煤的燃烧过程中燃料-NO_x的析出特性

一、前言 在燃烧温度较低(<1100℃)时,比如在沸腾炉或循环流化床燃烧中,所生成的氮氧化物主要是燃料型的,占总量的90％以上。它的形成机理尚不太清楚。Fenimore认为,燃烧过程中燃料氮首先分解为中间产物I,然后在含氧化合物的氧化下形成燃料-NO_x并且部分被分解。本文将着眼于燃料-NO_x的析出特性,通过实验分析各种影响因素的作     

准东煤热解过程中钠的迁移规律研究

新疆准东煤中钠含量较高,在热转化利用过程中会造成设备的腐蚀、积灰和结渣等问题。本文通过煤的逐级萃取和热解实验,考察了准东煤热解过程中钠的迁移转化规律。初步实验结果表明准东煤中的钠以水溶钠为主,约占60%~70%。热解过程中钠的形态发生转变,温度低于700℃时钠主要是以有机钠的形式释放,温度升高,原煤和水洗煤中可溶钠向不溶钠转化。     

秸秆/城市生活垃圾混合热解过程中硫及氯的析出特性

基于TGA-FTIR联用技术,研究一种高灰分、低热值城市生活垃圾与秸秆(棉秆及玉米秆)在不同质量配比下混合热解过程中气态硫和氯的析出特性.结果表明,城市生活垃圾掺加秸秆后,促进垃圾的热解,CH4及有机物析出增加;随着秸秆掺加比例提高,H2S及SO2的析出量增加,HC1起始析出温度有所降低,但析出量减小.试验结果为城市生活垃圾及秸秆的综合利用提供理论依据.     

生物质内部燃烧特性的阴燃实验研究

根据生物质颗粒内部燃烧过程和生物质粉自然向下阴燃过程的共性,采用阴燃实验的方法研究了生物质内部燃烧特性。考查了物料种类、含水率、孔隙尺寸对生物质内部燃烧温度,燃烧中干燥前沿、炭氧化前沿的移动速度,裂纹、气体成分等的影响。实验结果为生物质燃烧和阴燃过程模拟以及深入理论分析提供了依据。     

基于图像处理的生物质颗粒燃烧特性研究

本文通过搭建McKenna型燃烧系统研究生物质颗粒的燃烧特性。基于数字图像处理技术分别研究氧浓度、流量和颗粒尺寸对生物质颗粒燃烧特征和挥发分火焰特征的影响。研究表明,随着氧浓度的增加,生物质颗粒的着火延迟时间、挥发分燃烧时间和碳燃烧时间均呈现下降趋势。挥发分火焰时均面积随着氧浓度的增加而减小,挥发分火焰时均平均亮度随着氧浓度的增加而增加。流量对生物质颗粒燃烧特性的影响与氧浓度的影响相似,而颗粒长度对生物质颗粒燃烧特性的影响与氧浓度和流量的影响相反。     

桦甸油页岩热解过程中热膨胀特性研究

利用静态热机械分析法(TMA)分别测定三种不同有机质含量的桦甸油页岩平行层理面和垂直层理面室温到600℃温度范围内的热膨胀特性,并对影响热膨胀特性的因素进行分析。结果表明,油页岩中水分和有机质在热解过程中析出是油页岩膨胀的内在动力,有机质含量越高,油页岩的热膨胀度越大;油页岩中发达的孔隙结构会减缓气液释放造成的压力;垂直层理面的热膨胀度比对应的平行层理面的热膨胀度大。桦甸油页岩低温热膨胀主要对应水分析出,平均热膨胀度介于2.44×10~(-6)~24.42×10~(-6)K~(-1);中温热膨胀主要对应热解油气析出,平均热膨胀度介于1.83×10~(-6)~47.81×10~(-6)K~(-1)。     

生物质流态化燃烧床料流化特性研究

利用5 kW鼓泡流化床实验装置,以小麦秸秆为燃料,以石英砂为床料,进行燃烧实验,在27~800℃温度范围内,对实验前后床料的最小流化速度进行研究。结果表明:生物质流态化燃烧后,床料表面粘附熔融物;常温条件下,熔融物对床料最小流化速度影响不明显,随着温度升高,石英砂床料最小流化速度降低,在温度大于500℃条件下,实验后床料的最小流化速度明显增大;床料表面粘附物高温条件下熔融是引起流化特性改变的根本原因。     

