污泥及其与煤混合物的热解特性和灰熔融特性

采用热重分析法对造纸污泥、市政污泥及其与煤的混合物的热解特性进行了系统研究.揭示了污泥、煤及其两者混合物热解特性的异同,研究了升温速率、掺混比等因素对混合试样热解特性的影响,提出了挥发分综合释放特性指数.研究表明:造纸污泥的挥发分析出特性与烟煤相当,而市政污泥的挥发分析出特性远优于造纸污泥和烟煤;在污泥与煤混合物的热解过程中,2种组分之间的相互作用可以忽略不计.随着升温速率的增加,污泥与煤混合物的挥发分初析温度提高,挥发分最高析出速率和平均析出速率升高.但升温速率对挥发分析出总量没有明显影响.测定了煤灰和污泥灰在不同混合比例下的熔融特征温度,测试结果表明,随着污泥灰比例的增大,混合试样的灰熔点逐渐下降,但由于存在低温共熔现象,不按线性规律变化.     

松木炭与无烟煤掺混燃烧特性

分别以松木炭和烟煤替代部分无烟煤进行掺混对比燃烧实验,并基于彩色图像测温法分析其燃烧温度、燃烧速率等特性。首先,对比烟煤和松木炭在相同掺混比下混合燃料颗粒挥发分和焦炭燃烧时间的特征;其次,对比不同松木炭掺混比下混合燃料颗粒不同阶段的最高温度;第三,分别研究不同松木炭掺混比下混合燃料颗粒燃烧过程中平均温度随时间的变化情况。研究结果表明：在相同掺混比下,掺混松木炭的混合燃料,整体燃烧速率更高,且松木炭掺混比为50%时,整体燃烧时间最低,为289 s。当松木炭的掺混比例为30%、50%和70%时,混合燃料在挥发分燃烧阶段的最高温度分别为1 263、1 252和1 236 K,这表明增加松木炭掺混比会降低混合燃料燃烧温度。当松木炭掺混比为30%时,混合燃料稳定燃烧时的平均温度为1 210 K;当松木炭掺混比为70%时,混合燃料在53 s的平均温度为1 151 K,在90 s后平均温度迅速增大至1 248 K。混合燃料中松木炭对无烟煤存在夺氧抑燃和协同促燃2种影响,且当松木炭掺混比为30%时,平均温度最高,且燃烧稳定,其为最佳掺混比。     

污泥与煤共气化过程中含磷化合物对硫元素释放规律的影响

考察了城市污泥与神府煤共气化过程中硫元素的挥发行为。结合X射线衍射(XRD)分析与热力学计算,讨论了含磷化合物对硫挥发行为的影响机理。实验结果表明:污泥中磷酸铝可与硬石膏发生反应,使混合物中硫元素在较低温度下挥发出来。当气化温度为900～1 200℃时,污泥对硫元素挥发比例影响最为显著。当气化温度为1 000℃时,含磷质量分数为0.5%与1.0%的污泥-煤混合物中,硫元素挥发比例较神府煤分别上升了19.2%和35.5%。当气化温度高于1 300℃时,样品中大部分硫元素挥发出来,污泥对混合物中硫元素挥发比例影响不显著。     

稻草与煤共热解过程中不同赋存状态钾的迁移转化行为

为研究稻草与煤共热解过程中钾元素的迁移规律,选用稻草和晋城无烟煤为原料,在高频炉实验平台上对全钾的析出以及不同赋存状态钾的迁移转化进行了研究。结果表明,晋城无烟煤对钾的析出有抑制作用,全钾析出率随着温度的升高和煤掺混比降低而升高;当热解温度低于1000℃时,SiO_2与钾生成较稳定的硅酸盐;当热解温度高于1000℃时,高岭土与钾生成稳定的硅铝酸盐。Al_2O_3通过表面黏附来减少钾的析出,煤中的挥发分和固定碳可以与钾结合减少钾的析出,晋城无烟煤整体上促进了稻草中水溶态和可离子交换态钾向酸溶态及残渣态钾转化。     

高温热解神府煤中微量元素释放规律的研究

采用箱式高温电阻炉和小型快速热解设备对神府煤进行热解,系统研究了在950~1 300℃下慢速、快速热解过程中,温度和升温速率等对多种微量元素释放规律的影响.对实验样品的ICP-MS测试结果进行计算,分析了元素的挥发率.结果表明:Cd,Se,As,Ga等表现了较强的挥发性;Zn,Cr,Sr,Ni,Be等次之;Ba,Hf等则表现为不易挥发特性;多数微量元素的挥发性随温度的升高而有不同程度的增加.比较挥发率的数值得出,慢速升温过程中,在950~1 300℃,各微量元素的析出率增加了1%~24%;快速升温过程中,则相应地增加了2%~21%;慢速升温热解时挥发率比快速时高3%~7%.     

