纳米铁粉燃烧特性研究

通过对粒径为50,100,500和20×10~3nm铁粉的比表面积实验(BET法)、燃烧热值实验和热分析实验,得到不同粒径铁粉的表面微观结构、燃烧热值和失重曲线,分析粒径对比表面积、燃烧热值的影响,研究不同粒径铁粉在10,20,30和40 K/min升温速率下的燃烧特性参数和动力学参数.结果表明:粒径减小,铁粉比表面积和燃烧热值均增大,当粒径为50 nm时,燃烧热值最高,其值为6 792.1 J/g.粒径增大,着火点温度、最高燃烧速率对应温度、燃尽温度升高,燃尽时间延长;升温速率增大,相同粒径铁粉的着火温度、最大燃烧速率对应的温度和燃尽温度升高,纳米铁粉的最大燃烧速率增大,而微米铁粉的最大燃烧速率减小.随着粒径和升温速率的增大,活化能和指前因子都增大且存在互补偿效应.     

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.     

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。     

胜利油田含油污泥的燃烧特性分析

依据胜利油田含油污泥的自身性质,以含油污泥的热重试验为基础,对比分析了含油污泥燃烧与热解的热重曲线,采用热重-微商热重(TG-DTG)法确定了不同升温速率条件下的着火温度和燃尽温度,利用Coats-Redfern积分法求解含油污泥的指前因子和表观活化能,并进一步分析升温速率对含油污泥燃烧特性的影响.结果表明:随着升温速率增加,燃烧速率、着火温度和燃尽温度不断提高,含油污泥的指前因子和表观活化能有所增大.     

城市污泥燃烧特性的实验研究

在热重分析仪上进行了城市污泥的燃烧实验,研究了在不同的加热速率（10℃/min、20℃/min、30℃/min）和不同的粒径（60-80目、80-100目和>120目）的条件下的污泥燃烧特性,并求取了反应动力学参数。发现污泥的燃烧过程可以当成由三部分组成：水分的蒸发、挥发分逸出及燃烧、挥发分燃尽及固定碳燃烧,加热速率及粒径大小均会影响反应动力学参数,但前者的影响并不明显,后者的减小会使反应活化能降低。     

生物质与煤的混合燃烧实验研究

为了解生物质和煤的混燃特性,利用热天平对生物质、煤及其混合试样进行了热重实验研究,考察各试样的着火温度、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,并对实验数据进行了分析处理,求出了反应的动力学参数活化能E和频率因子A.结果表明,同烟煤比较,生物质有较低的燃烧特征温度和较快的燃烧速率;在烟煤中加入生物质共燃后,着火燃烧提前,同时可以获得更好的燃尽特性.     

煤粉压力燃烧特性及动力学分析

利用加压热重分析天平,采用非等温燃烧方法对国内某钢铁厂高炉典型喷吹煤粉的燃烧特性及反应动力学参数进行了实验研究。研究了在0.1,1.1,2.1,3.1,4.1 MPa压力等级下试样煤粉的着火温度、最大燃烧速率温度、燃尽温度、综合燃烧特性指数(S)、最大燃烧速率等燃烧特征参数,计算了煤粉燃烧过程的活化能(E)和指前因子(A)。结果表明,北区煤粉在压力等级由0.1 MPa升至4.1 MPa的燃烧过程中,着火点温度最多下降了85.7K,失重峰值温度最多提前了249.3K,燃尽温度最多下降了375K,最大燃烧速率最多提升了10倍,燃烧特性指数最大为常压下的33.6倍;两段热解活化能和指前因子的对数值之间存在动力学补偿效应;煤粉的反应控制条件及燃烧方式转变的临界压力为3.1MPa。     

生物质裂解焦油的燃烧特性及动力学模型

采用热重分析法对生物质裂解焦油的燃烧过程进行了研究 ,探讨了生物质油的燃烧特性及升温速率对燃烧温度的影响 ,并根据微分热重曲线 ,建立动力学模型 ,计算燃烧反应的动力学参数。结果表明 ,生物质油的燃烧过程可分成 3段 ,其动力学模型可用 3个一级反应表示     

低温燃烧法合成纳米二氧化钛粉体研究

采用一种简便、快速、低温的溶胶凝胶自蔓延燃烧法制备了纳米TiO2粉体颗粒.从柠檬酸络合反应的机理阐释了纳米TiO2粒子的形成过程.通过热综合分析、X射线衍射和透射电镜分析探讨了金属离子与柠檬酸的摩尔比和溶液杂质离子的存在对TiO2粉体颗粒物相组成及粉末晶粒尺寸大小的影响.本实验制备了粒径为40～90 nm分散性较好的球形状TiO2纳米颗粒.X射线衍射结果表明,当摩尔比为0.5时,自燃合成产物中金红石相的质量分数达到91%.     

用TG-DTG-DSC研究生物质的燃烧特性

利用TG-DTG-DSC(热重-微分热重-差示扫描量热法)热分析联用技术,对生物质稻杆(DG)、麦杆(MG)和油菜杆(YCG)分别在10℃/min,20℃/min和40℃/min升温速率条件下的燃烧动力学特性进行了研究.考察了其着火温度、最大失重速率和燃尽温度等燃烧特征参数,计算了综合燃烧特性指数和燃烧动力学参数.结果表明:随着升温速率由10℃/min增加到40℃/min,其最大失重速率和最大失热量分别增加了3倍和1.5倍左右,综合燃烧特性指数增加了13～16倍,活化能在其不同燃烧区段相差5～30kJ/mol.     

