温度对准东煤燃烧碱金属释放特性影响的激光测量研究

针对煤燃烧过程中释放的碱金属引起锅炉换热面沾污和腐蚀的问题,通过在线标定,利用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术定量测量了准东煤燃烧过程中钠和钾随时间的动态释放特性;实验中利用一个自制的多射流燃烧器模拟真实火焰环境,在线测量得到准东煤燃烧过程中碱金属释放过程。实验发现煤燃烧过程的挥发分阶段、焦炭阶段、灰分阶段可以通过测得的碱金属释放曲线进行时间划分;随着温度升高,煤燃烧挥发分阶段、焦炭阶段、灰分阶段的Na、K释放速率均显著增加。     

玉米秸秆燃烧过程及燃烧动力学分析

采用TG-DTA-DTG热分析联用技术对玉米秸秆在不同升温速率下进行了燃烧实验.考察了着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度等燃烧特征参数.根据对不同升温速率下玉米秸秆燃烧过程的分析,用双组分分阶段反应模型能够很好的描述玉米秸秆的燃烧过程.建立了玉米秸秆反应动力学方程,得到了在不同温度区间的燃烧动力学方程和表观活化能、频率因子等燃烧动力学参数,并提出了相应的燃烧机理.     

生物质燃烧动力学特性实验研究

采用非等温热重分析法对农作物秸秆燃烧动力学特性进行了研究。提出了秸秆挥发分析出过程的特性参数，建立了反应动力学方程；测算了反映燃烧性能的燃烧特性指数和反映生物质秸秆燃烧放热特性的差热峰面积指标。结果表明：玉米秸秆和小麦秸秆的挥发分初析温度随升温速度的增加而降低，稻秆的挥发分初析温度随升温速度的增加而增加；3种样品的活化能随升温速度的增加而降低；差热峰面积、燃烧特性指数随升温速度的增加而增大。     

几种生物质的TG-DTG分析及其燃烧动力学特性研究

采用热重分析技术对木屑、麦秆、玉米秆和玉米芯4种生物质的燃烧特性进行了研究,考察了其着火、燃尽特性和综合燃烧特性,研究了升温速率对生物质燃烧特性的影响,同时在热天平上对其进行了动力学试验研究.研究表明:生物质燃烧过程大致可以分为3个阶段,即水分析出阶段、挥发分析出燃烧阶段、固定碳燃烧与燃尽阶段:生物质具有着火温度低、燃尽温度低、燃尽率高等优点;随着升温速率的提高,着火温度、各试样挥发分最大释放速率、燃尽温度均呈升高趋势,燃烧特性随升温速率的提高而变好.采用一级反应动力学模型和积分法对生物质燃烧动力学参数的研究表明,生物质具有较低的活化能,有利于点燃.     

氧体积分数对木质和玉米秸秆燃烧特性的影响

采用TG-DTG-DSC联用技术对木质颗粒和玉米秸秆颗粒的燃烧特性进行了实验,考察了在不同含氧气氛中两种生物质的可燃特性、着火特性、燃烧稳定性、燃尽特性及综合燃烧特性的影响,计算了燃烧动力学参数。结果表明:随着氧体积分数的增大,两种生物质的着火温度和燃尽温度降低,燃烧稳定性判别指数、可燃性指数和综合燃烧特性指数增大;木质颗粒的着火温度和前期燃尽指数高于玉米秸秆,后期燃尽指数低于玉米秸秆,木质颗粒比玉米秸秆颗粒更难热分解,氧气体积分数对玉米秸秆颗粒燃烧特性影响要大于木质颗粒;生物质在低温阶段的活化能要大于高温阶段的活化能,两阶段的活化能随着氧气体积分数的增大而减小。     

O_2/CO_2气氛下沙柳燃烧特性及动力学研究

文章采用TG-DTG-DTA联用技术,对内蒙古沙柳在不同O_2/CO_2浓度下的燃烧特性进行研究,并运用Coats-Redfern法和Malek法对沙柳挥发分燃烧和焦炭燃烧两个阶段进行了动力学分析。结果表明:随着O_2浓度的增加,沙柳着火温度升高,最大燃烧速率温度和燃尽温度降低,燃尽残余量降低;可燃性指数、燃尽性指数和综合燃烧特性指数均呈现增长趋势;挥发分燃烧阶段机理函数由化学反应F3转变为成核和生长A1,焦炭燃烧阶段机理函数由二维扩散转变为一维扩散;两个阶段表观活化能E和频率因子A均随O_2浓度的增大而增大。     

玉米秆与玉米芯热重分析

用热重分析仪对玉米秆和玉米芯的热解和燃烧动力学特性进行了研究,通过热解试验发现玉米秆和玉米芯挥发分的析出基本在一个阶段内完成,而燃烧试验研究表明燃烧过程主要由挥发分的燃烧和焦碳及残余挥发分的燃烧这两个阶段组成。上述结果为进一步有效利用玉米秸秆提供了一定的理论基础。     

