用真比重分离法研究一种飞灰残炭的生成途径和再燃特性

根据煤在足够高温度下，停留时间越长，分子结构的晶格化程度越高，因而反应活性越低，同时真比重也越大的原理，采用重液将一种链条锅炉飞灰中的残炭颗粒富集并按不同真比重分开。各比重组颗粒表面积测定结果符合不同燃尽度焦炭比表面积变化规律；小流化床燃烧实验证明随真比重增大，残炭颗粒本征反应活性降低。说明真比重分离法对于判断飞灰残炭颗粒的形成途径和再燃特性很有效。实验结果表明，链条炉飞灰残炭并不主要由原煤中的细小颗粒形成，由中等和大颗粒原煤形成的飞灰残炭占相当比例；在真比重最大的残炭组中，细小颗粒所拥有的总碳量最大。估计它们是由大颗粒或大块原煤经过炉内高温区、停留时间长，燃烧后期碎裂形成的。     

用热重法研究我国四种煤显微组分的燃烧特性

本文用热天平考察了平朔煤，红阳煤，大同煤和东胜煤显微组分的燃烧特性，以及原生矿物质对显微组分燃烧的影响。研究表明，各显微组分的燃烧特征温度，镜质组低于惰质组，壳质组在燃烧的有，中期，特征温度较低，在燃烧后期，与其它两个显微组分的特征温度差值变小。     

龙岩煤不同宏观煤岩组分的热破碎性质研究

用筛分和浮选法对龙岩煤进行分选, 得到不同粒径、不同宏观煤岩的龙岩煤颗粒。在热天平上进行热解破碎研究,并在自制的小型流化床上进行燃烧破碎试验。结果表明,亮煤与灰煤均发生一次破碎, 破碎后生成许多细小颗粒, 其中粒径0.8mm以下的细颗粒占多数;暗煤则不发生一次破碎。随着升温速率和颗粒粒径的增大, 一次破碎变得较为剧烈;颗粒性质、颗粒粒径、炉床温度和燃烧时间等因素对龙岩煤在流化床燃烧中的破碎均有重要影响。亮煤与灰煤因结构致密, 颗粒中大孔隙少, 显微硬度大, 灰分少等原因使得它们在燃烧中发生严重破碎;而暗煤颗粒则因相反的原因不发生破碎或仅发生轻微破碎。粒径越大, 炉床温度越高, 燃烧时间越长, 破碎越剧烈;亮煤与灰煤在燃烧中均发生了二次破碎, 其中亮煤的二次破碎更剧烈;燃烧后期, 亮煤的颗粒破碎比灰煤更快;由于破碎, 入炉煤颗粒平均粒径在燃烧早期迅速减小, 而后随着燃烧的进行而逐步趋于一个稳定值;亮煤在流化床燃烧中服从等密度燃烧模式, 暗煤服从等直径燃烧模式, 而灰煤则服从混合燃烧模式。     

用真比重分离法研究一种习灰残炭的生成途径和再燃特性

根据煤在足够高温度下，停留时间越长，分子结构的晶格化程度越高，因而反应活性越低，同时真比重也越大的原理，采用重液将一种链条锅炉飞灰中的残炭颗粒富集并按不同真比重分开。各比重组颗粒表面积测定结果符合不同燃尽度灰比表面积变化规律；小流化床燃烧实验证明随真比重增大，残炭颗粒本征反应活性降低。说明真比重分离法对于判断飞灰残炭颗料的形成和再燃特性很有效。     

