用示差热天平测定油煤混合物的燃烧特性

为节约燃料油,在部分燃油设备中改用油煤混合物(COM)是目前可能采取的一种有效措施。因煤与油的燃烧特性不同,而油煤混合物并非简单的机械混合。因而,进行一些测定与分析,可为改造设备及以后操作提供部分依据。本文简要介绍了煤粉及油雾燃烧的一般机理,并分析影响其起燃及燃尽因素。通过示差热天平对烟煤煤粉、渣油及不同比例的COM在一定加热条件下失重与差热试验,认为COM的燃烧情况与煤粉不尽相同。在同样加热条件下,掺入煤粉越多,所需燃尽时间越长,但并非正比关系。在COM的热整曲线上,在450°—500℃间出现激烈的热量波动,文中对此进行了讨论。在采用COM代替燃油时,可根据原燃烧空间情况及燃料油、煤与COM的差热失重曲线的数据,来分析燃烧中的问题。     

COM喷雾流在燃烧过程中的微观分析

本文叙述了从COM喷雾中采集COM雾滴以及从炉内火焰中采集COM样品的取样方法。根据COM雾滴的结构,COM样品的显微观察表明,COM雾滴以煤-油混合物微团的形式经历其燃烧过程,而COM在炉内燃烧时星煤胞状。从COM样品的可燃成份分析可知,COM中油份的燃烧和煤粒的着火及燃烧在时间上是重迭的。     

煤粉的增压富氧燃烧特性及煤灰矿物演变

为了更好地了解煤粉在增压富氧条件下的燃烧过程,利用加压热天平(PTGA)结合X射线衍射仪(XRD),研究了增压富氧燃烧条件下压力对煤粉燃烧特性及煤中矿物演变的影响。研究表明,随着压力的升高,煤粉常压时的非均相着火逐渐转变为均相着火,当压力升高到3 MPa开始向非均相着火过渡,并在5 MPa时完全转变成非均相着火。由于煤粉着火机理的转变,综合燃烧特性指数S随着压力的增加先升高后降低。不同的着火机理下,煤粉的燃烧温度也会有所差别。常压时非均相着火较高的燃烧温度使得反应生成了莫来石等矿物,而1 MPa时均相着火较低的燃烧温度则使得煤灰中出现了伊利石等矿物。压力继续升高,均相着火开始向非均相着火过渡,燃烧温度逐步升高,伊利石逐渐转变为莫来石。     

加压下煤的着火特性的研究 Ⅰ.着火特性的影响因素

采用带程序升温控制的、可在加压下测定煤着火特性的装置,在程序升温速度(7.5℃/min)和加压条件下,测定了影响煤和煤焦着火特性(着火温度与燃烧时间)的各种因素,这些因素包括煤的粒度、试样质量、空气流量、系统压力和氧分压等。试验表明,这些因素的影响与煤中挥发份有一定的关系,着火温度和燃烧时间随总压或氧分压增加而下降。     

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…     

COM流变特性及沉降特性的试验研究

本文研究了油煤混合燃料(COM)的流变及沉降特性。用旋转粘度计求得COM中煤粉浓度为10—69%、温度在40°—120℃时的流变特性和用管道压降法求得的流变特性是一致的,并得出了流变特性和表观粘度、煤粉浓度与温度的关联式。试验表明,COM是一种拟塑性流体。不同温度、不同煤粉浓度和颗粒尺寸分布的粉粒沉降特性是采用沉降天平法、比重法、灰化法及电容法测定的。试验结果表明:(1)煤粉沉降的雷诺数Re《1,其不稳定沉降距离很短。(2)随着煤粉浓度的增加及温度的降低,沉降速度明显降低。(3)煤粉尺寸提高2倍,对窄筛分来说沉降速度增加3—4倍,对宽筛分相应增加1—2倍。     

增压O_2/CO_2气氛下煤燃烧特性实验研究

增压O2/CO2燃烧是一种可高效分离回收CO2的新兴燃烧技术,其燃烧机理与常压空气、常压O2/CO2燃烧存在较大差异。在加压热重分析仪上研究了增压条件下总压、氧浓度、气氛及粒径等反应参数对美国烟煤和淮北无烟煤燃烧特性的影响,确定了煤的着火温度,并对其进行燃烧动力学分析。结果表明,增压O2/CO2气氛下,随着压力或氧浓度的增加,DTG曲线向低温区移动,煤样整体燃烧速率加快。压力提升、氧浓度增加及煤粉细化均可改善O2/CO2气氛下煤样的着火特性。常压O2/CO2气氛下煤粉燃烧基本属于一级反应;增压O2/CO2气氛下,低温区属于0.5级反应,而高温区属于1.5级反应。     

