O2/N2与O2/CO2条件下燃煤颗粒物的生成特性研究

将煤粉在O2/N2与O2/CO2条件下进行沉降炉燃烧实验,研究了燃煤颗粒物的质量粒径分布、生成浓度以及元素组成特性.研究结果表明,燃煤颗粒物均呈三模态粒径分布,气氛的改变不影响各模态的分布趋势.相同O2含量条件下,与O2/N2气氛相比,O2/CO2气氛中PM10和PM1的生成浓度均降低,PM1易挥发元素Na、K、S的含量升高,而难熔元素Si、Al、Mg、Ca、Fe的含量降低.随着O2浓度的增加,O2/N2燃烧气氛下PM10和PM1的生成浓度逐渐增加,O2/CO2燃烧气氛下PM10的生成浓度增加,而PM1的生成浓度先减小后增加.     

褐煤O2/CO2燃烧时可吸入颗粒物中碱性金属分布特性

通过沉降炉燃烧实验,研究了褐煤O2/CO2燃烧时可吸入颗粒物的生成和碱性金属元素在颗粒物中的分布特性.结果表明,燃烧气氛由O2/N2燃烧转变为O2/CO2燃烧时,亚微米颗粒物的生成量减少,但超细颗粒量增加.气氛对碱性金属元素分布的影响主要体现在亚微米颗粒范围内.与O2/N2燃烧相比,相同氧浓度下O2/CO2燃烧时所生成亚微米颗粒物中碱性金属向小粒径颗粒中富集.O2/CO2气氛下,低氧浓度燃烧时碱性金属元素对亚微米颗粒物的生成贡献大,而增加氧浓度其在亚微米颗粒物中质量份额则减小.     

纳米晶Gd2O3∶Eu3+的制备及发光性能

采用低温燃烧合成法制备了Gd2O3∶Eu3 纳米晶.用X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和荧光光谱仪分别对样品的结构、形貌和发光性能进行了研究.结果表明,改变甘氨酸与稀土离子的比例(G/M)、退火温度可以制备出不同结构和晶粒尺寸的Gd2O3∶Eu3 纳米晶.在退火温度为800℃,G/M等于0.83和1.0时,均得到了纯立方相的Gd2O3∶Eu3 纳米晶,随着G/M的增加,Gd2O3∶Eu3 从立方相逐渐向单斜相转变.粉末的晶粒尺寸随着退火温度的增高而增大,晶粒尺寸在10～30 nm之间.立方相的Gd2O3∶Eu3 纳米晶主发射峰位置在612 nm(5D0→7F2跃迁),激发光谱中电荷迁移态发生了红移.     

O_2/CO_2气氛下焦炭氮转化的实验研究

利用热重-傅里叶红外联用(TG-FTIR)的方法对O2/CO2和O2/Ar气氛下大同煤焦燃烧过程中焦炭氮的转化进行了实验研究.结果表明,两种气氛下煤焦燃烧过程中焦炭氮会转化为HCN、HNCO、N2O等.与O2/Ar气氛下的实验结果相比,O2/CO2气氛下焦炭氮的转化时间延长,含氮气体产物的质量分数也存在差异.热解制焦温...     

O2/CO2煤粉燃烧时细灰颗粒中痕量元素分布特性的实验研究

通过三个煤种在沉降炉中的燃烧实验,采用X-射线荧光光谱仪对实验收集的细灰颗粒物的元素组成进行定量测定,研究了O2/CO2煤粉燃烧对痕量元素行为的影响.结果表明,与O2/N2燃烧相比,O2/CO2燃烧对LPI颗粒物中Cu、Zn和Mn元素的分布形式没有影响,但显著增加了Cu、Zn元素在亚微米颗粒中的富集程度, Mn元素住细灰颗粒上没有出现富集,但O2/CO2燃烧时Mn在亚微米和超微米颗粒中的含量均显著减少.     

