混煤燃烧过程中的交互作用:掺混方式对混煤燃烧特性的影响

在沉降炉上开展了高、低挥发分煤不同配比(贫煤掺混烟煤比例0,25%,50%,75%,100%)下混煤燃烧特性实验,研究了"炉外"和"炉内"两种掺烧方式对混煤燃尽与NO_x排放特性的影响。结果表明,混煤燃烧过程中烟煤对贫煤存在促进和抑制两种作用,两者的竞争共同决定了混煤的燃尽特性。"炉外"掺烧方式下,掺烧烟煤比例较小时,促进大于抑制作用,有利于混煤燃尽;进一步提高烟煤掺烧的比例,抑制作用增加并大于促进作用,不利于混煤的燃尽;NO_x排放量随烟煤掺烧比例增加基本呈线性增加规律。掺烧烟煤比例控制在25%以内有利于提高混煤燃尽率;掺烧烟煤比例为75%时,混煤燃尽率显著降低。"炉内"掺烧方式下,混煤燃烧中的促进与抑制作用会同时减弱;掺烧大比例烟煤时,烟煤与贫煤混合越晚越有利于混煤燃尽;NO_x排放量随着烟煤延迟混合而逐渐降低。"炉内"掺烧烟煤且烟煤延迟送入炉内有利于混煤燃尽率,且NO_x的排放降低明显;而贫煤延迟送入炉内则会导致混煤燃尽率进一步降低,但NO_x排放降低程度低于前者。     

生物质型煤制备参数优化及燃烧污染物释放特征

民用固体燃料低效燃烧产生了大量污染物。根据我国经济发展水平和各地现实情况,消费适合农村和乡镇的清洁固体燃料是减少面源大气污染物排放的有效途径。用无烟煤分别与不同比例的生物质(小麦、玉米和水稻)秸秆混合、压制成型,制备民用固体燃料,通过正交试验研究优化无烟煤-秸秆生物质型煤的冷压成型工艺参数,并在典型的民用灶具上对生物质型煤的燃烧热效率和主要污染物排放因子进行了测试和分析。结果表明,在生物质质量分数20%、粒度上限1 mm、成型压力25 MPa、粘结剂质量分数10%等优化的制备工艺参数下,制得生物质型煤的抗压强度最高,达到15.98 kN/个,对应的落下强度值为99.87%;秸秆生物质型煤热效率增加了81%～137%,PM_(2.5)的排放因子降低了90%～98%,CO的排放因子降低了48%～92%,NO_2和SO_2以及PM_(2.5)颗粒物中有毒元素As、Se、Pb的排放因子也大幅度降低。生物质和无烟煤混合燃烧的协同作用是节能减排的重要原因,生物质的加入,降低了型煤的热解温度、着火点和燃烬温度,其热解气体助燃无烟煤颗粒、燃烬后体积收缩且多孔又为无烟煤的进一步燃烧提供了发达的气体通道,利于氧气与固相充分接触、燃烧,热效率提高,污染物的排放降低。     

粘结剂各组分对型煤特性的影响研究

以高铝水泥、腐植酸钠和羧甲基纤维素(CMC)的混合物为型煤粘结剂以济源烟煤为配煤以永城无烟煤为原料煤制备型煤研究了粘结剂各组分对型煤特性的影响规律结果表明:腐植酸钠可增强型煤的热稳定性和机械强度但降低其防水性;CMC可以提高型煤的初始强度但降低其热稳定性和防水性;高铝水泥可提高型煤的机械强度和防水性但不能增强其热稳定性;配煤烟煤可提高型煤的热稳定性和机械强度.     

