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.     

煤粉燃烧过程中挥发分的析出及残焦的反应性

研究了合山煤燃烧过程中挥发分的析出机理，并与惰性气氛中煤的热解机理进行了比较，发现两者是有所不同的。计算了残焦的反应性，结果表明残焦反应性与成焦条件有关，并且在煤焦的整个燃尽过程中是变化的，这种变化与焦中残存的挥发分、活性基等密切相关。     

煤岩显微组分的性质研究进展

研究煤岩显微组分的性质有助于了解煤的起源和分子结构,对研究和预测煤的热加工反应性,实现煤的高效洁净和高附加值转化具有重要的意义.综述了近年来国内外对煤的岩相显微组分性质的研究,着重介绍了显微组分的化学组成及分离分析技术,显微组分的热解、气化、燃烧和加氢液化特性及显微组分对煤溶剂萃取的影响,并指出了煤岩显微组分研究的重要意义.     

煤粉燃烧过程中挥发分的析出及残焦的反应性

研究了合山煤燃烧过程中挥发分的析出机理，并与惰性气氛中煤的热解机理进行了比较，发现两者是有所不同的。计算了残焦的反应性。结果表明残焦反应性与成焦条件有关，并且在煤焦的整个燃尽过程中是变化的，这种变化与焦中残存的挥发分，活性基等密切相关。     

不同阻化剂对煤自燃影响的实验研究

为验证"阻化剂对不同的煤样具有选择性,不同的阻化剂对不同煤样的阻化效果不同"这一推论,采用STA449C型-TG/DAT综合热重分析仪对神东矿区六个煤矿不同层位和不同工作面的9个煤样添加阻化剂后的活化能变化规律进行实验研究为研究阻化剂和不同阻化剂对煤自燃过程的影响,结果表明,以着火活化能确定煤自燃阻化效果具有规律性.比较不添加阻化剂与添加阻化剂实验煤样各燃烧阶段的活化能可以看出,添加阻化剂后失水活化能与燃烧活化能降低,着火活化能增大,说明阻化剂在煤的整个燃烧阶段并不是全过程起阻化作用,而是一个催化-阻化-催化过程.在失水阶段起催化作用,在着火阶段起阻化作用,在燃烧阶段起催化作用.这对于应用阻化剂的选择具有实际的参考价值和指导意义.     

程序升温热重法研究神府高温煤焦-CO2气化反应性

在制焦温度为1223~1773 K内,制备了慢速和快速神府煤焦,采用程序升温热重法研究了煤焦-CO2高温气化反应性。主要研究了升温速率、制焦温度和热解速率对煤焦反应性的影响,并对一种高温慢速热解焦(制焦温度为1573 K)的程序升温和等温动力学进行了比较。结果表明:升温速率对煤焦-CO2气化反应有明显影响;制焦温度较高的煤焦反应性较低;快速热解有利于提高煤焦的反应性;由程序升温法和等温法所得活化能随转化率变化呈现不同的趋势,但所得活化能的平均值分别为160.13 kJ/mol和163.21 kJ/mol,十分接近。     

烘焙芝麻秸秆与煤混合燃烧特性及动力学研究

文章以烘焙芝麻秸秆(torrefied sesame straw, TSS)和煤为研究对象，通过热重分析法研究不同掺混比例和不同升温速率下样品的燃烧特性，利用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法计算样品的活化能大小。研究结果表明：烘焙预处理有利于燃烧反应的进行；烘焙芝麻秸秆的掺混有助于改善混合物样品的燃烧性能；升温速率的提高会产生热滞后现象，但对样品的总失重影响不大；烘焙芝麻秸秆与煤混合燃烧时会出现协同效应，且高温阶段更加显著；烘焙芝麻秸秆掺混比为70%的混合物样品活化能最小，FWO法和KAS法计算的活化能分别为60.51、51.43 kJ/mol。     

用灰关联法分析影响煤表面和反应性的因素

用灰色关联法，对影响煤表面和反应性的因素的关联度进行排序。用液氮等温吸附法测煤及焦的表面形态，用热天平法测煤及焦的反应性。通过对各因素关联度的计算，找出影响煤表面和反应性的主要因素，并探讨各因素在反应中的影响程度。结果表明，镜质组、煤阶对反应性及表面的影响较大。     