煤粉着火模式对再燃脱硝效率影响的实验研究

在一维携带流实验台上研究了烟煤煤粉着火模式,包括均相着火和非均相着火,对煤粉再燃还原NO的影响。实验结果表明,温度一定时,随着再燃区氧体积分数的增加,煤粉挥发分首先着火,脱硝效率明显下降;而非均相着火初期造成的颗粒高温有利于异相还原NO,脱硝效率得以回升;氧体积分数进一步提升,再燃区呈现富氧状态,脱硝效率再次下降。提高再燃区温度促进煤粉还原NO,脱硝效率更高,但是也促使挥发分在更低的氧体积分数下着火,着火后脱硝效率下降更多;粒径对煤粉着火以及还原NO的影响较为复杂,粒径在40μm以上,不同氧体积分数下脱硝效率基本上随粒径增大而下降。     

稀土氧化物在高炉喷吹煤粉助燃催化剂中的应用及机制分析

在模拟高炉喷吹条件下,对添加CeO2和La2O3的混合煤粉进行了燃烧反应试验,考察了稀土氧化物对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响,为探讨其助燃作用机制,采用等离子体热解试验模拟煤粉在高炉风口回旋区的快速热分解过程,考察了稀土氧化物助燃催化剂对煤粉挥发分挥发过程的影响;采用固定碳在空气气氛条件下的差热和热重试验(TG&DTA)模拟稀土氧化物助燃催化剂对煤粉中固定碳在高炉风口条件下燃烧过程的影响,提出了稀土氧化物对煤粉挥发分挥发过程和固定碳燃烧过程的助燃催化作用机制.     

煤—焦炉气共热解特性研究

实验采用了生５１型高压热天平地不同热解压力的热解升温速度下煤－焦炉气共热解半焦燃烧反应性进行了考察。主要考察半焦燃烧的特征参数如着火温度（Ｔｉ）、最大燃烧速率峰温（ＴＭ）和燃尽温度（Ｔｆ），最大燃烧速度（ＲＭ）以及燃尽时间（ｔ），通过燃烧特征参数（燃尽时间ｔ）和ＴＧ及ＤＴＧ数据的相关动力学分析（Ｒ－ｆ图）来描述半焦燃烧反应性能，结果表明，热解压力越高，其半焦燃烧反应性越差，在慢速升温情况下尤为明显     

油煤混合燃料(COM)的火焰辐射特性

本文介绍油煤混合燃料(COM)火焰在不同容积热负荷和不同过量空气系数下的辐射热流和黑度的试验研究结果。试验是在浙江大学的COM 燃烧试验炉中进行的。试验结果表明,沿着试验炉的长度方向,COM 火焰具有两个辐射热流峰值。在同样的过量空气系数条件下比较COM 火焰和重油火焰的黑度,发现在COM火焰根部的黑度小于重油火焰,但当火焰长度超过x/L=0.35以后,重油火焰黑度很快下降而小于COM 火焰黑度。     

COM添加剂的中型试验

在小试选择添加剂的基础上,又从110多种表面活性剂中选出了两种效能良好的COM添加剂AC-1及AC-2,可使含煤量约48%的COM在70℃温度下贮存15天而没有明显的沉降。并且,在一台蒸发量为100t/h的锅炉上进行了加添加剂的COM的燃烧试验,燃烧效率达98.5%。     

氧体积分数对炭黑燃烧特性影响的热天平研究

利用热天平对天然气扩散火焰中生成的炭黑在不同氧体积分数下（21%、15%、10%和5%）的燃烧特性进行了研究，选用蜡烛炭黑、4种工业炭黑以及无烟煤焦炭作为对比。基于试验结果确定了燃烧特性参数，并分析了燃烧特性。天然气扩散火焰中生成的炭黑明显早于其他试样着火燃烧，着火温度在所有试样中最低，氧体积分数为21%下为483.0℃，比焦炭约低114℃，比蜡烛炭黑低近127.8℃。自制天然气炭黑可燃指数比焦炭低，着火后前期燃烧反应能力较弱。随着氧体积分数的降低，各试样着火温度在50℃内变化。比较各试样的燃尽特性可知自制天然气炭黑在不同燃尽率下的相对燃尽时间最长，氧体积分数为21%下完全燃尽为6.03min，比焦炭长21.3%。蜡烛炭黑相对燃尽时间也较长。随着氧体积分数降低，各试样燃尽时间都延长，尤其是自制天然气炭黑，氧体积分数从21%降到5%，相对燃尽时间延长2.97倍，氧体积分数降低明显延长其燃尽过程。     

胜利褐煤燃烧中未反应残留物结构特性及铁的添加效应

利用TGA确定胜利褐煤盐酸脱灰煤和添加铁组分脱灰煤的着火温度,在着火温度进行燃烧反应,收集燃烧反应一定时间后的未反应残留物,利用FT-IR、XPS、XRD和Raman等对其进行表征,研究了胜利褐煤燃烧过程中铁的影响规律。结果表明,铁的加入降低脱灰胜利褐煤的着火温度,当添加量为3.50%时,着火温度降低的幅度最大。在着火温度燃烧反应一定时间后未反应残留物的FT-IR表明,其有机官能团结构无显著变化,说明铁的添加并不影响其有机官能团结构特性,有机官能团不会对燃烧性能产生太大的影响。添加铁使SL+在燃烧过程中未反应残留物结构芳香度下降,晶面间距增大,晶体结构中缺陷位相对增加,石墨化程度降低,烷基侧链增多,碳氧结构迅速减少,说明铁组分的加入改变了其燃烧过程中碳氧结构转化特性,抑制了石墨化转化速率与程度,即在燃烧反应过程中改变了其未反应残留物的微结构,从而改变了其反应历程,加速燃烧反应速率。     

