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。     

混煤燃烧减少细微颗粒物生成的实验研究

本文将一种褐煤和一种烟煤进行不同混合比例(9∶1、7∶3、1∶1、3∶7和1∶9)和不同燃烧气氛(O2/N2和O2/CO2气氛)的沉降炉燃烧实验,采用低压撞击器(LPI)对燃烧生成的颗粒物进行收集,并对所收集的颗粒物开展生成浓度、元素组成等分析,研究了混煤燃烧减少细微颗粒物生成的作用机理及混煤比例、燃烧气氛对其的影响....     

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.     

煤燃烧中无机矿物向颗粒物的转化规律

为深入理解燃煤颗粒物的形成机理,利用计算机控制扫描电镜技术对煤及其颗粒物中的无机矿物进行了详细表征,研究了煤燃烧过程中主要矿物向颗粒物的转化规律.结果表明煤中粘土矿物由于含有K、Na、Ca、Mg和Fe等杂质元素,容易在较低温度下发生熔融和聚合,从而使颗粒粒径变大.黄铁矿在燃烧中易发生分解、破碎而使颗粒粒径减小,Fe氧化物与硅酸盐发生反应形成富Fe硅酸盐.方解石和铁白云石在高温条件下分解生成对应的氧化物,也可与硅酸盐发生反应形成富Ca或富Fe硅酸盐.石膏在燃烧过程中会经历脱水和分解反应,生成的CaO可与SO3和熔融硅酸盐发生竞争反应.     

煤粉高温空气燃烧与氮氧化物生成特性

借助循环流化床在高过剩空气系数下燃烧提供高温低氧空气的工艺,在直径为220 mm高为3000 mm的实验台上研究褐煤、烟煤和无烟煤在高温低氧空气下的燃烧特性和氮氧化物生成特性.实验结果表明,褐煤、烟煤和无烟煤在高温低氧空气下燃烧稳定性好,温度波动小;高温低氧的气氛降低了褐煤、烟煤、尤其是无烟煤燃烧的氮氧化物排放;褐煤、烟煤和无烟煤燃烧的氮氧化物排放值分别为440 mg/m3,390 mg/m3和332 mg/m3.     

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。     

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．     

灰对煤焦燃烧的动力学研究

基于表观动力学灰膜缩核模型,本文发展并利用耦合的灰膜与灰渗透本征动力学模型,详细研究焦炭颗粒燃烧特性。氧化反应与气化反应耦合能够高精度预测煤焦颗粒燃烧特性。随灰膜形成比例下降,焦炭颗粒燃烧温度升高,碳燃尽时间缩短;当碳转化率低于80%时,碳转化率主要受灰膜影响,灰渗透影响甚微;但当碳转化率大于80%时,灰膜与灰渗透同时起作用。     

煤焦燃烧反应动力学的通用规律研究

本文提出了有关煤焦燃烧反应动力学的新思想，即认为煤焦反应动力学参数Ｅ（活化能）与煤质无关，它只是煤焦温度的函数；但其反应频率因子ｋ０，ｃｈ与煤质有密切关系。本文中首次给出了煤焦燃烧反应动力学参数Ｅ／ｋ０，ｃｈ与煤的工业分析基值的通用关系。这样可以根据煤质的工业分析基值，就可获得一确定的Ｅ／ｋ０，ｃｈ值。从而避免了前人关于Ｅ／ｋ０，ｃｈ值与煤质无通用关系的状况。本文还揭示了反应频率因子不仅与煤质有关，而且还与其燃烧状态有关的物理本质，并给出了它们之间的定量关系。     

烟煤煤焦高温热失活特性

通过热重(TG)实验研究了不同温度和时间下烟煤煤焦反应性的变化特性,辅助拉曼光谱对烟煤煤焦反应性变化的原因进行了分析,得到了煤焦热失活动力学模型。结果表明,随着热处理温度(HTT)和时间的增加,煤焦的反应性逐渐降低;煤焦的有序化程度随着热处理温度的升高而加深,说明煤焦在高温热处理下结构趋于稳定,是煤焦失活的主要原因.改进并用实验值验证了Salatino等人提出的煤焦热失活动力学模型,得到了可以用于CFD软件的煤焦热失活动力学模型.     

煤和煤焦还原NO的实验研究

本文报告了在 ＮＯ初始浓度为 １０００ × １０－６、不同的反应区温度和化学当量比的条件下,不同煤粉及其煤焦对ＮＯ还原的实验结果．实验结果表明,ＮＯ的还原率不仅取决于反应区的化学当量比和反应温度,而且更重要的是取决于再燃燃料的性质、以及再燃燃料中金属氧化物的含量。煤粉作为再燃燃料还原ＮＯ时,煤焦的异相机理起主要作用。     

煤燃烧过程中一次破碎的影响因素分析

本文从理论上分析了煤燃烧过程中的一次破碎过程,同时考虑热应力和内部压力积聚的作用,建立了简化的一次破碎模型,通过此模型分析了煤颗粒的粒径、炉膛温度、炉膛对煤颗粒的传热系数、煤颗粒的热扩散系数、煤颗粒脱挥发分的化学动力学参数、煤中对流孔直径、煤的孔隙率、挥发分的粘性系数以及挥发分含量这9个参数对燃烧过程中煤颗粒一次破碎的影响,分析所得结果与近年来报道的实验结论基本保持一致。     

