检测,通过软化温度DT,灰分的酸碱比(B/A)、硅铝比(SiO2/Al2O3)、硅比(G)、铁钙比(Fe2O3/CaO)等判别指数对单一生物质与煤掺烧的结渣特性进行了研究和分析.结果表明:稻草和谷壳与煤粉掺烧,灰熔点降低,引起结渣.但是掺烧木屑则不会出现灰熔点降低而导致结渣的问题.     

煤炭拔头系统热载体的循环率

煤炭拔头是采用煤炭快速热解方法获得轻质焦油、煤气产品以及半焦的多联产技术。本文通过建立下行床热解反应器的物料和热量平衡模型,计算分析了热载体温度、热解温度、被热解原煤温度对热载体循环率的影响,对煤炭拔头系统的设计和运行具有指导作用。     

O2/CO2气氛下煤燃烧NOx排放特性的实验研究

利用管式电阻炉在O₂/CO₂气氛和O₂/N₂气氛下对煤粉燃烧过程中NO_x排放特性进行实验,研究在不同停留时间、炉内燃料/氧化学当量比、温度、氧浓度等因素对燃煤过程中NO_x放特性的影响,并对这两种燃烧方式下NO_x的排放特性进行对比。结果表明:在O₂/CO₂气氛下NO_x的生成量要远远低于O₂/N₂气氛下NO_x的生成量。随着停留时间的延长,NO_x沿程释放特性是先增大后减少。随着燃料/氧化学当量比的增加,NO_x排放浓度也呈现出先增加后降低的趋势。随着炉内温度的增加,2种气氛下NO_x的排放浓度均增加。随着氧浓度的提高,NO_x排放浓度增大。     

富氧下半焦/秸秆混燃交互作用实验研究

本文对富氧下半焦和秸秆混燃交互作用开展了实验研究,结果表明,掺混秸秆对挥发分混燃阶段交互作用影响相对较弱,对固定碳混燃阶段交互作用影响显著,提高掺混比例会增强固定碳混燃阶段交互作用．与线性计算曲线相比,在O₂/N₂气氛下挥发分混燃阶段实验反应速率曲线有所提前,而在O₂/CO₂气氛下滞后;两种气氛下固定碳混燃阶段实验反应速率曲线都明显提前．O₂/CO₂气氛下增加氧体积分数或提高制焦温度都会轻微增强挥发分混燃阶段交互作用、显著减弱固定碳混燃阶段交互作用．