基于F-K理论的抛光铝粉自燃特性及自燃临界条件

采用网篮试验研究抛光铝粉自燃特性、自燃临界条件及氧化过程中温度时空分布规律.根据Frank-Kamenetskii(F-K)理论,分别采用差分法和交叉点温度法对试验数据进行分析,计算氧化反应动力学参数并对试验结果进行外推,预测工业现场堆积尺度下的最小自燃临界温度.研究结果表明:抛光铝粉的氧化进程符合Arrhenius动力学机制,反应活化能为105.4kJ/mol;在试验室小尺寸网篮堆积状态下,铝粉的临界温度为215.5℃;当堆积尺度增大到工业现场集尘桶大小时,其值大幅下降至129℃.研究结果可为铝粉生产、储存和运输过程中自燃灾害的预防和控制提供理论参考.     

运行参数对微型内燃机微燃烧特性影响机理分析

微型内燃机微燃烧过程对当量比和转速变化非常敏感,采用层流有限速率模型和甲醇氧化反应机理对其预混层流微燃烧过程开展仿真研究,探讨当量比和转速对微燃烧特性的影响规律及临界运行参数。在此基础上,提出采用热着火理论和化学反应动力学理论探索当量比对微燃烧特性的影响机理。结果表明仿真与实验比较吻合。当量比从0.6增加到1.1时,燃烧速率增加,压力和温度增加,压力最高值增加约1.5E+6Pa,温度最大值增加约1 300K,此后随当量比增加,燃烧速率减小,压力和温度减小。研究还进一步揭示了当量比影响微燃烧特性的机理:稀燃区当量比主要通过温度变化来影响微燃烧特性,随当量比增加,燃料浓度增加,燃烧释放的总热量增加,所以温度和压力增加,燃烧速率增加;浓燃区当量比主要通过氧气量变化来影响微燃烧特性,当量比越大,氧气量越不足,基元反应速率越小,所以燃烧速率越小,温度和压力越低。转速越高,燃烧时间越短,燃烧越不充分,所以温度、压力越低。受微燃烧相对热损大、驻留时间短的特征影响,微型发动机实现完全燃烧的运行区域较窄,其实现完全燃烧的稀燃极限约0.9,最高转速约6 000r/min。这在设计微型内燃机时值得关注。     

煤粉燃烧动力学参数的试验

在研究煤粉动力学参数时,采用的方法主要有以下几种热重分析、DTFS和小型热模试验。采用自制的气固反应动力学试验装置,通过气体成分的连续检测,对几种煤粉的反应动力学过程进行了试验研究,并通过数学计算,确定了煤粉燃烧过程的一些动力学参数,如燃烧速率、颗粒表面温度,反应活化能和指前因子。除无烟煤之外,本文还选择烟煤进行了尝试性试验。所得结果,对工业流化床反应器的设计有一定的指导意义。     

煤低温氧化动力学参数与粒度关系实验研究

探讨煤样粒度与表征煤氧化速度的活化能、指前因子的关系,了解粒度对煤的氧化反应速率等自然参数的影响,通过不同粒度东滩煤样的程序升温实验,测定了其不同温度下在空气中的耗氧速度。利用回归分析计算出反应的指前因子及活化能,并进行了分析。研究发现,随粒度降低,煤样氧化的活化能和指前因子均增加,并且在3mm处出现了突跃现象。说明煤的自燃性取决于粒度小于3mm颗粒的比例,而不是其平均粒度。     

粒度对纳米氧化锌与硫酸氢钠溶液反应动力学的影响

以纳米氧化锌与硫酸氢钠溶液的反应为模型体系,研究了反应物粒度对动力学参数的影响规律。结果表明:反应物的粒度对反应的速率常数、反应级数、表观活化能和指前因子均有较大的影响;随着反应物粒径的减小,速率常数增大,反应级数增大,表观活化能减小,指前因子减小,并且表观活化能与反应物粒径的倒数呈线性关系。     

Na2Cr2O7和NaClO4对水泥窑用煤燃烧特性的影响

以煤的着火点、燃尽点、燃烧烈度、平均放热强度和发热量为评价指标,利用TG-DSC分析添加剂Na2Cr2O7和NaClO4对水泥窑用煤燃烧特性的影响.结果表明,两类燃煤添加剂均能改变水泥窑用煤的燃烧特性.两类添加剂的加入降低了水泥窑用煤燃烧的着火点和燃尽点,使其能够在较低的温度下进行燃烧,提高煤的燃烧性和燃尽性,同时降低了煤的燃烧烈度,使煤的燃烧更加平稳,有利于煤在水泥窑内的燃烧;Na2Cr2O7和NaClO4均能使煤的发热量增加,且加快煤粉热量的释放,促进了煤的完全燃烧.     

生物质燃烧特性与动力学分析

为丰富农林业生物质利用方式,通过热重分析法研究生物质在不同条件下的燃烧特性及其动力学特性。研究表明,不同生物质燃烧特性明显不同。稻壳经不同温度水洗后综合燃烧特性指数增加,最大燃烧速率提高6.0~7.6 %/min,燃烧活化能高于原样,且在一定范围内水洗温度越高,焦炭燃烧阶段活化能越小;提高升温速率,生物质的着火温度、燃尽温度、残余率、最大燃烧速率及综合燃烧特性指数提高;生物质的燃烧反应遵循一级反应动力学模型,相关系数达0.955以上,挥发分析出燃烧阶段活化能均大于焦炭燃烧阶段。该实验结果可为生物质在火力发电行业应用提供参考。