基于活化能指标的煤的自然发火期研究

针对中国现行的煤自然发火期确立方法存在的不足，运用热重分析仪器对不同煤样从常温到燃点之间的氧化热解过程进行了实验研究。运用不同动力学机制模型雨数分别对热重分析数据进行了处理和相关性分析，结果表明煤炭氧化热解过程符合一级化学反应动力学机制，据此求出活化能和自然发火期，得出了利用活化能指标可以确定自然发火期的结论。     

淮北矿区煤矸石、煤泥、中煤复配煤热解特性与动力学研究

文章通过热重分析对淮北矿区煤矸石、煤泥、中煤及其复配煤在高纯氮气条件下的热解过程进行了分析;研究不同配比对热解过程的影响,并利用Coats-Redfern积分法对热解过程进行了动力学分析。结果表明:单种煤热解过程的活化能越小,其反应活性越高;复配煤热解反应的活化能均小于单种煤活化能线性叠加的计算结果,证实其热解特性有所改善。     

含油污泥热解动力学研究

采用热重分析仪对含油污泥在氮气气氛下的热解特性进行实验研究,考察了不同操作参数下污泥的热重曲线和微分热重曲线.采用微分法对实验数据进行回归拟合,确定污泥热解机理方程,并求出反应动力学活化能和频率因子.实验结果表明,污泥的有机物热解阶段分为200～450 ℃和450～900 ℃;升温速率对污泥热解影响不明显,升温速率不同时,每个阶段活化能变化不大,热解第二阶段的活化能小于第一阶段的活化能;污泥的干燥程度对热解动力学参数影响较小.     

含油污泥热解动力学研究

采用热重分析仪对含油污泥在氮气气氛下的热解特性进行实验研究,考察了不同操作参数下污泥的热重曲线和微分热重曲线。采用微分法对实验数据进行回归拟合,确定污泥热解机理方程,并求出反应动力学活化能和频率因子。实验结果表明,污泥的有机物热解阶段分为200-450℃和450-900℃;升温速率对污泥热解影响不明显,升温速率不同时,每个阶段活化能变化不大,热解第二阶段的活化能小于第一阶段的活化能;污泥的干燥程度对热解动力学参数影响较小。     

生物质焦与煤混合燃烧特性及动力学分析

利用热重分析天平,采用非等温燃烧的方法对生物质热解产物——生物质焦与两种无烟煤混合试样的燃烧特性及其反应动力学参数进行了实验研究,考察了不同配比的混合试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数,求出了反应的动力学参数活化能Ea和指前因子A.结果表明:活化能和指前因子均随混煤中生物质焦比例的增加而降低,存在动力学补偿效应;煤中掺入生物质焦后,试样燃烧的第一阶段和第二阶段的活化能分别呈现出"U形"曲线和"阶梯形"曲线的规律,且对混合燃料热解过程的作用要优于对固定碳燃烧过程的作用;活化能的计算表明生物质焦的存在有助于改善煤的着火性能,对煤的燃烧有催化促进作用.     

含油污泥与煤共热解特性的研究

采用热重分析方法分别对含油污泥、煤及其混合试样在氩气气氛下的热解特性进行了实验研究.分析了含油污泥、煤及其混合燃料的热解机理,通过对实验数据进行处理计算,确定了其表观活化能、频率因子和质量平均活化能等反应动力学参数.实验结果表明:含油污泥与煤的热解过程分为4个阶段,各阶段的热解反应十分复杂;在混合试样的热解过程中,含油污泥与煤在200～700℃基本保持各自的热解特性,在700℃以上发生热解的协同作用,含油污泥-煤混合燃料热解温度范围增大;各试样热解反应表观活化能计算结果与上述结论吻合;混合试样的质量平均活化能比含油污泥和煤单一组分的都低,含油污泥与煤的混合热解在一定程度上形成了2种组分的互补和促进,获得了一种热解性能更好的燃料.     