煤燃烧超细颗粒物生成和控制的实验研究

为了解煤燃烧过程中温度对超细颗粒物生成的影响和吸附剂抑制超细颗粒物生成的有效性,本文进行了小龙潭褐煤的滴管炉燃烧试验。收集的超细颗粒物的尺寸分布已经在不同的操作参数下进行了测量。超细颗粒物主要通过汽化-成核-冷凝机理形成。因为小于100 nm的颗粒物没有得到充分的控制,一种加入蒸汽吸附剂的方法在煤燃烧系统中得到应用,事实证明这种方法可以有效地抑制超细颗粒物的生成。     

利用钙钛矿型氧化物制取O2-CO2混合气体的实验研究

针对O2/CO2燃烧的特点,提出了利用O2/CO2燃烧再循环烟气直接制取O2-CO2混合气体的方法.采用溶胶-凝胶法制备了五种钙钛矿型金属氧化物,利用热重分析仪(TGA)分别考察了这五种物质对空气中O2的吸附特性,以及在CO2气氛下与CO2的反应特性.结果表明,所制备的五种钙钛矿型金属氧化物都能吸附空气中的O2,但均会与CO2存在不同程度的反应,其中新合成的两种钙钛矿型金属氧化物材料能显著减弱这一不利反应.     

12CaO·7Al_2O_3∶Ce~(3+)透明陶瓷的制备及其闪烁特性研究

采用高温固相法制备了不同Ce3+掺杂浓度的12Ca O·7Al2O3(C12A7∶x%Ce3+)陶瓷样品。在350 nm紫外光激发下,样品的发射光谱呈现为主峰位于440 nm的宽带,来源于Ce3+的5d1→2F5/2和2F7/2的辐射跃迁。随着Ce3+掺杂浓度的增加,发射强度增大;当Ce3+摩尔分数超过0.7%时,有杂质相出现。为了进一步提高光致发光强度,采用自蔓延燃烧法合成了C12A7∶0.5%Ce3+陶瓷样品。在H2气氛下热处理,通过改变笼中阴离子基团的种类和数目提高了陶瓷闪烁特性(发光强度和衰减时间)。结果表明,C12A7∶Ce3+陶瓷是可应用于闪烁体的潜在材料。     

O2/CO2循环燃烧中NOx的中试实验研究

O2/CO2 循环燃烧技术不仅便于回收烟气中 CO2,还能大幅度减少 SO2 和 NOx 排放.在国内第一台中试规模O2/CO2 循环燃烧台架上,对炉膛内部不同燃烧区域和尾部烟气的 NOx 排放进行研究.结果表明,本实验台架燃烧一段是 NOx 排放的重点提升区,Air 气氛下 NOx 浓度上升了 109.7%,在 O2/CO2 和 O2/RFG 气氛下 NOx 浓度没有明显增加,分别上升 23.2% 和 21.6%,燃烧二段 NOx 浓度基本没发生变化.尾部烟气中,与 Air 工况相比,O2/CO2 循环燃烧工况下脱硝率为 83.41%,另外喷钙对 NOx 的脱除也有不同程度的提升.     

Yb~(3+):Y_2O_3超细粉体的低温燃烧法合成及发光性能

以稀土硝酸盐和尿素(摩尔分数为1∶3)为原料,采用低温燃烧法在点火温度为600℃,热处理温度为1 100℃,热处理时间为1 h条件下制备了Yb3+∶Y2O3超细粉体。利用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪(FS)对粉体进行了表征。研究了点火温度、燃料用量和热处理温度对粉体性能的影响。实验结果表明:所制备的Yb3+∶Y2O3超细粉体的粒径为15～30 nm,颗粒分散性较好,无明显团聚,且粉体的发光性能良好,发射峰位于976,1 030和1 075 nm,适合于制备Yb3+∶Y2O3透明陶瓷。     