恒温下玉米芯焦与煤混燃动力学研究

利用自制恒温热重实验系统,研究煤种、生物质焦掺混比例、生物质焦碳化温度及温度等对玉米芯焦与煤混燃特性的影响,并通过随机孔模型求解燃烧反应活化能。结果表明:玉米芯焦与不同煤种混燃时,均可降低燃烧反应表观活化能,加快燃烧过程;且随所选煤的灰分含量的增加或挥发分含量的减小,玉米芯焦对混合样品燃烧过程的改善程度更加明显。混合样品中玉米芯焦掺混比例增大,燃烧反应表观活化能降低,样品燃烧失重过程加快,燃烧速率增大。制备玉米芯焦的碳化温度升高,掺混试样燃烧过程的改善程度呈现出先增大后减小的变化规律。不同实验温度下的动力学计算结果表明,低温段(800～950℃)的燃烧反应表观活化能明显大于高温段(950～1100℃)。     

生物质与煤矸石(煤系高岭土)共燃行为及固定碱金属特性研究

采用热重(TG)分析和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)研究了秸秆和煤矸石单独燃烧和共燃烧过程中的燃烧特性以及秸秆中碱金属元素的固留特性,采用Coats-Redfern积分法对秸秆和煤矸石共燃烧过程进行了动力学特性分析。结果表明：秸秆与煤矸石的混燃过程中存在强烈的交互作用,其中煤矸石掺混比例为10%时燃烧特性最优,混燃时随着煤矸石的添加,混合物的固定碳燃烧反应活化能降低且交互作用改变了燃烧过程中的反应机理;煤矸石质量分数为10%时对碱金属的释放抑制效果最好,在该比例下碱金属K、Na分别在1 000℃与1 100℃时的固定效果最优。     

两种生物质燃烧性能及燃烧动力学特性的研究

采用热分析仪对内蒙古地区两种产量较大的生物质—玉米秸秆和小麦秸秆进行了热重实验,比较了燃烧特性,计算了燃烧反应动力学参数。结果表明挥发份的析出燃烧阶段是两种生物质燃烧的主要阶段。小麦秸秆的综合燃烧特性比玉米秸秆好。两种生物质在挥发份析出燃烧阶段的活化能及频率因子均高于焦炭燃烧阶段的活化能及频率因子。     

玉米秸焦的低温氧化及动力学特性的恒温量热分析

针对生物质焦的低温氧化和自加热问题,采用恒温量热分析方法对玉米秸250、500℃焦及其原样在4个温度35、45、55、65℃下的低温氧化放热和动力学特性进行了实验研究。放热特性分析表明,3种样品各温度下热流率随时间的变化具有相似的趋势,反应温度对焦放热特性的影响也相似,即随着温度升高,样品的最大放热率和相同时间的累积放热量显著增加。动力学分析表明,烘焙焦(即250℃焦)与原样具有相近的活化能,但指前因子较小,因此烘焙可一定程度上降低自加热倾向;500℃焦的活化能Ea较大,但反应放热对温度变化敏感,因而具有很强的自加热和自燃倾向。     

反应气氛对燃料氮析出规律的影响研究

在自行设计的试验装置上研究了HT、LC煤在不气氛下氮的析出特性.结果表明在混有CO的还原性气氛中NOx析出时间延迟,挥发分析与焦氮析出时间有融合的趋势,NOx生成量减少;在高氧浓度混有CO2的气氛中,氮析出时间提前,且在燃烧前期聚集释放,析出量大;在低氧浓度下挥发分氮与焦氮分阶段析出,NOx生成量减少.     

半焦燃烧分段反应动力学参数的计算

利用TG/DSC热重分析仪对半焦在空气气氛下不同升温速率进行热重实验,运用Flynn-Wall-Ozawa方法对半焦的燃烧动力学参数进行分析研究。结果表明:通过活化能的变化趋势可以把半焦的燃烧过程分为三段:水分和挥发分的析出、挥发分的燃烧、固定碳的燃烧。对半焦燃烧过程的燃烧动力学参数进行分段拟合,可以得到每段燃烧过程的表观活化能、表观指前因子、反应级数等动力学参数以及每个阶段的转换温度点,拟合曲线与实验数据的拟合程度很好。     

木基和竹基生物质燃料燃烧动力学特性研究

选用木基和竹基生物质燃料进行燃烧热重实验,分段推断其燃烧反应机理及拟合计算动力学参数,探究燃烧动力学特性随温度变化规律。结果表明:木基生物质燃料着火温度、燃尽温度、挥发分析出燃烧最大速率及其对应温度均低于竹基生物质燃料,焦炭燃烧阶段前者的燃烧速率大于后者;木基生物质燃料挥发分析出燃烧初期(260~280℃)和过渡阶段(360~440℃)燃烧反应机理为三维扩散机理(G11),挥发分析出燃烧及焦炭燃烧最大速率前后的机理函数不相一致,竹基生物质燃料整个燃烧反应过程可用同一机理函数描述。挥发分析出燃烧阶段,木基生物质燃料活化能随温度按"增加-下降-增加-下降"变化,竹基生物质燃料则先增加至峰值后下降。     

