稻谷壳残焦燃尽时的微观结构变化及燃尽特性

对稻谷壳在不同温度下燃烧后的微观结构进行了分析，得到了燃烧温度对其比表面积和孔容积的分布的影响，对谷壳焦内的扩散机理进行了分析，在高温炉内进行了燃尽特性实验，研究发现，谷壳焦与煤焦的燃尽特性有着很大的区别；升高温度并不一定能提高谷壳的燃尽率，温度太高反而使焦炭难以燃尽。     

石油化工中的催化烧炭及机理研究

通过对石油化工中焦炭燃烧率的测定，考察了加入各种类别金属离子型助燃剂的对烧焦油线及焦炭燃烧图的影响，阐明了各种金属离子型助燃剂对焦炭的催化燃烧作用规律，并与煤的催化燃烧过程进行比较，初步探讨了焦炭的催化燃烧机理。实现表明：第四周期过渡金属离子型助燃剂的烧焦催化机理可以用氧传递过程来解释；IA族离子型烧焦助燃剂的催化效果显著，最适用于石油化工烧焦工艺。IA族与ⅡA族金属离子型助燃剂的催化烧炭机理可用生成易着火的正碳离子过程来解释。     

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。     

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。     

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.     

助燃剂对木垛火燃烧特性影响研究

采用木垛火作为火源,比较添加与未添加助燃剂两种情况下其燃烧特性,研究助燃剂对可燃物燃烧 特性的影响。实验在符合ISO９７０５标准的ISO ROOM装置中进行,测量包括热释放速率、质量损失速率、房间内 温度场、烟气中组分的质量分数等多个物性参数。同时对该过程进行了计算机数值模拟,其结果与实验结果符 合较好。     

高炉喷吹配煤催化燃烧特性的研究

为进一步提高高炉喷吹配煤的燃烧效率,通过在配煤中干法混合不同比率的催化助燃剂轻烧白云石、冷轧酸洗氧化铁粉和锰矿粉,采用热重分析和半工业化沉降炉试验方法,探讨催化助燃剂种类及其添加量对煤粉着火点和燃尽率的影响,以确定匹配的催化助燃剂种类和最佳添加量。结果表明,轻烧白云石、氧化铁粉、锰矿粉及三者的复合催化助燃剂都对煤粉的燃烧反应具有较好的助燃作用;最适宜的催化助燃剂为冷轧酸洗氧化铁粉和复合催化剂,其最佳添加量分别为3.0%和4.5%。     

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。     

喷动流化床生物质裂解液体产物的燃烧特性

对生物质在处理量为5kg／h的小型生物质喷动流化床快速裂解装置中获得的液体产物进行了组成和燃烧特性的分析。通过GC-MS技术分析,鉴定了其中的十四种化合物。它们多为芳香族含氧化合物。对生物质裂解油进行的热分析表明,其易于挥发和燃烧,而且燃烧时产生的灰量亦很少,随加热速率自々增加,燃烧的温度有所提高。研究了生物质裂解油的燃烧动力学,利用Ozawa-Flynn-Wall法,和Popescu法计算了裂解油在氧气气氛下的热解和燃烧动力学参数,两种方法计算自勺表观活化能基本一致。     

硼粉燃烧热测试中助燃剂选取的研究

为了提高助燃法测试硼粉燃烧热值的准确性,探寻助燃剂选取的规律原则,分别选用含硼推进剂研制领域常见的苯甲酸、90方片药、镁粉、某火箭推进剂测试标准药四种物质作为助燃剂,采用干法和湿法两种混合方式,在GR3500氧弹量热计中测试了95级无定形硼粉的燃烧热,进行对比实验研究。结果显示:不加助燃剂,直接测试硼粉燃烧热,点火失败;采用不同的助燃剂,硼粉的燃烧效率不同。分析认为选择的助燃剂应具有易引燃、高热值、高燃温、低成气率的特点,同时燃速应和硼粉相匹配,化学性质应和硼粉具有良好的相容性。另外,混合试样中,助燃剂和硼粉结合地越紧密,混合地越均匀,越能发挥助燃作用.相比于干法混合,湿法混合制作固态药条试样测试硼粉燃烧热值时,硼粉燃烧效率更高。     

焦炭固定床燃烧氮氧化物排放实验研究

为降低锅炉NO的排放,研究焦炭在固定床中燃烧时的氮氧化物排放特性,分析焦炭数量对NO排放的影响。在其他条件不变的情况下,取焦炭质量分别为0．5、1．0和2．0g的煤样进行燃烧实验。结果表明：焦炭燃烧NOx排放与燃烧过程密切相关,在固定床中有还原层存在时,NO排放处于低水平稳定状态。随着焦炭还原层的消失,NO转化率迅速增加。在设计层燃燃烧锅炉时。加大燃煤炉中焦炭层的厚度．可以降低锅炉NO的排放．焦炭层厚度增加4倍．NOx排放降低73．86％．     

石油焦燃烧过程中孔隙结构变化实验研究

应用氮气等温吸附/脱附法分析了2种石油焦在燃烧过程中孔隙结构的变化.采用BET法和t法测定不同燃尽率的石油焦的比表面积和孔容积,并用FHH模型求得各样品的表面分形维数.实验结果表明:石油焦的孔隙结构在燃烧过程中变得发达,比表面积和孔容积较原样明显增大且变化基本趋势一致;石油焦的燃烧具有分形动力学的行为特征,且表面分形维数的变化趋势和比表面积和孔容积不同.燃烧时分形维数接近3,表明石油焦的燃烧反应在空间网格结构的内、外部同时发生.     