高浓度CO2气氛下燃煤氮、硫污染物的释放特性

采用污染物在线分析仪、气相便携红外分析仪研究了程序升温条件下改变氧化介质时煤中氮,硫的释放特性以及含硫物相的浓度变化规律,探讨了不同气氛,CO2浓度与O2浓度单独变化时对NO、SO2析出特性的影响机理.结果表明:O2/CO2燃烧气氛下NO、SO2排放峰值及总量均低于O2/N2气氛.CO2气氛下烟气中存在大量的CO,有利于NO的降解,同时也促进了烟气中其他含硫物相的形成,随着CO2浓度的增加,特别是在燃烧后期,NO、SO2的排放显著降低.O2浓度改变对NO和SO2的释放影响不同:O2浓度升高促进了SO2的析出;但是O2浓度在一定范围内增加对NO的排放并无明显影响,随着O2浓度进一步增加,NO的释放峰向低温区迁移,同时排放量降低.     

O_2/CO_2气氛燃煤半焦孔隙特性分析

在沉降炉上制备了不同燃烧气氛、不同燃尽程度的半焦,采用低温氮吸附仪和扫描电子显微镜测定了其孔隙结构和表面形态.结果表明,所取的半焦试样均具有完整且连续的孔结构体系;但在相同的操作条件下,O_2/CO_2气氛下半焦试样的孔结构参数及其分形维数均小于相同O_2浓度的O_2/N_2气氛下的情况;两种气氛下煤焦的燃尽过程中,孔隙结构参数(S_(BET)、V_(BJH)和d_(pore))随燃尽率的增加均呈减小趋势;SEM图像的定性分析结果与N_2吸附的定量测量吻合较好.研究结果为深入认识O_2/CO_2气氛下煤粉的孔隙结构与其燃烧特性的关系提供了基础.     

循环流化床高氧气浓度下的煤燃烧试验

在燃烧室高度6000 mm、直径140 mm、热功率0 15 MW的循环流化床燃烧试验系统上,研究煤在40%以上氧气浓度中的燃烧特性。试验结果表明,循环流化床在O2/N2气氛下、平均氧气浓度48.8%～52.3%范围内,可以实现普通烟煤的稳定燃烧;通过优化试验参数,煤的燃烧效率达到95.6%;物料循环量为404 kg/h,循环倍率为17.6。     

混煤氮的热解析出特性及燃料NO_x的形成规律

混煤氮的热解析出特性及燃料ＮＯ_ｘ的形成规律邱建荣，马毓义，曾汉才，吕焕尧，喻秋梅（华中理工大学煤燃烧国家重点实验室武汉４３００７４）关键词：混煤，ＮＯ_ｘ，混合比，燃烧。ＥＭＩＳＳＩＯＮＯＦＮＩＴＲＯＧＥＮＣＯＭＰＯＵＮＤＳＡＮＤＮＯ_ｘＦＯＲＭＡＴ?..     

褐煤热解与燃烧时矿物转化和细灰形成的CCSEM研究

在沉降炉中进行了一种典型中国褐煤的热解与燃烧实验,热解气氛为N2,燃烧气氛为O₂/N₂=21:79,采用CCSEM分析原煤、煤焦与煤灰。CCSEM分析结果表明,铁氧化物、石英、黄铁矿、伊利石和高岭土是煤中主要的矿物成分,同时也是主要的外在矿成分,褐煤中57.26%的矿物粒径小于10μm。在热解与燃烧过程中,煤中主要矿物发生了明显转化。富Si矿物和硅铝酸盐在热解和燃烧过程中可能发生了破碎;而富Fe矿物部分明显破碎生成细小矿物,部分外在矿直接转化,未发生明显破碎。细灰少量来自于细小富硅矿、石英和铁氧化物等矿物的直接转化,70%以上的细灰由Ca、Fe含量很高的混合硅铝酸盐组成。     

煤燃烧过程中铜对多环芳烃生成的影响

研究了两种燃烧方式煤燃烧过程中金属铜的添加对多环芳烃生成的影响。结果表明:随着铜煤质量比的增加,管式炉煤燃烧多环芳烃生成浓度是减少的;流化床煤燃烧多环芳烃生成浓度是增加的,但要小于管式炉条件下两个数量级。多环芳烃生成毒性分布类似于多环芳烃生成浓度分布。而单个多环芳烃生成有着较大区别,同燃烧方式、存在状态、铜的含量等有较大关系。在燃烧温度下,铜的添加主要对高环物质的催化作用较为明显。     