煤的氧化和热解反应的动力学研究

用热分析手段研究了不同煤化程度煤的氧化热解反应.结果表明,在空气中,煤在整个氧化热解过程中,可分为水分蒸发、吸氧增重、受热分解、燃烧与燃尽五个阶段.吸氧增重阶段的氧化反应为1级化学反应,受热分解阶段为1.5级的化学反应.求解出不同煤样在不同氧化阶段的平均表观活化能E和lnA的值,分析了煤氧化过程的特点与E和lnA值在不同氧化阶段的规律性,并用作图方法检验了所求氧化动力学参数的正确性.     

福城煤的热解动力学研究

通过热重分析法对福城煤的热失重行为进行研究,并用Coats-Redfern法计算和比较不同升温速率下煤的热解反应活化能、指前因子.结果表明,升温速率对样品最终失重量没有明显影响;最大失重速率峰随升温速率升高向高温偏移;较低升温速率下热解反应受煤的结焦影响较大.福城煤热解可由3个独立的一级反应来表示;随着升温速率的增加,中间阶段活化能降低而第三阶段活化能增加,活化能与指前因子间存在动力学补偿效应.     

中国典型动力煤种热解动力学分析

采用热重分析方法对中国典型动力煤种的热解动力学特性进行了研究,探讨了各煤种热解活化能及热解特征温度变化情况,并对结果进行了分析,得到煤样热解总失重率基本随煤化度的提高而减少,热解特征温度基本随煤化度的提高而增大。对于中等变质程度煤,因其结构中芳烃烷基侧链含量丰富,桥键多的缘故,这些煤样DTG曲线具有最大失重峰。在煤样主反应阶段中等煤有较高的活化能,低和高变质煤的活化能低。     

城市污水污泥热解动力学研究

采用热重分析法对南京市江心洲污水处理厂的污泥进行了热解动力学研究．实验结果表明：干燥污泥的热解在以20℃／min的升温速率从20℃升至800℃的过程中有3个失重速率较高的阶段,以挥发分析出阶段为主．通过Coat s-Redfern指数积分法,求出了这3个阶段的化学反应动力学参数——频率因子A和活化能E,得到污泥的热解动力学方程．     

煤焦还原NO的实验研究

利用高温气固悬浮反应实验台对水泥工业预分解炉中不同煤焦(烟煤和无烟煤)还原NO的反应进行了模拟实验研究,并对还原机理进行了深入的分析.研究结果表明,不同种类的煤焦由于自身物理化学特性的差异,其还原NO的能力有所不同;在生料存在下,生料明显地对煤焦还原NO的反应有正催化作用,大大加速了煤焦还原NO的能力.并且,生料主要是通过CaCO3煅烧分解生成的CaO起主要催化作用的,生料最终的催化作用决定于各氧化物催化作用的相对大小.     

煤低温自燃发火的热效应及热平衡测算法

煤在低温自燃发火过程中的热效应是多种多样的,但主要是煤与氧的化学反应热.通过装煤850kg的大型煤低温自燃发火实验台模拟煤自燃过程,根据实验台测定的温度场变化和传热学理论,推导出计算不同温度时松散煤体低温氧化放热强度的热平衡测算法.通过对不同煤样的自燃发火测试,利用该方法推算出不同的煤在相同温度下的放热强度,为煤自燃特性的定量分析及自燃发火预测提供了理论依据.图1,表1,参8.     

煤尘云最低引燃温度实验研究

 利用HY16429 粉尘云引燃温度实验装置,测定不同煤种不同粒径煤尘云的最低引燃温度,研究挥发分和煤尘粒径2 种因素对煤尘云最低引燃温度的综合影响。结果表明,同一煤种煤尘云最低引燃温度随粒径的减小而降低;当煤尘粒径≥250 μm 时煤尘云出现火星的温度受挥发分含量的影响较小,且不同煤种出现火星的最低温度相近;煤尘粒径较小时煤尘云最低引燃温度随挥发分含量的增大而降低。     