气流床气化细渣中残炭的结构特征及燃烧特性研究

气流床气化过程中产生的细渣含碳量很高,目前多以填埋的方式进行处理,将细渣用于循环流化床锅炉掺烧有望为细渣处理提供有利的技术。本研究选用宁东能源化工基地典型气化工艺GE、OMB及GSP产生的气化细渣为研究对象,利用物理吸附仪、激光拉曼及热重分析仪等仪器,系统研究了气化细渣中残炭的结构特征与燃烧特性。结果表明,原始气化细渣中的物质可分为黏结球形颗粒、多孔不规则颗粒与孤立的大球形颗粒,而酸洗后的气化细渣多以疏松细小的颗粒和多孔不规则块状颗粒存在;细渣中残炭的孔径尺寸主要分布在4-8 nm,且比表面积与残炭的活性位点大小顺序均为:GE OMB GSP;GE渣中残炭结构有序度最低,无定形炭结构最多,GSP则相反;GE渣中残炭燃烧速率最快,主要是由于GE渣中残炭有较大的比表面积、较多的无定形炭结构及较高的的活性位点,且GE渣中残炭的综合燃烧指数为5.26×10~(-7)%~2/(min~2·℃~3)。     

煤燃烧过程中氟析出特性与生成机理

通过建立的固定床管式炉煤燃烧氟析出试验装置，研究了煤燃烧过程中气态氟的排放特性，并根据燃煤氟析出等温动力学实验建立了气态氟生成动力学模型。结果表明：氟析出率随燃烧温度的升高而逐渐增加，煤中氟在300 ℃～400 ℃开始析出，500 ℃～1 100 ℃为主要析出温度范围；氟析出率随煤在炉内停留时间的增加而增加，但前5 min为主要析出阶段；炉内还原性气氛对氟析出有一定的影响；氟析出率与煤中氟赋存形态和含氟量有关。燃煤过程中氟析出过程可用一级反应动力学描述，反应活化能E和频率因子A依赖于煤中氟的赋存形态和氟化物的热稳定性。不同煤种E为28.0 kJ·mol－1～65.1 kJ·mol－1，A为12.5 min－1～46.0 min－1。     

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。     

沥青热解残炭的燃烧特性

与轻质油品(汽油、柴油等)燃烧特性不同,重质燃料油在燃烧时,首先发生燃料的热分解,分解的产物扩散到气相空间发生着火、燃烧,最后剩下固体残炭,然后残炭再着火、燃烧,由于残炭的燃烧属于异相反应,比燃料气与空气的同相反应慢,导致其燃尽时间明显变长,文献[1]给出了沥青和十二烷单滴的燃烧过程温度变化曲线,从曲线可以看出,残炭的燃烧阶段明显比气体的燃尽时间长,而残炭的质量只为沥青质量的10%～20%[2,3]。虽然残炭含量低,但它在整个燃烧过程中占有十分重要的地位;文献[4]利用热重系统研究了渣油热加工的副产物石油焦的燃烧特性,主要从…     

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。     

燃烧反应过程中胜利脱灰褐煤微结构演变特性研究

对胜利脱灰褐煤的燃烧反应性进行了测试,并利用FT-IR、XPS、XRD和Raman等对不同条件下的未反应残留物进行了表征,以分析胜利脱灰褐煤在燃烧过程中微结构演变特性。结果表明,在燃烧反应过程中,煤样的脂肪族官能团不断消耗,碳氧官能团和芳烃骨架的消耗与生成交替进行,褐煤表面C-C/C-H键合结构所占比例先增加后减少,碳-氧键合结构所占比例先减小后增加,未反应残留物的芳香度不断升高,褐煤的石墨缺陷指数先增加后降低,而脂肪族侧链指数则呈现先减少后增加的变化规律,表明随着燃烧反应进行对褐煤未反应残留物的石墨化程度逐渐提高,特别是在燃烧反应后期,石墨化程度显著提高。     

岩相及煤阶对煤的燃烧特性的影响

为了确定手选富显微组分煤及焦的燃烧特性，从显微组分和煤阶的角度用热天平的燃烧曲线研究反应性，并给出焦的活化能。煤和焦的比表面积由液氮等温吸附求得，并用扫描电镜观察了焦的表面形态。用灰色关联法分析各显微组分和煤阶对反应性和表面形态的影响。结果表明，镜质组对煤和焦反应性和表面形态均有重大影响，煤的反应性受显微组分的影响比煤焦更显著，若不考虑矿物质的影响，则各因素对煤及焦反应性影响次序为Ｖ＞Ｒ＞Ｉ＞Ｅ。     

