煤炭自燃生成标志气体的红外光谱分析

针对煤自燃氧化过程中生成的生产物能够判断煤自燃的反应过程和机理以及在不同温度下生成的标志性气体可以判断煤自燃的严重程度的问题,采用红外光谱手段对神东矿区6个煤矿不同层位和不同工作面的12个煤样进行了研究。研究结果表明,煤氧化燃烧过程是分阶段进行的,分为失水阶段、氧化阶段、着火燃烧阶段。各阶段的标志气体不一样：失水阶段以H2O吸收峰为主、氧化阶段C2H4、CH4出现显现峰、着火燃烧阶段出现C2H4、CH4强峰。确定煤样在不同温度下生成标志气体的规律,对预测煤的自燃发火具有重要的理论和实际意义。     

煤矸石与聚丙烯的混燃特性研究

为改善煤矸石不易燃、同时解决聚丙烯作为生活垃圾难降解的问题,将两者进行混合燃烧并对两者的混燃特性进行了研究;并将不同比例的煤矸石样品与聚丙烯样品进行混合,利用热重分析仪对混合样品的燃烧特性、利用管式炉对混合样品的烟气特性进行实验分析。结果表明:煤矸石的失重率远小于聚丙烯;混合燃烧存在两个阶段,第一个阶段是聚丙烯燃烧,第二个阶段是煤矸石与聚丙烯混合燃烧;着火温度随着聚丙烯比例的增加而降低;煤矸石燃烧所需要的活化能约为聚丙烯的两倍;煤矸石和聚丙烯混合燃料比单一材料燃料更容易燃烧;混烧时随着温度的升高,SO2排放量先增大后减小,即低温时聚丙烯可以促进煤矸石中硫转化为SO2析出,高温时可以抑制SO2析出。     

贵州高砷煤矸石高温氧化及浸出污染特征研究

贵州兴仁高砷煤矿区堆积了大量煤矸石,煤矸石的自燃及自燃后降雨淋滤将释放出大量有害物质.本文就兴仁高砷矸石在高温绝热条件下的氧化特征及氧化残渣的浸出污染特征进行了研究,对矸石在100℃,300℃,500℃,700℃,1 000℃不同温度下的氧化燃烧烧失特性、残渣的表面形貌特征、残渣浸出液pH,Eh,EC及As,Fe,Cd,SO2-4等离子浓度特征进行了研究.结果表明,煤矸石在不同温度下的氧化燃烧特性差异极大:温度越高,矸石烧失量越大;温度高于500℃时,煤矸石所含黄铁矿中硫主要被氧化生成硫的气态产物;氧化残渣浸出液中As的浓度是随矸石氧化温度的升高而增加的,1 000℃的高温氧化残渣浸出液中As的浓度高达88.58μg/L.在高砷煤矿区,防止矸石自燃对于保护矿区空气、水体及土壤免受污染均具有重要意义.     

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.     

金刚煤矿矸石山煤矸石自燃机理分析

通过对金刚煤矿矸石山各类煤矸石样的H2O2氧化升温速率实验、实气氧化升温速率实验研究和对矸石山各类煤矸石各种形态硫的定量分析,以探索金刚煤矿矸石山煤矸石的自燃发火机理,从分析可见金刚煤矿矸石山煤矸石中硫铁矿含量很高,而硫铁矿中FeS2被空气中的氧气氧化并释放出大量的热量。热量不断积累、蓄热,当热量蓄累到一定温度时,煤矸石中的挥发分析出并着火燃烧,从而导致矸石山煤矸石的自然。     

煤升温氧化过程特征的热重分析

用热重方式进行了煤在常规条件下的热重实验,分别用TG/DTG曲线描述了煤燃烧的整个过程,分析了煤升温氧化过程的特征参数,得到了各种煤的着火温度等特征温度.结果表明,煤样的特征温度与挥发分存在一定的规律性,特征温度下的失重值受挥发分的影响,着火温度随挥发分增加呈线性下降.     

