煤燃烧过程中表面结构变化的SEM图像分析

介绍了SEM图像分析的多种方法,并讨论了各自的描述能力,利用这些方法分析煤在燃烧各阶段SEM图像,通过研究得到煤在燃烧过程中表面分形维数的变化规律,同时可获得表面孔的某些参数变化历程。分析表明,淮南低变质煤在850℃燃烧过程中,煤焦颗粒表面的分维数有一个先变低后变高的过程,煤焦表面分维数在2.2至2.5区间内变化;同时孔径分布由近双曲线分布变化为近正态分布,孔油加权平均形状因子增加,在研究过程中发现,不同的计算方法会对图像的分形维数值产生影响,确定合适的计算方法是分形理论在煤燃烧领域中应用的关键。通过比较发现Xie法较为适合计算煤焦表面SEM图像。     

煤微孔表面的分形维数及其变化规律的研究

本文利用气体吸附数据确定了各种煤阶煤（从褐煤到无烟煤）和煤焦气化反应过程中微孔表面的分形维数及其变化规律。这有助于进一步认识煤的孔结构特征。     

燃煤电厂煤及其燃烧副产物中砷形态分析

燃煤电厂煤中砷（As）的形态在燃烧过程中不可避免地会发生转化。煤及其副产物中砷的形态与人体健康和环境安全密切相关，亟待鉴别。然而目前针对煤燃烧相关产物中砷形态的前处理手段和分析方法尚缺乏。本研究采用高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱法（HPLC-HG-AFS）成功测定了电厂煤、粉煤灰和石膏中砷的形态，优化了仪器参数、提取试剂和前处理方法（超声和微波辅助）。优化后，无机砷的分离时间缩短至7 min，As（Ⅲ）和As（V）的检出限分别为1.8 ng/g和4.6 ng/g。砷形态的高效提取剂为1.0 mol/L 磷酸和0.1 mol/L 抗坏血酸的混合溶液。微波辅助（2000 W、80 ℃、40 min）和超声辅助（40 kHz、20 ℃、40 min）分别是煤/粉煤灰和石膏样品中砷形态的最佳提取方法。在微波和超声波辅助提取条件下，As（Ⅲ）/As（V）的回收率分别为95.8%/104.5%和90.6%/89.7%。样品分析结果表明，煤中砷主要以As（V）形式存在，As（Ⅲ）所占比例很小，而在粉煤灰和石膏中只观察到As（V）。该研究揭示了As（Ⅲ）向As（V）的转化是气态砷捕获的关键，可以为控制电厂砷排放提供科学依据。     

煤和油页岩燃烧过程的对比

利用改装热重差热仪,对抚顺、茂名油页岩、黄县褐煤和大同烟煤进行了燃烧实验,考察了粒径、燃烧终温、样品种类等因素对燃烧过程的影响。样品粒径范围为2—8mm,升温速率范围为350—600℃/min,燃烧终温为750—900℃。结果表明,在不到2min的升温段,油页岩燃烧转化率可达90%以上,而煤仅为30—50%,其值与煤的挥发份分析值基本一致。     

煤中有机硫形态结构和热解过程硫变迁特性的研究

利用热解 质谱并结合固定床热解反应装置，对煤中有机硫的形态主其对加氢热解过程 变迁特性的影响，进行了较系统的研究。结果表明，煤中有机硫的形态结构在褐煤中主要以脂肪族、芳香族硫化物为主，而在 煤中则主要以各种不同芳构化程度的噻吩结构为主，初步表明煤中有机硫形态结构随煤变质程度的变迁呈较强的连续递变性。煤热解过程中硫在呼产物中的变迁和分布与煤中有机硫的形态结构特点密切相关。较高芳构化噻吩结构不完全的氧     

煤燃烧过程中加石灰石脱硫对NOx排放影响的研究

讨论了煤燃烧过程中NO_x的析出特性和各种因素的影响。实验表明,加石灰石脱硫将使NO_x排放量上升,但是通过选择适当的运行参数,如温度、氧浓度、Ca/S比等和吸收剂种类,可以大大缓解脱硫与降低NO_x排放之间的矛盾。实验温区为600—1150℃,包括了流化床燃烧的温度范围,部分结果在流化床燃烧器上作了验证。     

煤中微量元素在燃烧过程中的变化

在分析微量元素燃烧过程中迁移变化机理的基础上,对电厂用煤和煤灰进行了采样测试,分析了电厂燃煤过程中微量元素的析出变化及在各种灰中的分布富集规律,同时用五个不同的温度段分别对煤进行了燃烧实验,研究了在不同温度下,微量元素从煤中析出的浓度和析出率,通过实验分析,。多数有害微量元素在飞灰中的富集浓度高于其它灰中,燃烧时温度的高低是影响微量的高低是影响微量元素迁移析出的重要因素,温度越高,有害微量元素析出率相对越大。     