煤中掺混生物质混烧的热重分析及动力学特性

松木屑作为一种废弃的生物质资源,如能将其回收与煤粉掺混后作为锅炉燃料燃烧将具有重大的意义。利用热重分析仪研究了印尼煤与松木屑不同掺混比例(0%、15%、30%、45%、100%)对煤粉燃烧特性的影响,并计算出各掺混不同比例生物质下的动力学参数。结果表明:煤粉中掺混不同比例的松木屑燃烧后其着火温度提高,燃尽温度降低,综合燃烧特性指数降低;在掺混比例为15%时对煤的燃烧特性曲线影响不大,所以掺混15%的生物质是最合理的。随着生物质掺混比例的增加其活化能减少,频率因子降低,在掺混比例为15%时活化能最小,再增加比例后其活化能变化不大。不同掺混比例下反应活化能和频率因子之间存在动力学补偿效应。     

煤自燃阶段动力学参数及特征温度点的实验研究

为了考察程序升温实验条件下煤自燃阶段特征参数的变化情况,分别对常村贫煤、兴县气肥煤、唐山1/3焦煤等煤样的进行程序升温实验,得到3煤样在低温自燃阶段其指标气体的析出变化曲线。实验结果表明:在同一受热温度,低变质程度的气肥煤其CO,C2H4等指标气体的析出浓度比高变质程度的焦煤和贫煤高,而C2H6则相反;CO特征气体在受热初期并不是所有煤样都存在,且C2H4,C2H6的释放规律与煤质无关;通过对低温段内煤自燃的反应能级及活化能值的计算,得到煤低温氧化段内的反应能级及活化能值,并找出了阶段特征温度点。煤反应能级和活化能的大小反映了煤在不同温度段内其自身氧化能力的强弱,特征温度点温度则可用来判断煤自燃所处的燃烧阶段。     

煤显微组分荧光测试技术的研究

煤显微组分荧光性的试验研究表明，煤样的处理、保存、测量的方法不同以及测定条件的变化都对测试结果有明显的影响，通过试验数据，分析变化原因，提出了测定煤显微组分荧光泊样品处理、保存、测量方法及部分测定条件。     

煤焦显微结构和活性添加剂对煤反应性影响的研究

研究煤的反应性与其煤焦显微结构的关系,以及配加 CaCO_3对煤反应性的催化作用。煤的反应性取决于煤焦的显微组分和孔隙结构。当煤和气体介质的反应处于化学动力区的温度范围时,CaCO_3的配入量与煤的反应性成正线性关系,对于不同煤种,其变比率最大时的温度不同,阳泉无烟煤是1000℃,而浦河褐煤是900℃。     

煤升温氧化动力学阶段性规律

为了研究煤的自燃特性,选取石圪台煤矿22203采煤工作面煤样为研究对象,采用热分析技术,对煤氧化升温过程中质量及动力学参数变化规律进行了探讨。结果表明:煤的失重呈阶段性变化规律,可分为低温失重、吸氧增重、缓慢化学反应和燃烧阶段;通过采用改进的KAS法计算煤升温氧化动力学参数,可知在温度达到燃点前,随着温度升高反应活化能增加,说明不断有难燃结构参与到反应。超过燃点温度,在燃烧阶段初期,活化能基本保持不变,而指前因子出现峰值,表明有大量活性结构被激活,准备参与到燃烧反应中。在燃烧阶段中后期,活化能随温度的增加逐步减小,表明该阶段有芳香环的破坏形成更易于反应的活性结构;动力学参数的补偿效应存在显著分段性,说明在煤氧反应过程中前后反应不同,其整体反应存在不止一个反应机理。研究结果对防治煤自燃提供理论依据。     

煤粉与半焦的混合燃烧特性及动力学分析

为探究煤粉添加半焦后混合燃料的燃烧性能,通过热重分析研究煤、半焦及其混合物的燃烧过程,得到燃烧特性参数.由于不同温度区间的燃烧反应机理不同,利用分段法对燃烧过程进行动力学分析,对燃烧反应的前、后期分别使用缩核反应模型和缩核内扩散模型进行模拟,从而得到动力学参数.结果显示,随着混合燃料中半焦含量增加,其可燃性指数和燃烧特性指数都减少,燃烧前期活化能由76.79 kJ·mol-1增加到92.75 kJ·mol-1,后期活化能由102.62 kJ·mol-1增加到107.94 kJ·mol-1,说明半焦的添加会降低混合燃料的燃烧性能.对比不同半焦含量的混合燃料的燃烧特性参数和动力学参数,半焦的质量分数应控制在15%以内最适宜.     

