氧燃烧方式下痕量元素形态转化的试验和模拟研究

结合热重试验及XRF测量,采用化学热平衡分析方法对煤中易挥发的有毒痕量元素砷、铬、锑和汞在不同燃烧方式下的化学形态及分布进行了研究。计算表明,在常规燃烧方式下,痕量元素在400-1800 K的温度范围内容易蒸发,生成气相单质或氧化物。富氧燃烧条件下,高浓度的CO2(g)以及碳颗粒温度的降低在一定程度上会抑制痕量元素的蒸发,同时CO2(g)也会抑制痕量元素向气相次氧化物及单质的转化。     

燃气轮机燃烧室燃烧天然气和燃烧中低热值煤气的比较

本文使用商业软件FLUENT,对某燃气轮机燃烧室燃烧大然气和燃烧中低热值煤气进行了比较。原本燃烧天然气的燃烧室直接改为燃烧中低热值煤气,会产生燃料射流速度太快的问题,使阻燃孔失效,火焰太长,高温燃气直接冲击下简壁出口。仅仅增大燃料喷嘴口径可以在一定程度上改善燃烧室内流动结构,使掺混孔起一定的作用,气膜冷却射流也将高温区抬离了下简壁。     

煤燃烧过程中汞、砷、硒反应机理研究

本文以三种典型煤为对象,测定了煤及灰中汞,砷,硒的浓度,了解了元素的挥发性。对钱家营褐煤进行了不同温度的燃烧实验。测定了在不同温度下燃烧灰中汞,砷,硒的含量变化。将所得实验结果与化学热力平衡分析工具F~*A~*C~*T2.1模拟系统结果相比较。推测了其中可能发生的反应。     

CID-ICP-AES检测煤中不同形态的硫

研究了CID-ICP-AES检测煤中硫酸盐和硫铁矿形态硫的方法。较现有国标方法快速、简便，常见元素不干扰，加标回收率在98．5％-103．0％之间，10次测定的RSD在0．76％-1．59％之间。     

燃煤过程痕量元素动力学机理的研究进展

由于痕量元素在煤中的含量低微、检测困难,加之其原子量一般较大,可能的反应途径多,使得相关的反应机理研究难度极大。本文结合作者的研究成果,介绍了煤燃烧过程中痕量元素化学反应动力学的国内外研究进展,包括痕量元素化学动力学机理的建立;相关的典型实验、计算模拟及其实验验证、动力学机理模型的简化;痕量元素反应动力学机理的完善和发展,包括采用简单碰撞理论、活化络合物理论(亦称过渡态理论,或绝对反应速率理论)对痕量元素化学反应动力学机理的修正;最后指出煤燃烧过程中痕量元素动力学研究的若干方向是: (1)痕量元素反应动力学模型数据库的建立;(2)煤燃烧过程中,主量元素和次量元素的动力学机理的完善; (3)各痕量元素之间动力学研究的开展; (4)实际燃烧过程中痕量元素动力学行为的研究。     

添加CaO的准东煤中温水蒸气气化特性的研究

以内在碳捕集气化为背景,利用加压热重分析仪开展CaO对准东煤中温(700-750℃)水蒸气气化反应动力学特性的影响研究,采用氮气吸附仪对准东煤焦的比表面积进行测定,并对煤中不同赋存形态碱金属含量采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)进行测定。结果表明,准东煤中的可溶性碱金属元素能有效催化气化反应,引入的二氧化碳吸收剂CaO与碱金属间表现出协同催化作用。水洗后的准东煤焦活性最高,添加CaO后的气化活性最好。Ca/C物质的量比对准东煤气化特性的影响研究表明,CaO的添加存在饱和量,Ca/C物质的量比为1.0较为合适。利用均相模型(HM)、缩核模型(SCM)以及修正体积模型(MVM)对反应动力学实验数据进行拟合,结果表明,修正体积模型可以较好地体现添加CaO的准东煤中温水蒸气气化反应动力学特性,由此获得反应活化能为160.90 kJ/mol。     

