石油焦与油页岩混合燃料流化床燃烧污染物排放特性

将石油焦和油页岩以不同比例混合的混合燃料在1 MW CFB试验台上进行燃烧试验,并对烟气污染物排放数据进行分析。结果表明,通过在硫含量(质量分数)超过6%的石油焦中掺混一定比例的油页岩,可以使混合燃料中的硫含量降低到3%以下,这种混合燃料可以作为CFB锅炉的燃料;采用合理的钙、硫摩尔比和锅炉床层温度,完全可以使混合燃料烟气污染物的排放质量浓度满足国家环保规范要求。     

茂名油页岩燃烧特性及其大型CFB锅炉设计分析

为了有效地利用劣质燃料油页岩,采用ZRY-2P综合热分析仪对茂名油页岩进行热重试验,利用热重试验数据分析了油页岩的燃烧特性,并对燃烧特性曲线进行了分析.结果表明,油页岩燃烧分为低温段和高温段,低温段挥发分的燃烧为后期高温段固定碳的前期燃烧提供了热量,试样S3的综合燃烧性能最好;试样S1的热重曲线变化异常陡峭,所有试样的微商热重曲线均呈现出挥发分燃烧和固定碳燃烧的2个峰.在此基础上,对大型油页岩循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉的设计进行了分析,同时提出掺烧石油焦的大型油页岩CFB锅炉的设计新方案并对其优势进行了分析.     

油页岩半焦与玉米秸秆混合燃烧特性研究

在空气气氛下利用TGA/DSC1型同步热分析仪进行了桦甸油页岩半焦与玉米秸秆的混烧实验。研究了升温速率和质量比对燃烧特性参数的影响;并与单一油页岩半焦的燃烧特性进行比较。结果表明:混合样品的挥发分初析温度和着火温度远低于油页岩半焦,但略高于玉米秸秆;随着升温速率的提高,混合样品挥发分初析温度和着火温度逐渐提高。升温速率一定时,随着玉米秸秆质量比增大,燃烧过程呈现向低温区迁移的趋势;并且低温段曲线峰值高,挥发分释放剧烈,改善了混合物燃烧特性。玉米秸秆质量比大于10%时,混合样品的各项燃烧特性指标也增大。采用相互影响指数RMS和MR值评价混烧过程的相互影响,研究表明相互影响作用主要发生在第二、第三和第四阶段,第二、第三阶段为有利影响,第四阶段为不利影响。当半焦与玉米秸秆质量比为7:3时,其相互影响最大且均为有利影响。应用KAS模型,分析了混合物燃烧动力学,结果表明,随着反应进行,活化能总体呈上升趋势,与TG-DTG曲线变化规律一致。研究结果可以为油页岩半焦与玉米秸秆的高效燃烧提供参考。     

中国油页岩粉尘爆炸特性实验研究

为掌握中国油页岩粉尘爆炸特性,利用标准测试装置对国内4个主要矿区的油页岩样品进行了粉尘着火敏感度及爆炸猛度实验研究,并和煤粉尘的爆炸特性进行了对比分析.结果表明,粉尘层最低着火温度为240~280℃,粉尘云最低着火温度为440~560℃,与烟煤热引燃敏感性近似;油页岩粉尘云最小点火能为0.2~16 J,分布范围较宽,其大小与样品挥发分含量负相关;粉尘爆炸下限为200~225 g/m3,高于烟煤;爆炸猛度在300~2 500 g/m3质量浓度范围内表现先增后减的趋势,最大值为烟煤的2/3.研究结果对了解中国油页岩粉尘爆炸危险性、选择工艺防爆方法具有参考价值.     