射流温度对高温气体射流控制压缩着火的影响

为了解决柴油预混合压燃着火相位的控制难题,采用高温气体射流控制压缩着火(jet controlled compression ignition,JCCI)的方法,其通过射流喷入一定量的高温气体来触发缸内处于着火临界状态的预混合气自燃,从而实现着火相位的有效控制。采用三维CFD耦合简化化学反应机理的方法,研究高温气体JCCI方式的着火和燃烧过程,分析射流温度分别为700,800,900和1 000 K时对其燃烧和排放特性的影响。研究结果表明:在上止点附近射流喷入高温气体能触发缸内预混合气多点自燃;随着射流温度提高,高温反应始点前移,放热峰值升高;CA50前移,燃烧持续期缩短;此外,NOx排放逐渐增加,CO排放逐渐减少,soot排放量几乎为零。     

煤矸石山自燃与链式爆炸的机理研究

本文研究了煤矸石山自燃与链式爆炸的反映机理,并从链的引发、链的传递、链的终止三个方面分别研究了氢气爆炸的链分支反应、甲烷爆炸的链分支反应、一氧化碳爆炸的链分支反应、水煤气-空气混合气体爆炸的链分支反应等,并的得到了煤矸石山自燃与链式爆炸的基本假说;本文还以温度和煤矸石山燃烧的烟气组合做实验来研究煤矸石山的爆炸机理.     

城市生活垃圾可燃成分燃烧特性热重分析

通过热重分析仪研究城市生活垃圾单组分试样以及混合试样的燃烧特性,分别确定各试样的着火温度、燃尽温度及综合燃烧特性指数,并通过燃烧动力学分析得到各试样的活化能.垃圾在燃烧过程中表现为热解小分子气体的燃烧过程和剩余的固定碳燃烧过程.纸、织物燃烧猛烈,但持续时间短,塑料燃烧持续时间最长,最耐烧.尽管峰值有一些改变,各单一成分的燃烧特性在混合试样的燃烧特性曲线上均有所体现.     

废塑料热失重特性研究

为了利用高炉喷吹技术处理我国度塑料的可行性，采用热失重(TG)技术对北京市生活垃圾中混合废塑料的燃烧特性进行研究，主要考察废塑料的着火特性与失重特征参数，并将废塑料燃烧特性与煤粉的燃烧特性进行了对比研究。     

热分析法研究CuSO_4·5H_2O结构

利用热分析法(TG/DSC)研究五水硫酸铜(CuSO_4·5H_2O)的热分解过程,并对其脱水机理及硫酸铜(CuSO_4)在高温下分解机理进行探索.研究表明,在升温速率为1℃/min时,CuSO_4·5H_2O的脱水过程为,在75℃失去2个结晶水,在100℃又失去2个结晶水,在215℃失去最后1个结晶水.CuSO_4分解为,CuSO_4在700℃分解生成氧化铜(CuO)和三氧化硫(SO_3),理论失重率为32.0%,实际失重率为31.0%;CuO在810℃进一步分解生成氧化亚铜(Cu_2O)和氧气(O_2),理论失重率为3.2%,实际失重率为3.2%,理论计算与实际测量值基本吻合.用X-射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)对CuSO_4·5H_2O分解产物进行分析,表征结果与热分析结果相一致,进一步验证了热分析方法的可靠性.     

含油污泥热解和燃烧的反应过程

热解与燃烧是两种有前景的含油污泥处理技术.利用热重-Fourier变换红外光谱仪对含油污泥的热解与燃烧过程进行了研究.结果表明,两反应过程均经历了干燥脱气、轻质油分反应、重质油分反应、半焦反应以及矿物质反应共5个阶段.由于O2的存在,燃烧过程的失重率大于热解过程,且以轻质油分反应阶段的失重差异最为显著.热解与燃烧过程的主要气体产物分别为HCS与CO2,气体产物的析出特性在低于600℃时差异明显.含油污泥的热解与燃烧在反应过程上较为相似,反应产物上则有明显差异.     