添加剂对高碱煤钠迁移和灰分烧结温度的影响

选取三种不同的添加剂（高岭土、SiO₂和Al₂O₃）,研究它们对高碱准东煤钠迁移和灰分烧结温度的影响,并且添加比例为1%-5%。结果表明,三种添加剂的钠捕集效率依次为：高岭土 > SiO₂ > Al₂O₃。钠捕集效率随着添加比例的增加而升高,但受温度影响比较复杂。高岭土的钠捕集效率在600-1000℃先增加后减小,并在900℃达到最大值,其余两种随温度的升高均减小。准东煤灰的烧结温度为803℃,添加高岭土后,烧结温度随添加比例的增加先降低后上升。当添加比例为3%时,因为钙长石和钙黄长石的低温共熔反应而达到最小值。SiO₂的添加比例为5%时,由于透辉石的生成和SiO₂本身的"骨架"作用,烧结温度迅速升高到879℃。Al₂O₃对烧结温度的影响最小。     

基于炼焦煤族组成和结构参数的焦炭质量预测模型及其成焦机理

以五种炼焦煤和44组配合煤为研究对象,在40 kg小焦炉环境下完成煤杯炼焦实验,以煤全组分分离所获得的煤重质组、密中质组和疏中质组收率Y_(HC)、Y_(DMC)、Y_(LMC)及反映煤中氢键缔合情况和脂肪链长短或支链化程度的红外光谱参数I3、I4为主要指标,通过BP神经网络分析方法建立了焦炭质量预测模型,并讨论了模型的特点,分析了新模型下的成焦机理。结果表明,使用新的煤组成结构参数预测焦炭质量具有一定优势,成焦率(CR)、显微强度(MSI)、粒焦反应性(PRI)和反应后强度(PSR)的预测值和实测值有较好一致性,对y=x的拟合相关系数分别达到0.986、0.982、0.956和0.926。模型对CR、MSI和PRI的预测效果较好,九个预测样本的平均偏差分别为0.53%、1.58%和1.28%;但对反应后强度PSR预测效果较差,平均偏差在12.22%。研究结果为建立炼焦配煤新方法提供了良好基础。     

水热污泥与煤在混燃过程中的协同效应特性研究

以城市污泥衍生的水热污泥(SS-derived hydrochar)为对象,结合傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、X射线荧光光谱分析(XRF)和X射线衍射分析(XRD)等对比研究了水热污泥与三种不同品阶煤(褐煤、烟煤和无烟煤)在有机/无机结构与燃料特性上的异同;同时,通过热重(TG)与偏差分析(Deviation)考察水热污泥与各阶煤在不同混合比例条件下的协同燃烧行为及其作用机制。结果表明,污泥经过水热处理后其有机结构和燃烧行为均提升至与煤相似的水平,该过程不仅改善污泥的燃烧特性,并增强其与煤之间的协同燃烧效应。水热污泥中适量的轻质组分与(碱)碱土金属能在混合燃烧过程中加速煤的失重速率,其对三种煤的促进作用可达4.4%-16.1%(褐煤)、1.9%-9.4%(烟煤)和4.8%-12.1%(无烟煤)。总体而言,水热污泥与褐煤混合而成的燃料在燃料性能上具有较大的优势,并且其混合比例以30%(水热污泥):70%(褐煤)与50%(水热污泥):50%(褐煤)为宜。     

燃烧放热对准东煤成灰过程中钠盐释放的影响

选取典型的准东煤五彩湾煤为研究对象,在马弗炉内制备400-1200℃的燃烧灰和再热灰,采用K型热电偶测量燃烧过程中样品表面温度,通过XRF、XRD分析获得灰的成分和结晶形式,取部分灰样逐级萃取,通过微波消解及电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS),获得灰中钠的赋存特性。结果表明,燃烧和再热灰在成分和晶体形式上差异显著,再热灰钠含量明显高于燃烧灰且灰熔点偏低;随着温度升高灰中钠盐总量明显减少,其中,水溶钠、醋酸铵溶钠迅速减少,而盐酸溶钠含量先增加后减少,不可溶钠增加,释放的钠以可溶钠为主;加热温度和时间影响钠的释放,燃烧反应放热导致煤粉表面温度超过环境温度200℃以上,是钠盐过多释放的主要原因。