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。     

劣质混煤的热解与燃烧特性

利用热重法研究了洗选煤矸石与洗中煤混合而成的劣质混煤的热解与燃烧特性,获得了着火温度、燃尽温度、综合燃烧特性指数、燃尽指数等特征参数,通过动力学分析得到了活化能与频率因子等参数。研究结果对优化循环流化床锅炉的运行、节约燃料减少污染排放具有重要意义。     

基于TG-FTIR的印染污泥与烟煤掺烧特性研究

采用热重红外联用仪研究了印染污泥与烟煤的掺混燃烧过程.结果表明:污泥燃烧存在3个主要阶段,分别对应于150~350℃区间纤维类挥发分的析出和燃烧、350~500℃区间细菌蛋白质等高分子有机质的燃烧以及500℃后无机染料矿物质的煅烧;烟煤中掺入印染污泥可提高着火特性,30%掺混时可降低着火点约20℃,同时综合燃烧特性指数下降;印染污泥燃烧初期活化能仅为70 k J/mol,燃烧后期活化能升至130~160 k J/mol;随烟煤中污泥添加量的增加,混合物初始阶段的活化能减小而后续燃烧阶段的活化能增大.综合分析发现,当污泥量低于20%时,对整体燃烧特性的影响较小.热重红外曲线表明:污泥与烟煤混合后,矿物质之间通过反应对污染物的行程产生影响;污泥灰分中的碱性氧化物以及起固硫催化作用的Fe_2O_3有利于将混合物中的硫固定在灰渣中;NO_x主要来源于燃料型NO_x的释放;由于污泥易于脱挥,析出小分子的可燃气体形成还原性气氛,有利于降低混合物燃烧前期NOx的生成.     

石油焦燃烧过程中影响多环芳烃生成的因素分析

利用管式炉层燃方式研究了燃烧温度、气氛等不同条件对高硫石油焦燃烧过程中多环芳烃(PAHs)生成及其分布的影响,探讨了石油焦特性对生成PAHs种类的影响。研究结果表明,石油焦在空气中燃烧PAHs的生成总量随着实验温度(600～900℃)的升高先增加后降低,在700℃时达到最大值。石油焦在氮气中热解时,PAHs生成规律也是随温度升高先增加后降低,在800℃时达到最大释放值。不同反应温度和气氛下释放的PAHs均以低环芳烃为主。相同燃烧条件下,随着石油焦挥发分质量分数的增加,PAHs生成量总体呈现增加趋势;石油焦中硫元素质量分数的增加会使PAHs生成量减少;随着石油焦中碳元素质量分数的增加,PAHs生成量呈现先降低再增加的变化趋势。     

高浓度煤粉着火阶段燃烧特性的试验研究

在滴管处对烟煤粉气流着火阶段燃烧特性进行了试验研究，研究表明，高浓度煤粉的着火是挥发分燃烧的均相着火，初期挥发分相燃烧生成ＣＯ，当煤粉浓度降低时，着火方式由均相着火经联合着火向非元相着火过渡，此外还对煤粉粒径的影响进行了研究。     

煤与生物质掺混燃烧特性

为实现能源高效清洁利用,利用热重分析法分别研究不同煤(兰炭、大同无烟煤)和生物质(稻壳、烟梗和玉米芯)以及二者混燃性能,分析生物质掺混种类、水洗预处理、掺混比例和升温速率对煤与生物质掺烧的着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性以及动力学特性的影响。结果表明:相比于煤单独燃烧,生物质与煤掺烧的着火温度和燃尽温度降低,煤的燃烧性能有所改善;预处理使燃烧曲线向高温区偏移,碱金属元素对燃料热解燃烧存在催化作用;随着稻壳掺混比例的提高,煤与生物质掺烧特性得到进一步提升,混合燃料反应活化能降低;提高升温速率,兰炭与稻壳燃烧曲线向高温区移动,综合燃烧特性指数增大,混合燃料反应活化能进一步减小;30%稻壳和70%兰炭混合燃料在升温速率20℃/min下燃烧产生协同效应。实验结果为煤和生物质在火力发电行业的应用提供参考和理论依据。