生物质与煤混合燃烧动力学分析

为了减少生物质资源的浪费,减轻煤炭燃烧过程中造成的环境污染,利用热分析技术对生物质、煤及其混合物燃烧的动力学参数进行了分析研究。主要考察了生物质种类、原煤煤化程度、生物质添加比例对生物质与煤混合燃烧动力学参数的影响。研究表明:煤燃烧的活化能大于生物质燃烧的活化能。在长焰煤中分别加入同样量的玉米秸秆和木屑,混合燃烧时对应的两个阶段的活化能相差不多。分别在长焰煤、烟煤、无烟煤中加入玉米秸秆,混合物燃烧最后一个阶段的活化能,随原煤固定碳含量的增加而明显变大,且混合物各个燃烧阶段的活化能均显著小于原煤。随着玉米秸秆含量增加,混合物燃烧第二阶段的活化能随之明显变大,而第三阶段的活化能随之先较快降低再较慢降低。单独生物质、煤以及二者混合物的燃烧可以作为一级反应处理。     

生物质柴油对朔州低阶煤的浮选研究

为了探索生物质柴油捕收剂对朔州低阶煤的浮选效果,在实验室自制反应装置上进行了响应面浮选实验.借助Zeta电位、润湿热、FTIR和XPS表征分析了生物质柴油对低阶煤浮选前后物理结构及表面官能团的影响.结果 表明:精煤可燃体回收率随着生物质柴油捕收剂添加量增大而增大,随起泡剂和超声波频率的增大而先增大后减小;响应面模型预测的精煤可燃体回收率最大值为64.14％;实验值为64.12％(灰分10.57％);生物质柴油使煤的Zeta电位和润湿热降低,煤的可浮性增大;生物质柴油处理煤样的-C=O和C-O振动强度比原煤样降低,其中C-O、C=O和COO-含量比原煤泥分别降低了11.15％、10.21％和2.32％.     

烟煤煤泥型煤的研究

介绍了烟煤煤泥型煤的研制及工业试烧情况，提出煤泥型煤配散煤燃烧，可提高经济效益，减少环境污染。     

生物质/烟煤粉体燃料在空气分级燃烧下NO排放特性研究

为了对小型生物质/煤粉工业锅炉低氮燃烧提供理论指导,采用两段式滴管炉试验系统模拟粉体工业锅炉热态环境,研究了生物质与煤在不同配风燃烧方式下的NO排放特性,考察了掺混生物质种类、生物质质量掺混比、配风比、过量空气系数等因素对NO排放量、燃料氮转化率以及对燃烧效率的影响。结果表明:在分级配风和单级供风条件下,煤粉掺烧生物质粉都有助于降低燃料氮向NO的转化率。相对于单级供风,分级配风可以降低燃料氮向NO的转化率,且存在NO排放最低的最佳配风比。但分级配风对燃料燃尽有负面影响,分级配风对粉煤燃尽的影响程度要大于对生物质粉的影响程度。对于分级配风和单级供风,增加过量空气系数有助于各种燃料的燃尽,但各燃料氮转化率均随过量空气系数的增加而上升。     

陕西省煤炭清洁环保利用技术取得新突破

正经过筛分、洗选、研磨、分级,将原煤变成比面粉还要细的微米级煤粉,通过专用的锅炉燃烧转化为高温热能。由陕西煤化集团新型能源公司研发的这项煤炭清洁环保高效利用技术取得新突破。检测表明,每吨煤粉可达到1.5 t原煤的热量。与天然气相比,成本降低30%。烟尘、二氧化硫、氮氧化物三项排放量均低于国家排放标准。     

神木烟煤气化型煤的制备及成型机理研究

本文采用正交试验方法,确定了神木烟煤气化型煤的最佳制备工艺,利用扫描电镜(SEM)研究了该型煤的成型机理.结果表明,该气化型煤的最佳制备工艺是神木烟煤、禹州煤、粘结剂P、粘结剂L、粘结剂F以55～60∶ 25～30∶ 8∶ 5∶2的质量比混合成型,生球依次在60℃、90℃、120℃烘干20 min,最终升温到180℃烘干30 min,冷却即得型煤产品.粘结剂的固化物在型煤内部起到“桥梁”作用,把煤粒粘结成整体而成型,复合粘结剂的有机、无机组分分别与煤中的有机物和矿物质有较强的物理化学作用.     