恒温下准东煤及其混煤燃烧过程中NO释放特性研究

基于恒温热重-燃烧污染物在线监测系统,通过对NO瞬时释放曲线的分析,并结合燃烧反应动力学计算,研究了恒温条件下燃烧环境温度对准东煤燃烧过程中NO释放特性的影响。结果表明：随温度升高,单煤和混煤燃烧过程中NO的释放时间会显著降低,释放速度显著提高;煤种成分的差异会导致NO释放特性的差异,固定碳挥发分的质量分数对NO释放有影响,而灰分的质量分数对NO释放无影响,当高固定碳、高挥发分的煤与低固定碳、低挥发分的煤进行掺混燃烧时,混煤的NO释放量和释放速率会降低。当燃烧过程中掺混北山煤时,混煤NO释放量低,释放速率慢,可以看作是一个较为优良的混煤掺烧方案。     

多煤种混煤燃烧特性和动力学研究

利用SDTQ-600热重差热分析仪,对由不同比例的3种单煤组成的混煤进行热失重试验,研究了混煤燃烧特性和动力学特性.试验结果表明:混煤的挥发分初析温度和着火温度随挥发分含量高的单煤比例的提高而降低,最大失重率随混煤含碳量的增加而增大;利用Gorbatchev积分式和一级反应动力模型对混煤活化能和频率因子进行了求解,求解过程中动力学曲线拟合较好;混煤煤种相同时,混煤活化能与挥发分含量、活化能与着火温度呈良好的线性关系,当混煤中缺少某一种单煤时,这种线性关系会被破坏.     

内蒙古地区煤矸石燃烧及动力学特性的研究

采用热分析仪对内蒙古地区的两种煤矸石进行了热重实验研究,比较了燃烧特性,计算了燃烧反应动力学参数。结果表明:煤矸石的挥发分析出燃烧对焦炭燃烧有重要影响,挥发分含量高的煤矸石燃烧特性更好;两种煤矸石在挥发分析出燃烧阶段的活化能均小于焦炭燃烧阶段的活化能。     

煤粉等温燃烧挥发分、焦炭分阶段SO_2释放规律研究

利用自制SO_2测量系统,对煤粉及煤焦进行了等温燃烧实验,针对挥发分与焦炭分阶段SO_2释放规律研究了温度、煤质、氧浓度对SO_2释放的影响。结果表明:煤粉等温燃烧过程中,经历了挥发分SO_2的快速释放和焦炭SO_2的缓慢释放,挥发分SO_2和焦炭SO_2的释放存在一定的重叠时间。随着温度升高,焦炭SO_2转化率显著增大,挥发分SO_2转化率变化不大。不同煤种SO_2转化率差异明显,低阶煤挥发分S0_2的转化率较低,塔山煤和印尼煤的焦炭SO_2转化率显著低于阳泉煤。随着氧浓度升高,挥发分和焦炭SO_2释放速率加快,挥发分SO_2和焦炭SO_2转化率均升高,挥发分SO_2的释放对氧浓度的变化更为敏感。     

循环流化床秸秆燃烧中的碱金属迁徙转化研究

为了探索碱金属在秸秆流态化燃烧中的迁徙转化规律,在0.5MWt规模的循环流化床试验台上以稻秆为原料进行了燃烧温度较低的正常工况和作为对照的高温工况燃烧试验,试验中对各工况床料取样并进行测试分析.研究发现秸秆原料中的可溶性钾在正常工况下可部分以水溶性钾盐的形式包覆在床料颗粒表面,质地疏松,易于剥落;而高温工况中床料颗粒表面的含钾物质性质发生变化,可溶性钾盐存在相当程度的气相挥发和向复杂硅酸盐转化的趋势,形成的附着物致密光滑,呈局部熔融状态.试验表明燃烧温度对碱金属物质在床料表面迁徙转化影响显著,燃烧温度关系到流化床中能否顺利进行秸秆的持续燃烧.     

不同反应气氛下燃料氮的析出规律

在自行设计的试验装置上研究了黄台煤(HT)、莱城煤(LC)在不同气氛下氮的析出特性.结果表明:在混有CO的还原性气氛中,NOx析出时间延迟,挥发分氮析出与焦碳氮析出时间有融合的趋势,NOx生成量减少;在高氧浓度混有CO2的气氛中,氮析出时间提前,且在燃烧前期聚集释放,析出量大;在低氧浓度下,挥发分氮与焦碳氮分阶段析出,NOx生成量减少.