木质装饰板材贫氧条件下燃烧和热解特性研究

本文利用热重差热分析仪,在各种不同的氧气浓度下对落叶松、红木和红松样品进行实验。通过对TG、DTG和DTA曲线的分析,样品干燥基要经历两个失重过程,第一个失重过程主要是纤维素和半纤维素的热解,第二个失重过程主要是木质素的炭化分解和燃烧。在各氧气浓度条件下,热解失重的第一个阶段TG和DTG曲线差异很小;在各样品失重的第二个阶段,随着氧气浓度的增加,TG和DTG曲线左移,反应结束的温度明显降低。氧气能使木质素的炭化物氧化并进而可能使其着火燃烧,从而使反应进程加快。当氧气浓度大于6.32%时,各样品DTA曲线上均有两个明显放热峰,并且随着氧气浓度的增加,DTA曲线放热峰越尖锐,放热峰面积越大,说明氧气浓度越大,在两阶段失重过程中更多的挥发分物质和固体炭化物参与燃烧。     

煤直接液化残渣热解过程气体产物的析出

采用热重-红外联用(TG-FTIR)技术研究了煤直接液化残渣(DCLR)的热解特性,重点对其热解过程气体的析出规律进行了分析讨论。研究表明,液化残渣热失重分为三个阶段,在405.10 ℃以前为残渣热解第一阶段;405.10～523.83 ℃主要为高沸点油和沥青质等的大量热分解阶段,当温度达到478.45 ℃时,失重速率达到最大值,此时失重量约占总失重的40.27%;523.83 ℃以后残渣的失重曲线较为平缓,失重量约占总失重的50.55%,主要由产物的二次分解和矿物质的热分解所造成。热解过程气体产物的析出也分为三个阶段,第一阶段主要释放的是H₂O和CO₂,第二阶段中析出的主要为CO₂,CH₄,CO、H₂O和少量SO₂,同时在458.4～791.9 ℃范围内伴随着焦油的大量析出,第三阶段主要是CO₂,CO和H₂O的析出。CO₂的释放主要归功于含氧杂环或OCO等含氧基团的断裂,而CO的释放主要由醚键以及含氧杂环热分解造成,脂肪烃的热分解是CH₄释放的主要原因。     

单个球形生物质颗粒热解过程的数值模拟

本文对单个球形生物质颗粒的热解过程进行数值模拟．利用双倒易边界元法和四阶龙格-库塔方法分别对非线性的导热方程和化学反应动力学方程组进行求解．讨论了生物质颗粒的大小与环境温度对热解时间和热解产物中相关组分质量分数的影响．     

煤模型化合物混合热解时HCN和H2的析出特性

以吡啶、吡咯为煤的含氮模型化合物,利用红外烟气分析仪和气相色谱研究二者在873～1473 K下混合热解时产物的析出规律.结果表明:吡啶和吡咯的热解是两种不同的热解开环方式,吡啶的热稳定性强于吡咯,其氢气产率高于吡咯,但其氰化氢产率较低;混和热解时的氰化氢产率明显小于单独热解,氰化氢产率在1073 K时随混合物中吡啶含量增大而减小,在1373 K时随吡啶含量增大而增大;氢气随温度和混合物中吡啶含量的变化趋势与氰化氢相似,并且热解产物中还检测到少量的甲烷.     

TG-FTIR法研究低变质煤共热解过程气体的析出规律

采用热重-红外联用技术（TG-FTIR）对比研究了陕北低变质粉煤（SJC）与重油（HS）、焦煤（JM）、液化残渣（DCLR）共热解过程中气相产物的析出特性。研究表明,随热解温度升高,SJC与HS,JM,DCLR的共热解过程均可分为三个阶段。第一阶段表现为原料表面吸附物的释放,第二阶段发生解聚和分解反应,随温度继续升高,第三阶段形成更为稳定的半焦。在热解第二阶段中均存在煤与添加剂之间的协同效应,SJC作为主要的供氢体,热解产生的氢自由基与HS,JM,DCLR热解产生的小分子自由基碎片之间发生相互作用生成焦油和煤气。SJC和SJC+DCLR在450 ℃附近的温度区间内热解反应进行的更加充分,大部分N元素转移到了焦油组分中。热解过程气相产物中H₂O和酚类物质、含N杂环物质及CO的析出伴随着热解的整个温度区间,SJC+JM和SJC+HS热解过程含N物质的转移主要集中在400~650 ℃区间,CH₄和脂肪烃类物质的析出最高峰出现在450 ℃附近,而SJC+DCLR和SJC则出现在550 ℃。JM,HS及DCLR的添加可促使焦油中芳香族化合物的析出,SJC+JM与SJC+HS热解过程芳香族物质大量析出的温度区间在400~550 ℃。该研究结果为低变质粉煤的清洁转化与提质分级新技术的研究开发提供理论依据,对低变质煤的增值利用具有重要的意义。     

