气氛对煤热解过程中气相产物释放的影响

利用固定床热解装置对西部弱还原性宁夏灵武煤(LW煤)及对比煤样山西平朔煤(PS煤)进行研究,考察了以N2、N2(80%)/CO2(20%)以及N2(98%)/O2(2%)(体积分数)为热解气氛时,热解气相产物的生成规律。实验结果表明,相同气氛下,LW煤受热分解生成的H2、CO和CO2的累积产率均比PS煤高,而CH4的累积产率比PS煤低。相对于N2气氛,在200~600℃范围内,CO2气氛中LW煤的H2累积产率降低,CH4的累积产率增加,PS煤CH4的累积产率显著下降;O2气氛降低了两种煤的初始热解温度,改变了气相产物的组成,从而使气相产物累积产率均大幅度增加。气氛对煤热解活性的影响与其还原程度有关,CO2对PS煤的影响作用明显,对LW煤的影响较小;而O2对弱还原性LW煤具有更强的影响作用。为我国西部弱还原性煤炭资源的综合利用提供基础理论依据。     

煤燃烧过程中吡啶型氮迁徙规律的实验研究

为了解煤燃烧过程中NOx的生成机理,选用纯净杂环化合物吡啶作为煤中氮元素有机形态的模型化合物,对其热解及氧化规律进行实验研究.红外光谱仪分析结果表明:吡啶杂环在750℃时开始裂解;在850℃时腈类物质生成量最大;高温下含氮产物几乎全部以HCN的形式存在;N2O主要由腈类物质转化而成;从氧气的摩尔比等于6 0开始,随着氧气量的增加,N2O的生成量急剧增加.在缺氧状态下,高浓度CO造成的还原气氛使NOx生成受到很大程度的抑制.当温度高于850℃时,N2O向NO、NO2转化,当温度大于1000℃时,N2O全部转变为NO、NO2.NO、NO2主要由HCN裂解转化而成.     

O2/CO2气氛下燃煤过程中NOx排放特性实验研究

利用沉降炉在O2/CO2和O2/N2气氛下对煤粉燃烧过程中NOx排放特性进行实验,研究了不同停留时间、燃料/氧化学当量比、温度等因素对燃煤过程中NOx的排放特性的影响,并对2种燃烧方式下NOx的排放特性进行对比.结果表明:在O2/CO2气氛下NOx的生成量远远低于空气气氛下NOx的生成量,其主要原因是在O2/CO2气氛中高CO2质量浓度导致气氛中生成较高含量的CO,从而在未燃烧碳表面发生NO/CO/Char的反应,促进了NO还原为N2;O2/CO2气氛中没有N2,避免了热力型NOx和快速型NOx的生成;约80%的再循环烟气致使NOx的停留时间大为增加,即延长了NOx的还原反应时间,从而降低了NOx的排放.     

煤加压低温热解制取焦油和煤气特性

为了提高煤在分级转化中的高效洁净利用,建立了煤加压热解实验系统.以陕西黑龙沟煤为对象,研究了不同温度(500~700℃)、压力(0.1~0.5 MPa)、气氛(N2与煤气)、粒径(0~3mm与0~6 mm)对低温热解焦油、煤气产率和品质的影响规律.结果表明,随着温度升高,焦油产率先增加后减小,在温度为600℃时达到最高,煤气产率逐渐增加.随着压力的增加,焦油产率在N2气氛下降低,煤气气氛下升高;而热解煤气产率在N2气氛下升高,煤气气氛下降低;大颗粒煤热解焦油产率高于小颗粒煤的热解产率,但当压力达到0.5 MPa时,热解焦油与煤气产率几乎不受粒径影响.升高压力虽降低了热解煤气中CO与H2的含量,但促进更多轻质碳氢化合物(如CO2,CH4,C2H4,C2H6)的析出,因此提高了热解煤气热值,同时煤焦油品质也因焦油中苯、甲苯、苯酚及萘的实际收率增加而提高.     