炭化程度对核桃壳焦孔隙结构和燃烧特性的影响

利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了炭化程度对核桃壳焦孔隙及微晶结构的影响,并使用热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)对核桃壳焦及其原料的燃烧特性进行了分析。结果表明,合适的炭化程度(焦炭挥发分含量为6%-15%)使焦炭内乱层石墨变得无序,碳质微晶结构中缺陷增多,导致焦炭内孔隙结构相对发达;热解温度为500℃时,核桃壳焦的比表面积最大,为374.60 m~2/g;热解温度为600℃时,核桃壳焦的燃烧特性最优,其燃烧特性指数为7.16×10~6;合适的炭化程度可使焦炭内的挥发分含量减少,从而使得核桃壳焦的高位热值升高,且由于相对发达的孔隙使焦炭在燃烧时与空气的接触面积增大,导致焦炭的燃烧速率加快。     

Mechanism of coal char burning at a low oxygen content in the feed stream

Evolution of the internal pore structure during the combustion of two different types of coal chars is compared. In this study brown coal char prepared from brown coal (coal-mine Nováky) by drying and devolatilization, and commercial black coal char (provided by U.S. Steel Košice) were used. Particles were combusted to different degrees of burnout at an initial temperature of 800°C in a low oxygen containing atmosphere (5 vol%). It was shown that the combustion of both types of coal chars proceeds via the same shell progressive mechanism, despite differences in their original internal pore structure. The internal surface area of the brown coal char particles mainly belongs to the region of micropores, while for the black coal char is typical its macropore structure. Inside the brown coal particle cores pore structure evolution was observed. This change of the structure was caused by the reaction between solid carbon and carbon dioxide, due to which the specific surface area in the region of micropores significantly increased. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

油页岩和半焦燃点的研究

使用LCT-1型的TG-DTA联合热分析仪与CO/CO_2 GQS-08型红外分析仪相结合,测定了抚顺、茂名和约旦三种油页岩及其半焦的燃点,提出均相着火和非均相着火机理。当进行非均相着火时,着火发生在油页岩或半焦的表面,当进行均相着火时,着火发生在包围着样品的气层中,样品进行哪种着火机理,与试样的化学和物理性质以及燃烧条件有关。通过在计算机上的关联,获得这三种油页岩和半焦的燃点数学模型,用该模型预测燃点时理论值与实测值平均相对误差:对油页岩<2.0%;对半焦<5.8%。     

神木煤流化床气化带出细粉的特性

采用灰熔点测定仪、扫描电镜-能谱分析仪和热重分析相结合,研究了神木煤流化床气化带出细粉的灰熔融特性、粒径分布和气化反应活性。结果表明,神木煤流化床气化带出细粉中酸性成分的减少和碱性成分铁、钙等的增加,使神木煤流化床气化带出细粉的灰熔点比原煤低。神木煤流化床气化带出细粉具有较宽的粒径组成,呈现出明显的多峰状分布,带出细粉表面的元素分布存在很大的差异。随着带出细粉粒径的减小,细粉中的水分逐渐减少,灰分含量逐渐增大。气化飞灰的孔隙结构比高温煤焦更发达,具有比较丰富的中孔和大孔,导致带出细粉的反应活性比神木煤焦高。     

