燃烧过程中脱挥发分引起煤颗粒破碎的研究

从理论上分析了燃烧过程中脱挥发分引起的煤颗粒破碎机理,并通过模型预测了脱挥发分过程中球型颗粒内部的压力和应力分布,研究了颗粒大小、温度等几个因素对脱挥发分引起的破碎的影响,研究表明,煤颗粒的挥发分含量越高、炉膛内的温度越高,颗粒越容易破碎;颗粒越小,发生破碎需要的时问越短,但是极小的颗粒可能不会发生脱挥发分破碎,这和颗粒内部的对流孔径有关;此外,挥发分含量极小的颗粒,可能不会发生脱挥发分破碎。     

破碎、氧化和光照对煤中自由基的影响分析

基于煤炭自燃的自由基反应机理。采用电子自旋共振（ESR）测谱仪，直接测定煤体在破碎、低温氧化和紫外光照射过程中的自由基．结果表明。诸因素均能诱发煤自由基的形成：煤体被破碎地越细小，自由基浓度越大；氧化温度越高，煤自由基浓度越大，125℃之后，煤的自由基浓度明显上升；氧化时间越长，煤自由基浓度越大，但增加的速度比较慢；煤中自由基对紫外光也极其敏感，在刚开始光照和刚撤除光照的前10min内，自由基浓度变化最快．根据实验结果，对煤自燃过程中存在的一些现象作了解释 图4，表1，参11．     

煤和矸石颗粒冲击破碎概率差异的分形行为

为揭示煤和矸石颗粒冲击破碎概率差异的内在机理,以冲击破碎概率分形模型为基础,对3个矿区的矸石颗粒进行冲击破碎实验,并与相同矿区内煤颗粒的冲击破碎实验结果进行比较。研究结果表明:粒度在50~100 mm内的矸石颗粒冲击破碎概率与冲击速度在对数坐标中呈线性关系,符合其分形模型;对同一矿区,由于煤和矸石颗粒的来源和物理机械性质不同,矸石颗粒的分形维数和破碎常数均小于煤颗粒的分形维数和破碎常数;在相同冲击速度下,矸石颗粒的冲击破碎概率小于煤颗粒的冲击破碎概率,并且存在最优冲击速度使二者的冲击破碎概率差值最大。     

考虑热解热的大颗粒煤热解过程计算模拟

流化床中煤的热解，小颗粒煤和大颗粒煤经历不同的机理．本文考虑了热解热效应对煤颗粒温度分布和挥发物析出的影响，应用第一类边界条件对流化床中大颗粒煤的热解规律进行了计算模拟，并与以前的实验结果进行比较，得到较为满意的结果     

染色石膏颗粒一维压缩破碎与形状演化

使用染色石膏颗粒研究颗粒破碎过程中的形状演化,采用基于正交视图的拍照识别方法获取颗粒形状,借助Weibull分布函数对颗粒形状的统计分布进行定量表征,分析了染色石膏颗粒一维压缩破碎前后的颗粒形状特征。结果表明:破碎产生的颗粒与亲代颗粒粒径相差越大,其表面越粗糙、圆度越差、越扁平,且形状因子分布越不均匀;存活颗粒相比亲代颗粒形状变得更规则,形状因子分布趋向于均一化,而破碎颗粒的形状演化则完全相反;由于整体试样既包含存活颗粒又包含破碎颗粒,其形状演化规律未表现出明显的一致性。     

等离子体射流中陶瓷颗粒的运动与加热

以格子Boltzmann等离子体射流模型和颗粒运动随机算法为基础,采用气态非平衡热传导方程计算颗粒表面和内部温度变化,对等离子体射流中陶瓷颗粒的热运动进行了数值模拟．模拟结果表明,陶瓷颗粒在等离子体射流中加热时颗粒内部可能出现相当大的温差,此温差取决于所经过的等离子体温度,陶瓷颗粒表面温度可以高于也可以低于中心温度。离喷枪出口越近,沿射流横截面颗粒群平均速度和平均温度波动越大,波动较小的高速区滞后于波动较小的高温区,     