无烟煤挥发分和焦炭独立燃烧过程中NO生成规律

采用固定床反应器,将无烟煤粉的燃烧分为焦炭燃烧和挥发分燃烧两部分,研究了各自燃烧过程中产生NO的规律,评价了焦炭N和挥发分N对煤粉燃烧产生NO的相对贡献。结果表明,煤粉N﹑焦炭N和挥发分N的转化率都随过量空气系数α和温度的增加而增加;焦炭N是无烟煤粉燃烧过程中NO的主要来源;煤粉的转化率都小于煤粉分解燃烧时挥发分转化率加焦炭的总转化率;还原性气氛或氧化性气氛越强,挥发分和焦炭在煤粉燃烧时的相互作用越强。     

文摘

液体燃料的组成和性质1.液体着火的性质(Properties of Fi-res of Liquids,D.J.Rasbash,Z.W.Rogowski,and G.W.V.Stark,Fuel,Lond.,1956,35,No.1,94～107)——为了研究扑诚液体着火的新方法,必须了解液体燃烧时的某些特性.本文以酒精、汽油、苯及灯油的30cm 直径自由燃烧为考察对象测定燃烧时液体的温度、燃烧速度和组分的变化,同时也测定火焰的大小、上升速度、温度和发射度.从所获     

TGA技术研究城市生活垃圾燃烧特性

采用TGA（热解重量分析法）技术,考察了山西省晋城市区生活垃圾不同组分的着火及燃烧特性,实验室出了原生垃圾中不同组分（包括废塑料类,废纸类,废弃织物类,植物类,厨余类和细粒类）垃圾的TG／DTG曲线,着火温度及其它燃烧特征参数,通过对TG／DTG曲线,着火温度及燃烧特征参数的分析,首次提出了一种在TGA技术中确定着火温度的新方法,给出上述不同垃圾组分的开始热分解温度,着火温度,燃尽温度以及平均燃烧速率等重要参数,并对各种垃圾的着火及燃烧特性进行了对比研究,为垃圾焚烧工业化应用提供了基础数据。     

原煤和黑液水煤浆燃烧特性的热分析对比研究

在热天平上进行黑液水煤浆和原煤的燃烧、热解实验,得到不同升温速率下的燃烧、热解特性曲线和碳转化率特征曲线。试验结果表明,黑液水煤浆中的钠及其化合物在燃烧过程中催化作用明显,并且黑液中有机物成分对燃烧起到一定促进作用。在20 ℃/min升温速率下黑液水煤浆和原煤的燃烧活化能分别为12.98 kJ/mol和106.59 kJ/mol,反映出黑液水煤浆比原煤有更好的着火特性。     

Combustion of sludge coal water slurry and emission property of contaminants

在3.2MW卧式炉中对污泥水煤浆和大同烟煤水煤浆进行了对比燃烧实验,分别研究了煤浆的着火、燃烧、结渣及污染物排放特性.结果表明,掺混10％污泥的水煤浆着火容易,燃烧稳定,炉膛火焰分布均匀,燃烧和结渣特性均优于大同烟煤水煤浆.污泥的添加使水煤浆燃烧烟气中SO2和NOx的浓度偏高,实际应用中可通过加入固硫剂等方式缓解.污泥水煤浆在卧式炉中的燃烧状况较理想,为城市污泥资源化利用提供了一条可行的新途径.     

煤质特性对CeO_2催化煤粉燃烧的影响

利用酸洗法和燃烧法分别得到煤中的有机物(脱灰煤粉)和煤灰,研究了煤变质程度、显微组分、煤灰含量等煤质特性对CeO2催化煤粉燃烧的影响。研究发现,变质程度对CeO2催化煤粉燃烧具有明显的影响,变质程度越高的脱灰煤粉燃点降低越多,燃速提高越快。其催化燃烧顺序为褐煤烟煤无烟煤。同时研究发现,CeO2对神华烟煤两种主要显微组分的燃烧没有明显的催化作用。煤灰对脱灰煤粉燃烧也有催化作用,对人工煤而言,当煤灰含量低于18%时,煤灰与CeO2具有协同作用。煤灰的质量分数为6%时,煤灰与CeO2的协同作用最强,之后随着煤灰增加协同作用逐渐变弱;当煤灰的质量分数超过18%时,协同作用消失,CeO2的催化作用消失。说明煤灰含量超过18%时,CeO2的催化作用被抑制。