天然焦的热解及动力特性

利用X 650型扫描电镜比较徐州沛城天然焦和徐州韩桥烟煤表观形貌,并在Thermax500型加压热重分析仪上采用非定温热分析法研究天然焦的热解特性.利用Coats-Redfern积分法对天然焦的热解过程进行了动力学分析,得出了天然焦在不同升温速率、不同粒径尺寸、不同操作压力下的动力学参数,相关系数绝大部分在0.99以上.试验结果表明:天然焦比煤具有更发达的孔隙结构;随着升温速率的增加,试样热解的TG曲线向高温区偏移,DTG曲线峰值位置也相应地移向高温区,总失重率、热解活化能增幅较小;小粒径试样的热解活化能较低,有利于挥发分的析出;增加操作压力,热解活化能随之增大,但增加幅度逐渐缓慢,热解失重率降低.     

利用小焦炉试验提高焦炭热态性能的研究

为提高焦炭热态性能，利用小焦炉试验和大工业焦炉试验，确定了适应1080m^3大高炉用焦的配煤结构：1／3焦煤25％、肥煤25％、焦煤35％、瘦煤15％，与原生产配比相比，焦炭热态反应性平均降低4．6％，反应后强度平均提高4．3％。     

孔隙结构特征对焦炭高温抗拉强度的影响

采用压汞仪测量焦炭与CO2或H2 O反应后的孔隙结构特征,研究孔隙率、平均孔径、比表面积及孔径分布对焦炭高温抗拉强度的影响规律。焦炭孔隙率和平均孔径随反应率升高而增加。平均孔径小于30μm时气化反应以造孔为主,比表面积随反应率升高先增后减,大于30μm时以扩孔为主,随反应率升高而减小。与CO2相比,H2 O反应后焦炭平均孔径小,比表面积大,抗拉强度高。焦炭抗拉强度随孔隙率和平均孔径增加而降低,平均孔径小于30μm时抗拉强度随比表面积增加而降低,大于30μm时随比表面积减小而降低。焦炭中小孔数量越多抗拉强度越高,大孔数量越多抗拉强度越低。相同反应率下, H2 O反应后焦炭中小孔数量增加,比表面积大,有利于保护气孔壁结构,抑制高温抗拉强度的降低。     

熄焦方式对焦炭孔隙结构的影响

针对原有熄焦方式存在投资巨大、环境污染严重的问题,提出利用一定压力的水蒸气熄焦的压力熄焦方式,并与湿法熄焦、干法熄焦进行对比实验,分析不同熄焦方式对焦炭孔隙结构的影响。结果表明：湿法熄焦焦炭的微孔和微裂纹数较多,焦炭质量较差;干法熄焦焦炭的微孔和微裂纹数较少,焦炭质量较好;压力熄焦焦炭的微孔数较多,微裂纹数较少,焦炭质量介于干法熄焦和湿法熄焦之间。该研究为压力熄焦的应用推广提供了依据。     

稠油火驱过程焦炭的化学性质与微观形貌特征分析

为了认清稠油火驱过程中焦炭的化学性质与微观形貌特征,利用室内高温高压反应釜开展了焦炭的生成实验,并对生成的颗粒状的焦炭的样品开展了有机元素、傅里叶变换红外光谱、岩石热解、扫描电镜（SEM）、CT扫描三维重建等方面的研究。研究表明：稠油火驱过程中生成的焦炭中氧元素含量增加近3倍,与原油相比具有富氧贫碳的特点,焦炭中存在含氧的官能团主要以以醛、酮、羧酸、酯、醇等大分子化合物的形式存在;焦炭的有机质成分以可裂解的S2为主,可以为稠油火驱的持续燃烧提供燃料,存在的残碳（RC）是稠油在高温高压条件下裂解缩聚生成的大分子极性化合物,在高温含氧的条件下也可以作为火驱的燃料;SEM与CT观察发现,焦炭的孔隙空间是由一系列大小不一的有机质孔洞组合而成,小孔洞与大孔洞相互连通组成一个系统的孔隙空间网络,有利于火驱过程中与氧气的充分接触。该研究将有利于认识火驱高温氧化过程中生成的焦炭的化学性质与微观形貌特征,为火驱开发的机理深化与开发方案的调整提供有力支撑。