大颗粒煤在移动床中的热解模型

应用煤热解的分布活化能机理,考虑热解热效应以及热解产物在煤粒内部的传热传质,提出了大颗粒煤在移动床中的热解模型,该模型可以预测煤热解过程析出挥发分分额,温度等参数在煤粒内的分布及其胡时间变化的规律,对大颗粒煤在移动床中对流和辐射传热条件下的热解进行了数值模拟,计算结果表明,大颗粒煤的热解必须考虑煤的热解热效应,而热解产物的传冷却放应则可以忽略,同时,讨论了煤粒表层和中心的热解状况以及颗粒直径,床层温度等参数对热解过程的影响。     

粗颗粒土颗粒破碎影响因素试验研究

通过室内粗颗粒土的大型三轴和单轴试验,对粗颗粒土的颗粒破碎特性进行了研究,并分析了粗颗粒土母岩性质、级配、围压及应力状态对颗粒破碎的影响.结果表明:粗颗粒土的母岩强度或细颗粒含量越高,或粗颗粒土的浑圆度越好,颗粒破碎率越小;随着围压和应力的增大,粗颗粒土的颗粒破碎率也呈增大趋势.     

外热式回转窑横截面内散体物料的传热特性

针对外热式回转窑横截面内散体物料传热问题,建立颗粒-筒壁导热、颗粒-颗粒导热的数学模型,使用离散元软件EDEM及二次开发工具C++对散体物料在滚落模式下的传热过程进行数值模拟,研究单个颗粒温度演化以及不同参数对物料传热特性的影响。研究结果表明:单个颗粒温度在平流层升温-活动层降温的循环中逐步升高,颗粒沿径向的"移位"现象对传热影响较大;加热过程中在散体物料内部存在"冷核"区域;转速不影响物料的平均温度,但影响物料温度分布的均匀性,转速越高,温度均匀性越好;填充率越小,物料平均温度越高,但物料温度的均匀性随着填充率变小呈现先减小后增大的趋势。     

煤粉孔隙率对四角切圆燃煤锅炉飞灰含碳量及结焦特性的影响

研究煤粉颗粒孔隙率对1 000 MW机组燃煤锅炉飞灰含碳量及结焦特性的影响。选定了25℃、75℃、110℃这三个干燥温度对煤粉进行干燥,测试了煤粉颗粒的水分和孔隙率。采用测试得出的孔隙率范围,利用FLUENT软件对该台四角切圆燃煤锅炉炉内燃烧进行了三维稳态数值模拟,其中,模拟焦炭的燃烧采用了intrinsic模型。研究结果表明:(1)煤粉颗粒的孔隙率、比表面积和孔径都随着煤粉加热温度的升高而增大;(2)煤粉颗粒孔隙率越大,炉膛火焰中心位置越低,燃尽风区域的温度也越低;(3)煤粉颗粒孔隙率越大,煤粉颗粒的碰壁率和炉膛出口的飞灰含碳量都会越小;(4)煤粉颗粒孔隙率越大,水冷壁越不易结焦。研究结果为燃煤锅炉运行实践、设计以及改造提供了依据。     

第一类边界条件下的松散煤体非稳态传热反问题研究

为实现松散煤体热物性参数的高效准确获取,对第1类边界条件下的松散煤体非稳态传热反问题进行了研究.利用超级恒温水浴生成恒温水介质,结合底部为黄铜板的试样盒构建恒温边界,然后基于第1类边界条件下的一维非稳态传热模型,利用随机共轭梯度法估计松散煤体导热系数和比定压热容等.参数灵敏度分析表明,松散煤体导热系数与比定压热容可同时估计,但因比定压热容灵敏度系数较低,导致参数反演估计精度不高,从而采用先估计热扩散率,然后再对比定压热容进行修正的策略,实现了松散煤体导热系数及比定压热容的准确估计.通过建立的测试装置,进行了松散煤体热物性参数估计实验.结果表明:采用的松散煤体热物性反演估计算法具有较好的准确性和抗不适定性,初始猜测值对参数反演估计结果没有明显影响,而温度测量标准差达到0.6时,参数反演相对误差也仅为7.53%.     