京津冀地区民用燃煤使用现状分析

根据对京津冀地区民用燃煤现状的调研,介绍了京津冀地区民用燃煤结构及其质量概况、民用洁净型煤生产、民用炉具现状等方面的内容,指出洁净型煤推广过程中存在的问题,并针对民用洁净煤源筛选、型煤生产和节能环保炉具研发方面提出了合理的建议,即建立民用散煤基本数据库,通过煤源筛选和规范生产确保型煤产品符合洁净型煤标准要求,建议根据民用洁净型煤的燃烧特性和排放特性开发新型燃烧技术,并研制配套的节能炉具。     

水蒸汽对煤流化床富氧燃烧及SO_2析出和脱除的影响

为研究水蒸汽对煤燃烧的影响,以黄陵烟煤和晋城无烟煤为研究对象,在流化床多功能试验台上对比了水蒸汽加入前后煤的富氧燃烧性能,获得了水蒸汽对燃烧特性及SO2析出和石灰石脱硫特性的影响。结果表明:通过对流化床空气燃烧试验台架的简单改造即可实现煤在21%~40%富氧气氛下安全、稳定的燃烧。O2/CO2气氛下,随着O2体积分数的增加,炉膛温度上升,燃烧效率提高,SO2的析出量逐渐增加;石灰石脱硫由直接硫化转变为间接硫化,脱硫效率明显增大。水蒸汽对燃烧的影响更多的体现在水煤气反应等化学作用方面;水蒸汽加入后燃烧温度稍有降低,燃烧效率增加;SO2的析出量减小。此外,水蒸汽的加入明显促进了石灰石颗粒内部固态离子的扩散,石灰石的脱硫能力增强,尤其是在间接硫化时。     

长焰煤制鲁奇气化炉气化型煤生产技术的改进

以义马长焰煤为原料,通过添加改进后的复合粘结剂,并改造型煤生产线的成型和干燥工艺,生产出适用于鲁奇气化炉的气化型煤。结果表明:在采用适合的粘结剂和成型及干燥工艺条件下,生产出型煤的各项指标与无烟煤型煤基本相当,型煤冷强度达到600N/球以上;热强度达到350N/球以上。试烧结果表明:义马长焰煤型煤以20%比例与长焰煤块煤掺烧时,对气化炉工况没有影响。     

高温作用后原煤、型煤力学及声发射特性对比试验研究

利用单轴压缩试验仪器与声发射检测系统对煤样进行单轴压缩声发射试验,分析温度对原煤、型煤力学及声发射特性的影响规律。结果表明:同一温度下,型煤的峰值强度大于原煤,随着试验温度的升高,原煤的峰值强度与损伤强度逐渐降低,峰值应变也随之减小;型煤的峰值强度逐渐增大,但高温处理后型煤的损伤强度较常温相比降低,两者损伤强度数值在应力-应变曲线拐点附近。通过分析煤样不同阶段的声发射特征,相同温度下原煤、型煤的力学与声发射特性相吻合。原煤加载初期声发射计数出现一段"空白期",随着试验温度的升高,原煤最大振铃计数增大,200℃时达到最大值,型煤最大振铃计数先增大后减小,100℃时达到最大值;应力-时间曲线拐点附近,煤样声发射计数活跃,原煤激增现象明显,且高温处理后的煤样与常温煤样相比,拐点前移;原煤、型煤在加载过程中声发射信号的差异性间接表明了两者结构的差异,对比高温作用后两者力学及声发射特征规律上的不同,更加说明高温作用后原煤内部产生的热应力对结构破坏的剧烈程度。原煤、型煤高温处理后拐点的出现及附近声发射信号激增标志着煤岩内部裂纹大面积产生,据此可对矿井可能发生动力学灾害部位及时采取预防措施。     

煤热化学性质的量子化学研究

针对不同煤阶的典型煤种褐煤、次烟煤、高挥发分烟煤、低挥发分烟煤和无烟煤,构建了9种分子结构模型,采用量子化学密度泛函计算方法,研究了煤的稳定性、发热量和燃烧反应热力学函数等热化学性质.结果显示,煤大分子在含碳量为85%附近具有较低的单位结合能、较高的发热量和反应活性.     