短链醇酯与柴油混合燃料燃烧过程分析

为了解短链醇酯混合燃料的燃烧特性,在柴油机上燃用不同比例乙醇-碳酸二甲酯(DMC)-柴油多元混合含氧燃料,并运用Chemkin软件模拟缸内燃烧氧化动力学性质,探究含氧官能团对燃烧过程影响的机理.结果表明:由于短链醇酯燃料具有较高的汽化焓及较低的十六烷值,延缓了混合燃料的着火过程,故随混合燃料中乙醇和DMC掺混比例的增加,缸压曲线不断后移,压力峰值逐步降低;但由于着火延迟期内形成的可燃混合气量增多,使放热率峰值逐步上升.反应动力学结果显示:低温区活性自由基·OH主要由正庚烷(柴油替代物)脱氢生成,乙醇和DMC的加入能争夺低温反应区内的·OH,使反应活性较强的·OH转化为活泼性稍差的H_2O_2,抑制了整个燃烧过程,使着火延迟期变长;在高温阶段,乙醇分子中C—C和C—O键的断裂优于C—H和O—H键,而DMC主要发生C—O的裂解,C=O键因键能更高未断裂.     

高温贫氧下不同温度阶段煤体自燃指标气体测试

为了研究高温贫氧条件对煤自燃指标气体释放的影响,利用西安科技大学自主研发的高温氧化燃烧特性测试装置,测试30～500℃过程中煤自燃气体变化规律,通过使用指标气体的增长率分析法,并参考热分析实验温度区间划分准则,得出5个特征温度点,以此作为划分煤样常温至高温不同氧化阶段的依据,分为4个阶段:分别是临界温度阶段,干裂-活性-增速温度阶段,增速-燃点温度阶段和燃烧阶段。分析不同阶段的指标气体的变化规律,实验结果表明,CO气体在第1阶段增长较为缓慢,在第2,第3阶段增长较为迅速,呈现出指数级增长态势,当温度超过燃烧温度后,CO气体浓度开始呈现出下降的态势,后由于稳定官能团的断裂,气体浓度有所回升。C_2H_4气体在干裂-活性-增速温度阶段前增长较为缓慢,而后急剧增长,当温度到达燃烧温度时,C_2H_4气体浓度达到顶峰,随后随着温度的上升,气体浓度急剧下降。     

非自燃煤矸石粗骨料对混凝土力学性能的影响

非自燃煤矸石是煤炭开挖和分选等过程中产生的固体废弃物,为减少大量非自燃煤矸石堆积而造成的环境污染、资源浪费以及对天然砂石资源的过度利用,研究非自燃煤矸石的理化性能以及在不同粗骨料取代率、水灰比、附加用水量和骨料级配下的非自燃煤矸石混凝土基本力学性能.结果表明:与普通碎石相比,非自燃煤矸石的堆积密度与表观密度小、吸水率高、压碎值大.水灰比和非自燃煤矸石取代率对非自燃煤矸石混凝土坍落度的影响较为明显,随着非自燃煤矸石取代率和水灰比的增大,混凝土的抗压强度、抗拉强度和弹性模量总体上逐渐减小,当取代率超过50%时,以上指标减小较为明显.附加用水量和骨料级配对非自燃煤矸石混凝土力学性能有一定的影响,饱和面干状态下的非自燃煤矸石粗骨料可以有效提高混凝土的抗压强度和弹性模量,但对抗拉强度不利.建议实际工程中非自燃煤矸石取代率小于50%,且当非自燃煤矸石取代率为50%、水灰质量比为0.35时,混凝土强度可以满足C40的设计要求.     