加氢热解煤焦的二氧化碳和水蒸气气化特性

采用热重分析仪研究了云南玉溪煤和新疆准东煤的加氢热解煤焦二氧化碳气化反应性,考察了成焦压力、停留时间及气氛对煤焦气化反应性的影响,并利用均相模型计算了各煤焦的非等温气化动力学参数。采用实验室固定床反应器,研究了上述两种煤加氢热解煤焦的水蒸气气化特性,考察了成焦气氛对煤焦气化速率和气体产物组成的影响。热重气化实验表明,准东煤焦的气化反应性明显好于玉溪煤焦,前者的反应活化能远小于后者的反应活化能;无论哪种煤,加氢热解煤焦的气化反应性随加氢过程碳转化率的增大呈下降趋势;在相近的碳转化率下,加氢热解煤焦的气化反应性明显好于氮气气氛热解所得煤焦。在水蒸气气化的情况下,准东煤焦的气化反应性同样好于玉溪煤焦。总体上准东加氢热解煤焦的产氢率相比氮气气氛热解所得煤焦有所增加,不过对于这两种煤焦,随着气化温度提高,H2与CO的物质的量之比均逐渐接近于热力学平衡所得的计算值。     

水洗对准东煤煤质特性影响的实验研究

针对准东煤由于灰中Na含量过高,燃用中会出现严重的积灰问题,在对准东煤中碱金属赋存形态进行研究的基础上,着重研究了水洗温度和时间对准东煤Na脱除量及热解燃烧特性的影响。研究表明,3种典型的准东煤中Na主要以水溶形式存在,水洗可以有效脱除Na,且脱除量与水洗温度和时间密切相关。水洗后煤热解特性指数减小,20、40℃水洗使热解提前,焦炭产量增加,挥发分产量减少,而60℃水洗则相反。水洗使燃烧TG、DTG(热质量损失、热质量损失率)曲线向高温区偏移,燃尽温度和最大燃烧温度升高,最大燃烧速率减小,燃尽时间延长,燃烧特性变差。动力学分析表明,水洗使煤热解第一、三阶段表观活化能减小,第二阶段表观活化能增大,使燃烧表观活化能、指前因子和燃烧反应速率常数减小。Na对煤样热解燃烧存在催化作用,且存在最佳Na含量使催化作用最强。     

煤结构中氢的类型与反应性

为了考察不同还原性煤结构中氢的类型与反应性的关系,本文使用傅立叶红外光谱对平朔和神东煤的显微组分中氢的类型、数量进行了研究,讨论了不同煤种中氢的类型、数量与反应性的关系.     

CO2对煤贫氧燃烧特性及动力学的影响研究

地下煤火通常处于多气共存条件下,CO₂因其理化性质对煤贫氧燃烧特性有着重要的影响。本研究在O₂/N₂/CO₂气氛下分别对补连塔煤和余吾煤进行了同步热分析,讨论了煤的特征参数和特性指数,利用Coats-Redfern积分法分析了CO₂体积分数对煤燃烧动力学的影响规律。结果表明,15%O₂能够满足煤燃烧所需氧含量,CO₂的较高比热容使煤体燃烧蓄热能力提升,着火和燃烧更加稳定,综合燃烧性能显著提高。在整个热分解和燃烧阶段,煤局部燃烧反应性升高,5%CO₂和15%CO₂分别对补连塔煤和余吾煤表面分子活化产生明显的抑制作用。     

不同热解气氛煤焦结构及燃烧反应性

在水平管式炉上制得徐州烟煤在Ar, N2和CO2气氛下热解的煤焦,比较了其在元素组成、挥发分收率、化学组分、微观结构特性和孔分布特性方面的差异,并在热重分析仪上进行了燃烧试验,确定3种煤焦在O2+Ar, O2+N2和O2+CO2气氛下的燃烧动力学特性.结果表明:由于CO2对煤焦的气化作用,CO2气氛下煤热解较Ar或N2气氛下具有更高的挥发分收率;CO2气氛热解焦芳香族和烷基官能团含量均高于其他气氛热解焦,但羟基官能团含量比它们低;CO2气氛热解焦具有更丰富的2～4 nm的小孔结构,比表面积是其他气氛热解焦的100倍左右,比孔容积约为其他气氛焦的1.5倍.燃烧的化学反应动力学分析表明,不同气氛下煤焦燃烧均为一级反应,CO2气氛热解焦具有最小的活化能和指前因子.     

煤显微组分的浮选法分离及其富集物燃烧性能

本文主要对七种煤进行了显微组分的分析和分离。并对不同比例显微组分混合物的发热量、燃烧以后的残碳量进行测定,发观镜质组富集物比丝质组富集物发热量高;而燃烧后残碳量,丝质组富集物比镜质组富集物低。