煤炭燃烧对上海市大气质量影响的分析

分析了2005年上海市大气主要污染物的污染水平及变化情况,并利用单颗粒法对由煤炭燃烧引起的主要可吸入颗粒物类型的微观特征进行分析.结果表明：上海市超大量的煤炭燃烧,造成上海市大气中SO₂浓度年平均值已经超过国家空气质量二级标准,并呈逐年上升的趋势;煤炭燃烧产生的颗粒物的微观形貌具有明显的特征,可以在一定程度上通过大气PM₁₀中的不同类型的颗粒物的比例情况判定煤炭燃烧对大气污染的贡献;上海市2005年大气PM₁₀中的飞灰、烟尘集合体和规则颗粒物的数量占总颗粒数的比例分别是10.42%,31.98%和2.19%,反映了煤炭燃烧对上海市大气质量的严重影响.     

一种高温复合固硫剂的研制及机理分析

对自行研制的一种高温复合固硫剂进行了燃煤高温固硫试验。结果表明:在1200℃的条件下,对实验用无烟煤(含硫量0.74%)和烟煤(含硫量0.659%)燃烧20min,其高温固硫率分别高达75%、67%,较相同条件下的普通钙基固硫剂的固硫率提高25%以上。对固硫产物的XRD、偏光显微镜下分析表明,该固硫剂固硫效率高的主要原因是:(1)大大减少了高温下氧化钙的烧结僵化;(2)生成了高温稳定的含硫矿物相;(3)使易分解的硫酸钙被高温熔体所包裹。由于该固硫剂主要由天然矿物所组成,具有来源广、成本低廉等优势,因而具有极高的应用价值和市场推广潜力。     

利用热重法研究不同氧浓度对煤自燃特性的影响

煤自燃受到多种因素影响,为了研究煤与氧气反应的机理,通过热重(TG)实验测试了褐煤、1/3焦煤和无烟煤在不同氧气体积分数条件下的自燃特性,分析了煤样氧化过程的特征温度、质量损失、热效应及热反应动力学参数。研究结果表明:不同煤阶的煤样对氧气的化学响应特征不同,煤阶越高,越难以发生氧化反应,体现为特征温度增大,放热峰值减小,并且向高温区域偏移;随着氧气体积分数的增大,煤更易与氧气发生反应,褐煤、1/3焦煤和无烟煤的放热量分别增加到14 131、11 424、12 263 J/g;对煤受热剧烈反应的分解燃烧阶段进行分析,发现煤阶越高,其表观活化能越高,不同氧气体积分数条件下各煤样的表观活化能呈波动变化。     

用无烟煤制备优质铸造型焦的研究

以改性纸浆废液为黏结剂 ,对内蒙古无烟煤加入少量肥气煤和焦粉制备冷压型焦的规律进行了研究。通过正交实验 ,确定了最佳工艺条件 ,采用该工艺制备出了优质的二级铸造型焦     

O2/CO2气氛下煤粉燃烧NO的排放特性

以徐州烟煤和娄底无烟煤为研究对象,在水平管式炉上对比了O2/N2和O2/CO2两种气氛下NO的析出释放规律,获得了O2/CO2气氛下,温度、氧气体积分数、石灰石添加剂与煤种对NO排放量的影响规律。实验结果表明：高体积分数CO形成的还原性气氛是导致富氧燃烧条件下NO排放总量低于空气气氛的主要原因;700～900 ℃时,升高温度对两种气氛下NO的释放均有促进作用,O2/CO2中两种煤对温度的变化更为敏感;O2体积分数增加能够促进两种煤NO的释放;CaCO3的加入在两种气氛下都能对NO起减排作用,在O2/CO2气氛中的减排效果要优于O2/N2气氛;高含氮量煤种的NO排放总量更大,但转化率低。     

影响型煤在工业锅炉燃烧的因素分析

通过对煤炭在工业链条锅炉中燃烧过程的研究，分析了型煤的煤质指标、型煤的粒度、添加剂及燃烧条件等因素对锅炉燃烧状态的影响，指出工业型煤生产和燃烧过程中应采取的措施。