甲苯在不同背景气氛下的介质阻挡放电降解行为研究

采用线板式介质阻挡放电对甲苯进行降解,研究不同背景气氛(不同配比的N2/Ar和N2/O2)下甲苯的降解行为.研究发现,当氮气中加入氩气时,随着N2/Ar中Ar含量的增加,甲苯的降解率迅速升高,而且所需的电场强度大大降低.当背景气体为氩气(含微量氧)时,输入电压仅为4 kV,甲苯的降解率就可达98.1%.在N2/Ar中甲苯一部分转化为CO和CO2,其他为一些副产物,如HCN,CH4,C2H6,C12H26等.在N2/O2气氛下,氧的体积分数为2%左右时甲苯的降解效率最高,甲苯几乎完全被氧化为CO和CO2,副产物仅为O3.     

空气和O2/CO2气氛下煤粉着火特性试验研究

利用金属网反应器研究了大同烟煤在空气气氛和O2/CO2气氛不同氧气体积分数下的着火特性,并利用热重分析仪分析了2种气氛下煤焦的反应性.试验发现:在相同氧气体积分数下,O2/CO2气氛的煤粉着火温度较O2/N2气氛的高,O2/CO2(φO2=21%,φCO2=79%)气氛下大同烟煤着火温度较空气气氛提高了35.7℃,在O2/CO2气氛下出现着火延迟;在O2/CO2气氛下φO2=30%时,大同烟煤与空气气氛具有比较接近的着火温度;在N2和CO2气氛下制得的煤焦,在相同氧气体积分数2种气氛下的表观活化能差异明显,煤焦反应性是影响煤粉着火温度在O2/CO2气氛下出现延迟的重要原因.     

O_2/CO_2气氛下NO_x前驱物的转化机理

从化学反应动力学角度,基于实验数据选择了最佳基元反应模型,采用CHEMKIN软件包研究了O2/CO2气氛及空气气氛下甲烷火焰中NOx前驱物的转化机理,探讨了多种影响因素对NOx前驱物转化过程的影响规律,比较了2种气氛下NOx前驱物转化机理的异同,考察了重要基元反应在2种气氛下生成率的区别以及高体积分数CO2气氛对主要基元反应的影响,得到了不同气氛下NOx前驱物的转化历程,从微观反应动力学的角度解释了2种气氛下NOx前驱物转化行为的差异.结果表明NOx前驱物HCN和NH3在2种气氛下的反应历程是不相同的.其中:O2/CO2气氛富燃条件下NOx前驱物的主要转化历程为HCN→NCO→N2O→N2,NH3→NH2→N2;O2/CO2气氛贫燃条件下NOx前驱物的主要反应历程为HCN→NCO→N2O→N2,NH3→NH2→NNH→N2.     

O2/CO2气氛下燃煤过程中SO2排放特性实验

通过沉降炉对O2/CO2气氛和空气气氛下煤粉燃烧过程中SO2排放特性进行实验,结果表明,随燃料/氧化学当量比的增加,烟气中SO2浓度升高,单位煤生成SO2的量随燃料/氧化学当量比的增加而减少.在实验条件下,不加石灰石时,气氛和温度对SO2的生成无明显影响,SO2的生成量只与煤中含硫量以及煤的种类有关.当煤中加入石灰石后,O2/CO2气氛下SO2的排放量远小于空气气氛下,这主要是因为石灰石在O2/CO2气氛下取得的脱硫效率大大高于空气气氛下的脱硫效率.     

O2/CO2气氛下CH4火焰温度特性的实验研究

对O2/CO2燃烧方式下反应器内CH4火焰的温度特性进行了研究，结果表明：在还原性气氛下，初始CO2浓度的升高对CH4火焰高温区的影响是消极的，在完全燃烧和氧化性气氛下，初始CO2浓度的存在对CH4火焰温度分布的影响则比较复杂，存在一个初始CO2浓度临界点，在此临界点前后，CO2浓度对CH4火焰的温度水平分别有着不同的影响；同时在高浓度的CO2气氛下，整个火焰的温度分布趋于平均化。     

燃煤流化床中CaO催化还原N2O机理研究

应用热失重与傅立叶红外光谱联用仪研究了CaO在流化床燃煤气氛下对N2O的分解还原机理。实验结果表明CaO的催化作用使N2O浓度降低的初始温度由1150K降低至1050K;在CO的作用下N2O降低的初始温度由1050K降低至1000K。对实际流化床燃煤过程中CaO的作用分析认为,CaO对N2O的催化分解能力与煤的含硫量密切相关;它与HCN的气固反应减少了产生N2O的来源以及CaO对N2O的多相催化反应是降低N2O的主要原因之一。