煤-焦炉气共热解半焦燃烧动力学特性研究──燃烧模型的建立及其表观活化能动态描述

采用热重分析方法（ＴＧＡ）对煤－焦炉气共热解半焦燃烧动力学特性进行研究,建立了半焦燃烧动力学模型,采用新的数学处理方法,实现了表观活化能在半焦燃烧过程中的动态描述及平均表观活化能的求取。分析结果表明,表观活化能在半焦燃烧过程中呈“两头高、中间低”的“钟”型动态分布,其变化范围为：４７～９５ｋＪ／ｍｏｌ,其中主要燃烧失重阶段（转化率为２０％～８０％）的表观活化能较低且变化幅度较小,约为４７～６０ｋＪ／ｍｏｌ,在燃烧转化率为４０％左右出现最低活化能约４７ｋＪ／ｍｏｌ。同一半焦燃烧过程中,表观活化能与燃烧速率动态分布具有良好的对应关系,即较大燃烧速率对应着较低表观活化能,这说明表观活化能的大小直接体现了半焦燃烧反应活性的高低     

热处理对煤焦反应性及微观结构的影响

用热天平和XRD考察了热处理对二种煤(河北蔚县褐煤、四川湔江烟煤)镜质组半焦微观结构和反应活性的影响。TGA结果表明，热处理温度增加，蔚县煤镜质组(YXV)与湔江煤镜质组(JJV)焦炭的反应性降低；YXV焦炭的反应性随着热处理时间的增加而急剧下降，但一定热处理时间(60 min)后，其下降趋势变缓；热处理时间对JJV焦炭的影响较小。XRD结果表明，在热处理温度为900 ℃，初焦热处理时间为60 min时，YXV焦炭晶格结构发生明显改变，900 ℃以上，YXV焦炭芳香堆垛高度Lc随着热处理时间的增加而增加；热处理时间对JJV焦炭的影响不如YXV显著，而只有在较高的热处理温度(1 200 ℃)下，碳的微观结构才出现明显的有序化。热处理导致的焦炭微观碳结构趋于有序化是焦炭反应性下降的主要原因。     

生物质焦制备条件对其燃烧反应特性的影响

在热重分析仪上,研究了生物质焦的制备条件对其燃烧反应特性的影响。生物质焦由闪速裂解技术制得,裂解温度为 748 K、773 K和823 K;原料含水质量分数为0、7.0%和11.3%。研究发现,生物质焦中挥发性物质的质量分数和H/C质量比随裂解温度的增加而降低,其燃烧反应性随裂解温度的增加而降低;与高裂解温度条件下制得的生物质焦相比,低裂解温度条件下制得的生物质焦具有较高的反应活化能和对燃烧温度更敏感。原料含水量对生物质焦的燃烧反应特性影响很小;但对高裂解温度条件下制得的生物质焦中的挥发性组分含量有较大的影响。简化的生物质焦本征燃烧反应幂函数动力学模型可以很好地描述其燃烧行为。     

Effect of phosphorus flame retardants on thermo-oxidative decomposition of cotton

The effect of six organophosphorus compounds, including Pyrovatex CP (PCP), diammonium phosphate (DAP), phosphoric acid (PA), tributyl phosphate (TBP), triallyl phosphate (TAP) and triallyl phosphoric triamide (TPT) on the flame retardancy of cotton cellulose was studied. PCP, PA, and DAP are more efficient compared with the other three compounds in improving the limiting oxygen index (LOI) of cotton. The effectiveness of these compounds was investigated using scanning electron microscope (SEM) images of char formed after LOI tests, char content, activation energy of decomposition and heat of combustion data. SEM images showed that DAP, PCP and PA chars maintain the surface morphology during the burning process, which might be due to the formation of a protective layer or crosslinking effect. PA, PCP, and DAP treated fabrics have a higher activation energy of decomposition, higher char content and lower heat of combustion.     

煤焦的晶格结构,本征反应活性和密度初探

通过对低变质程度烟煤的镜质组分分别在空气和高纯氧中所得中温焦炭的密度和晶格化程度的初步研究，并作了链条锅炉飞灰炭的本征反应活性和密度关系比较，认为煤在不同气氛中加热其晶各化结构增强的决定性作用是温度，其次是煤在加热中的停留时间，煤焦的密度大小可作为煤焦晶格化程度的一种表征，煤焦的本征反应活性与煤焦密度和晶格化程度具有相关性。