PM2.5和PM10排放的一维炉煤燃烧实验研究

我国煤烟污染十分严重。燃煤排放的PM10和PM2.5表面富集了大量的有毒痕量元素,进入大气后,对环境的危害极大。本文在一维炉中对不同煤种分别在650℃,850℃,950℃下燃烧PM的排放进行实验研究,发现PM10和PM2.5的排放量随温度升高有增加的趋势;随煤种含S量的增加,其排放量也增加;随着煤灰分的增加,PM10和PM2.5的排放量也有增大的趋势,煤中矿物质的种类和形态对其排放有明显的控制作用。     

O2/CO2气氛下CO对煤焦异相还原NO影响的研究

为揭示O₂/CO₂燃烧过程中高浓度的CO对煤焦异相还原NO的影响,在1073 K温度下使用山西褐煤在卧式炉上进行了实验。分别对O₂/CO₂浓度比及CO浓度下NO的还原特性进行详细实验研究。研究结果表明:在O₂/CO₂气氛下,O₂浓度为30%时具有较高的还原率;相同O₂浓度下O₂/CO₂气氛较空气气氛NO还原率高,表明在CO存在的条件下,高浓度的CO₂会促进NO的还原;当CO浓度从1.5%逐渐升高时,NO的还原率逐渐降低,到CO浓度为5%时,NO还原率比没有加入CO时还要低,而在空气气氛下CO浓度的变化对NO的还原率影响较小。     

Reduction effect of co-firing of torrefied straw and bituminous coal on PM1 emission under both air and oxyfuel atmosphere

Straw sample was torrefied at 260 °C and 300 °C in N₂, respectively, to prepare torrefied straw named as T-260 and T-300, and the reduction effect of co-firing straw or torrefied straw and steam coal on PM₁ is investigated. The combustion experiments were conducted in a high temperature drop tube furnace (DTF) at 1400 °C to collect the inorganic PM₁₀ for further analysis. Combustion atmosphere was air for all cases and 50% O₂/50% CO₂ (OXY50) for coal, T-260 and their blends of 1:1 and 4:1. The results show that all three biomass fuels show obvious emission reduction of PM with aerodynamic diameters of ≤?0.3?µm (PM_0.3) under both mix ratios. Reduction ratios of co-firing are overall higher at mix ratio of 1:1 than 4:1, and co-firing of T-260 or T-300 with coal shows higher reduction ratio than co-firing of straw. The higher ash content in torrefied straw leads to higher contents of alkali and alkaline earth metals (AAEM), which will further react with both Si and S during co-firing and coagulate into particles of larger sizes, leading to higher reduction ratios of PM_0.3 and unconspicuous reduction effects in PM_0.3–1 emitted from co-firing. During co-firing in oxyfuel atmosphere, a higher combustion temperature compared to air leads to an intensitive gasification, may resulting in effective and even higher reduction ratio in PM_0.3.     

Oxidation and Self-Reaction of Carboxyl Groups During Coal Spontaneous Combustion

Carboxyl groups play an important role during the development of coal self-heating. The real-time changing characteristics of carboxyl groups were obtained using an in situ Fourier Transform Infrared Spectroscopy method. They are significantly influenced by reaction atmospheres. Under dry-air atmosphere, their quantity obviously decreases before reaching 120°C and then increases with temperature rise. Under oxygen-free atmosphere, it decreases before reaching 80°C and then increases with temperature rise. In contrast with direct oxidation process, the quantity of carboxyl groups is smaller and the decrease phenomenon at the beginning almost disappears during the oxidation process following oxygen-free reaction. The results indicate that the carboxyl groups have different reaction pathways during coal self-heating. These pathways can be divided into two kinds, that is, oxidation pathways and self-reaction pathways. The study proposed the reaction sequences of carboxyl groups during coal self-heating, which are helpful for revealing the mechanism of coal spontaneous combustion.