煤燃烧过程中铍的迁移转化特性研究

通过热力学平衡模拟计算煤燃烧过程中铍的形态转化,采用高温真空管式炉进行含铍化合物与矿物的固固反应实验,以及富铍煤中加入添加剂的燃烧实验,通过X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光探针(XRF)以及电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)揭示煤燃烧过程中铍的迁移转化规律。结果表明,模拟计算发现铍只与含铝化合物反应生成BeAl_2O_4和Be Al6O10,同时固固反应实验也印证了这一结论,但反应温度在1 000℃左右,明显高于模拟计算温度650℃。添加Al_2O_3的富铍煤在燃烧时,由于铍与Al_2O_3发生反应,铍的释放率明显降低,最高降低33%以上;添加了伊利石的富铍煤,由于伊利石与铍的反应温度高于Al_2O_3,其抑制作用弱于Al_2O_3;而高岭石由于与铍的反应温度过高,在高岭石与铍发生反应产生抑制效果之前,部分铍已经在燃烧过程中释放出去,因此,抑制效果最差。     

煤在燃烧过程中破碎模型的建立

针对煤在燃烧过程中破碎行为，建立了单颗粒煤的一维破碎模型。模型结果显示：煤在燃烧过程中的起始破碎主要是由于煤所释放的挥发分在煤粒中的集聚，造成煤粒中产生较大的压力梯度，从而引起煤粒的破碎。这就较好地解释了煤在燃烧过程中的热破碎现象，为今后预测煤在炉内的粒度分布打下基础。     

煤焦外表面分形维数在燃烧过程中的变化

煤燃烧的化学反应及其物质输运过程均具有非线性动力特征，燃烧过程是孔洞分形体的变化过程，其外表面结构的变化部分的反映出颗粒内部孔结构的变化过程，本文利用分形理论及其相关的图像处理方法对不同煤种，不同燃烧阶段煤焦外表面结构的SEM图像进行研究，研究结果表明，XIE法较适合计算煤焦表面分形维数，在燃烧过程中煤焦的外表面分形数呈现两种变化趋势，通过最小二乘法多项式拟合确定煤焦外表面分形维数与燃尽率之间的关系式，并得到不同煤种的方程参数。     

煤颗粒燃烧的孔隙特性研究

以实验为基础,系统研究了典型煤种燃烧时的颗粒孔隙过程。采用低温吸附法和电子显微图像计算机法测量了煤燃烧过程中的颗粒孔隙,获得了颗粒孔径分布和孔形分布等孔隙特性,建立了煤颗粒燃烧的微孔效应和亚微孔效应理论。     

采用一体化燃煤添加剂的燃烧中固硫作用研究

针对五个不同煤种 ,研制出与之相匹配的催化燃烧及固硫一体化添加剂 ,采用高温定硫仪对其燃烧固硫效果进行了评价 ,考察了温度、Ca S摩尔比等影响因素 ,并着重讨论了一体化添加剂中催化燃烧组分的协同固硫作用。结果表明 ,一体化添加剂中的金属催化组分对CaO固硫具有较大的协同促进作用 ,固硫作用适宜的Ca S摩尔比因而可适当降低 ,一体化添加剂在燃烧固硫方面比传统单一组分固硫剂更具优越性 ,从而使催化燃烧和燃烧固硫两个过程有机地结合在一起。     

长广煤燃烧硫析出动态特性研究

报道了长广煤燃烧过程中硫动态析出特性的试验结果,试验表明,煤中硫析出有两个明显的峰值,其析出过程与煤中硫赋存形态有很大关系,温度对硫析出影响很大,它能促进煤中更多的硫提前释放,此外,钙基添加剂对煤燃烧硫析出有抑制作用,但要根据煤中硫赋存形态选择不同的添加剂。     

煤燃烧过程中SO2,NO的逸出规律研究

研究了脱灰煤、负载ＦｅＣｌ３煤及几种没变质程度的原煤在程序升温燃烧过程中ＳＯ２、ＮＯ的逸出规律，结果表明：ＦｅＣｌ３对煤中某些有机硫的逸出有抑制作用，同时使ＮＯ的逸出总量大大降低；不同曙速率对ＳＯ２、ＮＯ的逸出峰型基本没有影响，但低的升温速度线下ＳＯ２、ＮＯ能够在较低的温度下逸出。     

燃煤过程中CaO固氟反应特性的模型研究

采用部分烧结晶粒模型建立了燃煤过程中CaO固氟反应的数学模型；并在WCT－1型热天平上对CaO固氟反应特性进行了试验研究，结果表明，CaO/HF反应对HF为一致，本征反应和产物层扩散活化能分别为18．73kJ/mol和32．46kJ/mol，分析了反应温度，HF浓度，煤颗粒微孔结构等对CaO转化率的影响，经与热重实验结果比较表明，计算值与实验值基本吻合。     

铜及氧化铜对煤燃烧过程多环芳烃排放的影响

在实验管式炉上研究了金属铜和氧化铜对烟煤燃烧过程中PAHs生成的影响。采用气相色谱分析PAHs。实验结果表明，铜会促进PAHs的生成，而且主要是促进中高分子量PAHs的生成，这是由于铜为PAHs的合成提供了大量的活性反应中心。另一方面氧化铜对PAHs的合成和裂解具有双重催化效果，从而显著增加了中分子量PAHs的排放。在800 ℃以下，添加铜和氧化铜都减小了PAHs排放的毒性当量。在900 ℃以上，添加铜增大了PAHs排放的毒性当量。添加氧化铜时与添加铜时的规律类似，但是在1100℃以上，PAHs排放的毒性当量要比不添加时小。