不同自燃倾向性煤的氧化机理对比分析

为分析煤样的自燃发生发展过程以及实验煤样的自燃机理,研究从不同自燃倾向性煤样的氧化机理入手,选取具有不同自燃倾向性的阜生、五阳煤样进行实验,通过热重实验对比分析不同自燃倾向性煤样的特征温度、热失重速率及阶段质量变化率参数,并结合红外光谱实验对低温氧化过程中主要官能团的分布特征及随温度的变化规律进行对比分析。结果表明：不同自燃倾向性煤样的煤氧反应差别主要体现在热重实验的T2 -T3和T4 -T5两个阶段;硫对煤氧反应的影响主要体现为常温下发生氧化释放热,促进小分子化合物的氧化裂解,进而引发自燃;煤自燃特性与原始煤样中官能团的分布特征关系较小,主要由煤分子结构中的侧链体系（桥键、侧链基团及活性官能团）所决定,侧链体系作为直接与芳环骨架连接的煤分子结构,本身具有较高的化学活性,在氧化分解的过程中降低了煤分子结构的稳定性。     

基于活化能计算的煤低温氧化特征与临界点预测

为探究煤自燃过程的反应特征与预测煤自燃临界温度,对5种煤样进行了绝热氧化实验,采用煤样活化能指标在实验不同时间段的变化情况来表征煤低温氧化内在特征。然后运用线性回归性分析模型中线性显著性检验来确定临界温度点Tc。结果表明:实验初期煤样活化能波动范围极大,随着温度升高活化能趋于稳定,在实验后期,各煤样求得的活化能均处于55~70kJ/mol范围内,反映了煤低温氧化反应是由不稳定逐步过渡到相对稳定的过程;Tc与宏观升温速率突变范围相符合,验证了模型的准确性;同时Tc与实验中自热温度达到160℃所需时间t0自发呈线性关系,因此可以用绝热氧化装置测得t0来预测煤自燃临界点。研究成果可以对矿区防灭火和煤炭储运管理工作提供借鉴。     

炼焦配煤中添加铁矿石对焦炭性能的影响

通过在炼焦配煤中添加不同配比的加拿大精矿粉、澳大利亚FMG粉和鄂西高磷铁矿粉炼制铁焦,并对其显微强度、相对密度、气孔率、冷强度、反应性、反应后强度和气化反应开始温度进行分析,探讨配煤中添加铁矿石对焦炭性能的影响。结果表明,在配合煤中添加质量分数为15%的加拿大精矿粉所制得的铁焦在反应性高的情况下,具有合适的反应后强度;金属铁对焦炭气化反应具有正催化作用。     

无烟煤对高炉喷吹用混合煤燃烧性的影响

采用非等温热重分析法研究了5种单种煤及9种混合煤的燃烧特性,根据TG-DTG曲线得出各试验煤样的着火温度、燃尽温度、最大燃烧速率和平均燃烧速率,并进一步计算出其燃烧特性指数。探讨了不同无烟煤对高炉喷吹用混合煤燃烧性的影响,并对不同粒度区间的混合煤燃烧性进行了研究。结果表明,混合煤的燃烧性与配入单种煤的燃烧性相关,同时也受其可磨性的影响,当配入无烟煤的燃烧性能相近时,无烟煤对混合煤燃烧性的影响主要取决于无烟煤的可磨性。     

应用自然发火实验研究煤的自燃倾向性指标

以３种不同变质程度煤样的自然发火实验为基础，通过对表征煤自燃特性参数的测算，分析了它们与煤自燃倾向性的关系，并提出用临界温度、煤耗氧速度、ＣＯ产生率和氧转化为ＣＯ的百分率作为鉴定煤自燃倾向性的指标，是有一定参考价值的。     

COREX用煤成焦的高温性能研究

通过观察COREX块煤在成焦过程中所形成的不同煤焦的微观结构及形貌，分析了COREX所用两种煤成焦结构及性能的特点.借鉴高炉焦炭反应性及反应后强度的定义，提出以MCRI和MCSR来表示煤焦的反应性及反应后强度，并给出其物理意义.MCRI与MCSR主要是由煤焦显微结构的组成决定的.针对COREX所用的两种煤，对1100℃下不同成焦时间的煤焦反应性及反应后强度与微观结构进行多元线性回归，建立了预测COREX用煤成焦时煤焦热态性能的公式.由此推算了两种煤在600，800及1000℃条件下不同成焦时间的煤焦反应性及反应后强度，与实测值比较吻合.