燃煤锅炉PM10形成与排放特性的实验研究

应用低压撞击器分别对某50 MW和100 MW燃煤机组锅炉除尘器前后飞灰颗粒进行采样,研究了除尘器前后煤灰颗粒的排放特性及元素分布特征,对颗粒物形成机理进行了探讨。结果表明,粒径小于0．377μm颗粒可能是通过气化-凝结机理形成,煤灰中元素Na、Mg、S、Cu、Zn和Pb约有10％-30％分布在粒径小于0．377μm颗粒中, 元素Al、Si和Ca相应的值只有1％左右,元素Fe、Cr和Mn相应的值约为3％-8％。两台锅炉除尘器入口和出口 PM10的质量粒径呈双峰分布,其峰值分别在0．1μm和4μm左右。除尘器对不同粒径颗粒除尘效果的不同导致了除尘器入、出口处颗粒组成特征的明显不同。     

煤粉燃烧过程中灰膜形成比例实验研究

煤焦颗粒燃烧过程中,灰膜形成显著影响其燃烧特性.因此,本文借助高温沉降炉研究了 61～75,75～90和90～125 μm三种粒径黄陵烟煤在1273和1673 K温度下的燃烧特性与灰膜形成比例;借助扫描电镜(SEM)详细观测空心微珠颗粒内部结构,提出灰膜比例计算公式,并分析温度,粒径和碳转化率对灰膜比例的影响.结果表明...     

煤粉燃烧过程中相转变点的小波识别

相变点的识别对研究煤粉的低温共熔和结焦有重要意义.本文分别对活性炭和加入SiO2的活性炭混合物的DSC曲线求导得到的DDSC曲线进行小波分析,提取DDSC曲线的近似部分和细节部分,得到更多关于相变的定量信息,再结合其TG,DTG曲线进行分析,实现对以上两种样品燃烧过程中相变点的识别;并将该方法运用到煤粉燃烧过程的相变分析中,对相变点后的烧结形态的场发射扫描电镜分析结果表明该方法是可行的.     

石灰石对煤燃烧产生颗粒物及重金属影响实验研究

研究0.5 MW循环流化床实验台在混煤稳定燃烧条件下,烟尘颗粒分布规律及炉内投放石灰石对重金属排放的影响。加入石灰石后烟尘浓度从2.98增至5.04 g/Nm3,烟尘颗粒中位径从6.2增至10.1 μm。重金属在颗粒物上的分布规律显示半挥发性元素Pb和cd在小颗粒中的含量随粒径减小而增加,有在亚微米颗粒上富集的趋势。炉内高温燃烧过程中投放石灰石对重金属Hg,Cd,Pb,Ni,Cu有一定的吸附作用。     

光吸收法测量颗粒物方法的校准研究

鉴于目前大气悬浮颗粒物的排放日益严重,对全球气候、环境产生重要影响,由于大气悬浮颗粒在特定波长下的吸收和散射,气溶胶颗粒的吸收系数相对较小,因此不能消除光吸收系数测量的散射,难以精确测量吸收系数。本文用大气悬浮颗粒物吸收系数来衡量光在大气传播过程中的强弱,并利用大气悬浮颗粒物吸收系数来估计大气悬浮颗粒物的辐射强度,对如何准确测量悬浮颗粒物吸收系数进行了研究。本研究使用自行研制的自动连续黑碳气溶胶测量系统COSMOS进行测量,精确测量吸收系数。研究结果表明本论文提出的系统和校准方法测量的黑碳气溶胶浓度具有精度高,成本低的优点,其测量结果跟商品化仪器测量结果大致一样。     

原煤与煤焦热解气化过程氮转化特性研究

采用热重红外联用的方法,在线检测实验煤种在常压热重分析仪上气化时气体产物的释放过程.实验主要考察无烟煤的挥发分的析出、孔隙比表面积和孔容积对 N 析出与转化的影响,从反应机理上分析含 N 热解气化产物的转化规律.研究发现挥发分的析出速度对煤焦气化影响很明显,在原煤慢焦气化过程中,由于挥发分析出速度慢,形成的孔隙和孔容积较小,而且挥发分中含N量减少会导致焦炭 N 含量增加,从而使得 NH3 和 NO 的析出量增大.在快焦气化过程中,挥发分快速析出,形成的孔隙比表面积和孔容积都较大,导致活性 H 较快释放生成,所以仍然有一定浓度的 HCN 和 NH3.     

富氧燃烧条件下煤焦的燃尽特性

本文利用平面火焰携带流反应器研究了DT烟煤在富氧燃烧条件下的燃烧实验。采用灰示踪法分析煤焦的燃尽和元素释放特性,并采用等密度模型计算了基于氧化反应C+0.5O_2→CO的表观反应动力学参数。研究结果表明;煤粉在富氧燃烧条件下的燃尽慢于空气燃烧;富氧燃烧条件下,煤焦与CO_2的气化反应会导致煤焦表面对O的化学吸附,进而导致氧元素释放速率减慢;高氧浓度条件下,高浓度CO_2对煤焦燃尽的抑制作用大于CO_2气化反应对煤焦燃尽的促进作用,降低环境氧浓度可以逐步提高CO_2气化反应对煤焦燃尽的贡献。