生物质热解半焦燃烧特性的实验研究

鉴于目前针对生物质热解半焦燃烧特性的研究较少,以稻壳、松木屑和玉米秸秆为原料,利用自行搭建的固定床热解实验台,在300、400、500、600℃的热解温度下制备了以上3种生物质的半焦,同时采用TG-DTG热分析联用技术,研究热解终温、粒径、升温速率和生物质种类对生物质热解半焦燃烧特性的影响。结果表明:热解终温越高,半焦的燃烧性能越差;同一种半焦,粒径越小越有利于其着火与燃尽;升温速率为50℃/min时,燃烧性能达到最佳;不同生物质种类制得的半焦燃烧性能差异很大。     

热解温度对型煤半焦气化反应活性的影响

热解温度是影响煤焦气化反应活性的重要因素.以型煤和相似粒度的原煤为样品在不同热解温度下制备煤焦,研究了热解温度对煤焦/CO2反应活性的影响,并对型煤半焦与原煤半焦的气化性能进行比较.结果表明,褐煤中低温热解所得半焦在1000℃以上时具有较高的气化反应活性;在相同热解温度下,型煤半焦的反应活性稍高于原煤半焦;热解温度为650℃～750℃时半焦的反应活性最高.     

生物质与煤混烧燃烧特性研究

利用TG-DTG热分析技术对煤、生物质及二者混合物的燃烧过程进行分析,研究了煤种、生物质、生物质添加比例、升温速率及氧气流量等因素对燃烧特性的影响.结果表明,生物质的着火特性、燃尽特性和燃烧性能明显优于原煤;添加生物质可以改善原煤的燃烧特性,随着生物质添加量的增加,燃烧性能改善越显著;升温速率增加,着火特性指数和综合燃烧特性指数升高,燃尽性能降低;增加氧气流量,可以显著改善燃料的燃烧性能.     

乌拉盖褐煤热解特性及反应动力学参数研究

为获得较好的褐煤半焦制备工艺参数,研究了不同制备条件(热解终温、升温速率、原煤粒径、热解气氛)下制得的乌拉盖褐煤半焦的燃烧性能和燃烧动力学参数。结果表明,热解终温对半焦品质的影响最大,热解升温速率、原煤粒径和热解气氛对半焦燃烧特性的影响不显著。热解终温由350℃升至600℃时,反应指数RI由235℃升至292℃,半焦着火性能变差;燃尽指数Cb由4.68升至6.15,半焦燃尽性能变差;爆炸指数Kd由2.54降至0.46,半焦爆炸倾向性变低;反应活化能由44.4 k J/mol升至63.4 k J/mol,半焦燃烧动力学特性变差。热解终温为520℃时制得的半焦反应指数、燃尽指数、爆炸指数和反应活化能分别为265℃,5.34、0.80和53.2 k J/mol,属于易着火、易燃尽、中等爆炸燃料,燃烧特性良好。     

利用燃烧指数分析生物质型煤的燃烧特性

分别选用焦作无烟煤、山西烟煤、陕西神木烟煤、平顶山烟煤四种原煤和其生物质型煤,通过不同煤种原煤和生物质型煤的热重分析实验,计算原煤和生物质型煤的着火、稳定燃烧和燃尽特性指数.分析得出:灰分和挥发分是影响生物质型煤燃烧特性及其燃烧特点的主要因素.     

煤拔头半焦燃烧特性

利用喷动载流床模拟煤拔头工艺,在550, 650, 750和850℃温度下对大同烟煤进行热解得到拔头半焦,采用非等温热分析方法对原煤及拔头半焦的燃烧特性进行了研究. 由热分析实验数据归纳提出了表征煤和半焦着火、燃烧及燃烬性能的无量纲综合燃烧指数Z. Z值越大,煤样综合燃烧性能越佳. 结果显示,大同烟煤在2℃/min升温速率下Z值为0.41;4个热解温度(由低到高)下所得拔头半焦的Z值分别为0.39, 0.35, 0.31, 0.21,且拔头半焦的燃烧性能均低于原煤,但高于阳泉无烟煤,且随热解温度升高Z值降低,燃烧反应性降低. Z值与着火温度及表观燃烧活化能表现出的反应性一致.     

低阶煤热解条件对高炉喷吹半焦燃烧性能及动力学特性的影响

采用热重分析法研究了不同热解条件下半焦的燃烧性能和动力学特征,利用Ozawa法求取动力学参数。结果表明,热解温度越低、保温时间越短时,半焦的燃烧性能越好;热解升温速率对半焦燃烧过程的反应程度影响不大;粒度越大,燃烧性能差异性越明显。热解温度对半焦燃烧性能影响较大,550℃是本研究中制备高燃烧反应性半焦的适宜热解温度。两种不同粒度原煤制得的半焦均随转化率增大,活化能减小。1~3 mm原煤在热解温度为550℃时所得半焦在燃烧过程中符合反应级数模型,化学反应为限制性环节,反应最概然机理函数为f(α)=(1–α)2。     

低阶煤低温热解半焦在模拟高炉喷吹条件下的燃烧性能

采用自制固定床热解装置在隔绝空气的条件下制备神木长焰煤热解终温分别为400℃、450℃、500℃及550℃的热解半焦,利用管式沉降炉模拟高炉喷吹条件研究神木长焰煤低温热解半焦的燃烧性能,并考察了热解终温、半焦喷吹粒径以及燃烧反应温度对半焦燃烧性能的影响。研究表明：低温热解半焦的燃烧性能优于实验所选用无烟煤的燃烧性能,半焦的燃烧性能与其燃料比之间存在负相关关系,即燃料比越高,燃烧性能越差;降低热解终温、减小半焦喷吹粒径以及提高燃烧反应温度均能改善半焦的燃烧性能,当热解终温为400℃、喷吹粒径100～200目、燃烧反应温度为1100℃时半焦的燃尽度最佳为96%。本实验半焦制备及燃烧条件与现有低温热解和高炉喷吹工艺相符,且热解半焦各项性能均符合喷吹用煤指标。     

低阶煤热解半焦燃烧性能的影响因素

采用热重分析法探讨了影响低阶煤热解半焦燃烧性能的主要因素;采用比表面积和孔隙结构分析仪、扫描电镜揭示了半焦燃烧性能差异的机理.结果表明:热解条件是影响半焦燃烧性能的重要因素.煤种相同时,随热解温度的升高和热解时间的延长,半焦的燃烧性能变差,用半焦的燃料比可预测半焦的燃烧性能;对于不同煤种,不能根据半焦的燃料比来预测半焦的燃烧性能.原煤的内水含量是影响其热解半焦燃烧性能的关键因素,可根据煤的内水含量预测其热解半焦的燃烧性能;半焦的BET比表面积和微表面特征是造成其燃烧性能好坏的主要原因,与半焦热解母体(煤炭)的内水含量密切相关.     

生物质型煤结构对其燃烧特性影响的研究

采用透射光显微镜研究了生物质型煤的结构特点,结果表明：随着热解时间增加,单颗粒生物质型煤煤焦的破裂程度加深,生物质型煤煤焦中的孔隙越发达;在相同的热解条件下,秸秆纤维、粘稠液固化物及煤粒交界处更易产生孔隙。生物质型煤中的孔隙越发达,越易形成立体孔隙网,这些孔隙网络有利于氧化剂及反应产物的输送,从而有利于生物质型煤的燃烧和燃尽。