等离子体热解煤制乙炔的影响因素

进行了等离子体状态下煤的热解研究．考察了煤挥发分、煤比能耗、供粉速率、淬冷等因素对等离子体热解煤制取乙炔的影响。实验结果表明：挥发分产率在25％～40％的烟煤有比较高的乙炔收率；随着煤比能耗的增加，煤的转化率和乙炔收率呈增加趋势；随着供粉速度的提高，煤的转化率和乙炔收率呈下降的趋势；适当的淬冷位置和淬冷速率对乙炔的生成有利。     

木质素基生物炭制备及对亚甲基蓝的吸附性能

研究温度对生物炭得率、吸附性能的影响.采用无氧慢速热解的方法,以酶解木质素为原料,制备不同温度下的生物质炭,测定热解得率、生物炭得率、挥发分、灰分及对亚甲基蓝的吸附值.热解试验结果表明:随着炭化温度从300℃逐渐升高到700℃,热解得率先降低后升高,挥发成分先升高后降低,生物炭得率先降低后升高.在500℃时,热解得率和生物炭得率分别为54.09%和50.77%,灰分含量为3.32%,挥发分含量为45.91%;热解温度为300℃时,木质素基生物炭对亚甲基蓝的吸附值最大,为37.31 mg/g;热解过程中,C—H、C=O键断裂.     

神东煤镜质组和惰质组热解甲烷生成反应类型分析

采用等密度梯度离心分离方法,对神府东胜矿区马家塔露天煤矿2号煤层煤进行了镜质组和惰质组煤岩显微组分的分离富集。利用TG/MS对两种显微组分热解脱挥发分行为进行了升温速率为20℃/min条件下的测试,获得了热解甲烷生成的速率曲线,并对其热解生成特征进行了分析。采用分峰拟合的方法,将其分为6个峰,计算得到了各基元反应的动力学参数及其热解特征参数,认为神东煤镜质组和惰质组热解甲烷的生成由煤大分子裂解、缩聚过程中的6种反应所致。通过动力学分析,结合煤大分子的热解规律、热解过程中其它挥发分的逸出特征及相关模型化合物的量子化学计算结果,对热解甲烷生成的6种反应类型进行了具体分析。     

准东高铁煤与稻草秆热解NOx前驱物释放规律研究

氨(NH_3)和氰氢酸(HCN)是燃料热解过程中的主要含氮化合物,也是燃烧过程中重要的NO_x前驱物,因此研究热解过程中HCN/NH_3的释放规律与转化机制,对降低NO_x排放意义重大。借助热重-质谱联用(TG-MS)系统开展实验研究,探讨了准东高铁煤与稻草秆热解过程中NO_x前驱物的释放规律。研究表明:准东高铁煤与稻草秆的热解产物中,NH_3是主要的NO_x前驱物;NH_3与HNCO、HCN与CH_3CN的释放规律趋同;同等实验条件下,稻草秆热解的NO_x前驱物释放量明显高于准东高铁煤的;准东高铁煤与稻草秆混合热解时,当稻草杆掺混质量百分比从10%增加至40%时,NO_x前驱物的释放量呈先减少后增加的趋势,NO_x前驱物释放量最低时的掺混比为30%,说明稻草秆与准东高铁煤共热解时,二者对NO_x前驱物的释放具有一定的协同耦合抑制作用。     

棉秆催化热解的热重分析

利用热重分析技术,分析了棉秆在分子筛、金属氧化物催化条件下的热解过程;比较了不同催化剂对棉秆挥发分热解和灰分产量的影响.研究表明,除纯棉秆外,棉秆催化热解过程均由失水区、活化热解区和消极热解区构成,纯棉秆热解的消极热解区不明显.催化剂加入后,活化热解区挥发分累积转化率减小,而消极热解区挥发分累积转化率显著增大,且消极热解区温度窗口往低温方向转移.催化剂显著促进了木质素的热解,但对纤维素和半纤维素热解的促进作用相对较弱.催化剂的加入使灰分增多,且金属氧化物催化时的灰分产量高于分子筛.Na2CO3催化时灰分主要产生于活化热解区,而MCM-41、ZSM-5、LJSY催化时则主要产生在消极热解区.