白竹与烟煤共炭化产物燃烧特性与动力学研究

文章以白竹和烟煤为原料，在不同共炭化温度、不同掺混比条件下制备共炭化产物，采用热重分析法研究产物在不同升温速率条件下的燃烧特性，并采用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法计算动力学。结果表明，共炭化产物在燃烧过程中只出现1个峰，与煤单独燃烧基本一致，但综合燃烧特性优于煤；随着共炭化温度升高(350～550℃),灰分增多，燃烧效果下降；随着升温速率提高，样品微商热重(derivative thermogravimetric, DTG)曲线向高温段偏移，但样品的失重量不变；随着白竹掺混比增加，共炭化产物燃烧的失重量随之减少，着火、燃烧性能逐渐提升；白竹与煤共炭化产物燃烧时会出现协同效应；采用FWO法、KAS法活化能结果相近，FWO法模型较优，其线性相关系数高于0.95;白竹与烟煤按质量比7∶3掺混，在350℃条件下共炭化，升温速率为20℃/min时共炭化产物综合燃烧特性指数最好(3.98×10^-7 min^-2·℃^-3),最小着火能量最低(85.85 kJ/...     

应用TG-DTA-T-DTG和EGD-GC评价粉煤的燃烧特性

采用热分析联同技术，在ＴＧ－ＤＡＴ－Ｔ－ＤＴＧ及ＤＡＴ－Ｔ－ＥＧＤ－ＧＣ两套热分析装置上于２０°Ｃ／ｍｉｎ的加热速度下，测定了５种粉煤在整个燃烧过程的热特性曲线。结果表明，曲线之间特征指标对应性好，反映燃烧时的动态特性：氧化增重，表观活化能，着火温度，燃烧最大失重速率，可燃性指数及燃烧逸气浓度组分等随煤化程度加深而有规律的变化。比较了粉煤除灰前后燃烧指标，考察了粉煤中的矿物质及孔隙结构对燃烧反应能力的影响。     

华亭煤自燃特征温度的TG/DTG实验

选取华亭煤作为研究对象,通过X射线衍射和不同氧化条件下的热重分析(TG-DTG)实验,分析计算了煤样的微晶结构参数,掌握了煤样结构特征,并运用非等温动态热重法和微商热重分析手段,研究分析了煤氧复合过程,得到了煤样自燃过程中的特征温度.研究表明,华亭煤样热失重和失重速率曲线变化反应了煤氧复合过程中物理吸附、化学吸附和化学反应的不同历程,煤氧复合过程及复合程度可以用特征温度点来表征.     

不同变质程度煤自燃特征参数实验研究

为确定煤自燃及由火灾引发的瓦斯爆炸数值模拟所需的基础参数,利用热重实验研究了4种不同变质程度煤样放热量、质量变化规律,确定了4种煤样低温氧化阶段温度范围.根据热重实验确定的低温氧化阶段,利用管式炉程序升温和色谱仪进行生成气体成分分析实验,得到不同温度下管式炉出口O2、CO、CO2气体体积分数,计算得出了耗氧速率、CO与CO2生成速率、放热强度随温度变化规律.研究结果表明:变质程度越高的煤,着火温度越高,低温氧化阶段温度范围越大;相同温度下,变质程度越低的煤,耗氧速率、CO与CO2生成速率、放热强度越大,越易自燃;CO生成速率大于CO2生成速率;耗氧速率、CO与CO2生成速率、放热强度随温度增加呈指数关系增加;随着耗氧速率增加放热强度呈线性关系增加.该研究可为煤自燃过程模拟计算与火区瓦斯爆炸危险性预测提供关键性基础参数.     

稻秆富氧燃烧特性的热分析-傅里叶红外光谱试验研究

利用热分析仪(TGA)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)对生物质能稻秆富氧燃烧过程和燃烧产物进行分析,研究不同O_2浓度对燃烧过程的影响。结果表明:稻秆的富氧燃烧过程大致分为释水、挥发分的析出与着火、焦炭的燃烧等阶段。在O_2-CO_2气氛下,随着O_2浓度的增加,焦炭的燃烧会在更低的温度下进行,燃烧特性参数会变好,但其燃烧特性与O_2-N_2气氛下相比会变差。燃烧后释放气体的主要成分是CO、CO_2和H_2O;对残留固体的分析表明,O_2浓度越高时,灰分中C元素的含量也越低,燃烧越充分。