温度对生物质热解过程中传热特性的影响

基于欧拉-拉格朗日方法,考虑热解过程中挥发分的析出和颗粒体积的变化,以上海市常见的绿化树种香樟树的树枝为实验材料,对固定床中生物质颗粒热解过程中温度对传热特性的影响进行了详细研究,利用开源软件OpenFOAM获得了反应器内不同热解阶段不同温度范围内颗粒数的分布,给出了不同温度下的有效传热系数及不同传热方式所占的比例.结...     

煤粉旋风燃烧过程流场特性研究

煤粉旋风燃烧器可用于工业加热过程,实现以煤代油,本论文根据旋流燃烧流动特点,采用能考虑非均向湍流应力的雷诺应力模型,对煤粉旋风燃烧器内气流流动过程场进行数值模拟计算,流场计算结果表明,燃烧室几何参数对其内部的流动特性有很大的影响。计算结果与流场实验测试相吻合。     

煤燃烧过程中悬浮粒子的辐射特性

燃烧室中的悬浮粒子是辐射换热的重要媒体,本文根据实验测得的具有不同组成颗粒的特性指数(粒子尺寸参数α和复折射指数m),利用Mie光学理论,计算出了能描述燃烧过程辐射热交换的重要特征参量——颗粒的辐射有效因子,进而可得到吸收和散射系数.这一工作对煤粉燃烧过程中辐射热交换的测量和数学模化都有重要的实际意义.     

生物质燃烧中碱金属和氯沉积烧结行为分析

采用化学热力学平衡的方法,对秸秆燃烧中K、Na、Cl的转化规律及形成的产物进行了研究,并与锅炉采样结果对照,讨论了生物质锅炉过热器严重积灰烧结的原因。研究结果表明,生物质中的K、Na、Cl在燃烧温度小于600℃时只存在于固相中。当温度大于600℃时产生气态的KCl、NaCl、KOH、NaOH、K、Na等。现场采样结果表明,生物质锅炉的过热器积灰烧结问题正是由这些气态碱金属化合物的凝结和硫酸盐化而引起的。     

燃烧过程中煤焦颗粒的逾渗特性变化

本论文根据分形理论及测定得到的准格尔褐煤在燃烧过程中颗粒的物性参数建立表征煤焦颗粒的分形体模型。 通过分形体上突入逾渗和普通逾渗模拟,研究在燃烧过程中由于颗粒内部分形体结构的改变造成的传输特性和反应特性 的变化情况。结果表明,建立的分形体模型能够很好的表征煤焦颗粒结构特征,逾渗模拟的结果与实际情况基本相符。     

生物质液相解聚残渣热解行为对比研究

解聚残渣是生物质在酸催化转化制取平台化合物过程中形成的固体副产物.本次研究发现三种衍生自玉米杆(H-CS)、柳桉(H-ES)、樟子松(H-PS)的解聚残渣都是富含苯环和呋喃环的复杂聚合物,其碳含量超过68％.基于DG-DAEM的热裂解宏观动力学特性模拟表明H-CS降解平行反应具有更低的活化能(144.7 k J/mol...     

纤维素热解过程中活性纤维素的生成研究

热重分析发现活性纤维素的生成始于530 K左右,对应于失重图上的肩部及SDTA曲线中强烈的放热峰.在辐射加热闪速热裂解试验台上获取了一种可溶于水、高温下易分解、室温下呈固态且稳定存在的黄色中间产物.扫描电镜图片证明在热裂解初期纤维素经历了一个熔化和相互粘结的状态,产物的红外谱图证实了大量的羰基和羧基官能团的生成.高效液相色谱分析证明其主要成分是一系列聚合度不同的低聚糖,推断该低聚糖即为活性纤维素.     

煤粉的煤岩和燃烧特性研究

本文根据燃烧特性的差别将阳泉无烟煤分为不同比重段的样品,并分别进行了岩相成分和化学成分分析,而后通过沉降炉实验测定了这些样品的反应动力学参数．此外,本文还采用数值计算的方法得到了沉降炉内的气相流场、温度场和颗粒停留时间,提高了数据处理的精确性,并重新整理了神木烟煤和西山贫煤的反应动力学数据．