龙口油页岩半焦燃烧破碎特性研究

为了对流化燃烧中颗粒粒径分布进行研究,把固定床加热或燃烧处理后的半焦在小型流化床实验台上进行常温流化实验,对破碎特性进行研究,并且与常温流化处理和850℃流化燃烧实验进行对比,研究引发一次破碎和二次破碎的热应力、挥发分析出的膨胀压力和碰撞之间的关系,以及粒径和外形对这些力的影响。结果显示热应力和挥发分析出产生的膨胀压力导致一次破碎并改变颗粒内部结构,随着粒径增大一次破碎加剧,这种趋势受外形变化影响。燃烧增加热应力和膨胀压力加剧一次破碎。碰撞本身能造成的破碎很少,二次破碎主要由于热应力和膨胀压力降低了颗粒强度,流化时更易破碎。     

中间相碳微球的制备与性能

以高温煤沥青为原材料,研究了用热缩聚法和硅油一煤沥青悬浮液法制备中间相碳微球．采用扫描电镜、偏光显微镜和粒度分析仪等表征手段对其进行表征分析．控制反应条件在380℃,5h,660r／min,1．0MPa,选用甲苯作为分离溶剂．研究结果表明,采用硅油作为热分散介质可使煤沥青的聚合反应在乳液中进行;所制备的MCMB的形貌更好,粒度分布更加均匀．     

煤流化床燃烧过程中大颗粒的碎裂行为

流化床燃烧中破碎特性影响了焦炭的燃烧．利用下行气流振动床代替流化床，研究了煤的碎裂特性．根据岩相的不同，把大同煤分为亮煤(C)和暗煤(D)，以了解床温、停留时间和振动强度对碎裂特性的影响．实验结果表明，不同煤岩的碎裂不同；较高的温度、较长的停留时间、较大的振动强度可以强化碎裂．     

液氮溶浸煤致裂的机理研究

为分析液氮作用下煤的致裂机理,对原煤煤样开展了液氮溶浸实验。利用激光显微镜观测液氮溶浸前后煤样的原生裂隙扩展和新裂隙萌生情况,利用断裂力学理论分析液氮溶浸下煤样原生裂隙的扩展机制。研究结果表明:1)液氮作用引起煤内温度拉应力和应力集中,当应力强度因子超过煤原生裂隙的断裂韧度时,煤样原生微裂隙扩展;2)温度拉应力使得原生裂隙周围强度不大的颗粒团拉破坏、脱落,破坏了煤样的结构,并引起新的微裂隙萌生;3)液氮作用时间对应力强度因子有很大的影响,随着作用时间增加,温度梯度增大,裂隙的应力强度因子增加,煤更易发生断裂。     

不同煤阶煤热解气化特性及机理研究

为探究煤阶形态差异对煤质分级利用的影响,采用热重-质谱联用仪对京隆褐煤、准东煤和阳泉无烟煤进行热解和气化实验,并采用扫描电镜、拉曼光谱仪探究煤焦微观形貌变化.研究结果表明,煤热解可分为3个阶段:水分析出和吸附气体释放、大量挥发分析出、二次脱气;随着煤化程度的升高,热解过程逸出H2、CH4等气体的释放峰向高温处移动,且热稳定性阳泉无烟煤＞准东煤＞京隆褐煤.对煤焦的气化活性评价表明,气化活性随反应温度的增大而升高;且随着煤化程度的增加,煤焦表面杂乱程度降低以及不定型结构和含氧宫能团数量减少,这些表面微观结构的变化导致了高阶焦炭反应活性的降低.此外,本文还探索了煤热解和气化反应机理.     

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。     

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.     

二级煤矿许用乳化炸药热安全性研究

为了研究乳化炸药在热作用下的反应特性,利用差示扫描量热仪研究了二级煤矿许用乳化炸药热分解过程。并利用Kissinger法与Flynn-Wall-Ozawa法计算了其表观活化能和指前因子。并比较了二级煤矿许用乳化炸药的热分解特征温度与乳化炸药实际生产过程中的乳化温度、敏化温度及其使用温度。测试和分析结果表明二级煤矿许用乳化炸药具有良好的热安全性。