煤及水煤浆燃烧过程中NO_x 和SO_2生成的研究

本文系经试验室试验研究,探索煤及水煤浆燃烧过程中NO_x 产生的原因及加石灰脱硫的效果。试验表明,煤燃烧过程中,NO_x 主要由燃料中氮氧化产生,而热力NO_x 较低,其量仅为化学平衡值的1/12—1/14,不到产物中NO_x 总量的10%。试验还表明,煤中的氧参与此氮的氧化反应。在挥发物析出及其燃烧阶段,NO_x 生成较快,占总生成量的30%,而SO_2生成量为总生成量的15—20%,其余在焦碳燃烧阶段生成。随炉温升高,NO_x 生成的增长速度为3.3ppm/℃。由试验回归得出:生成NO 的活化能在挥发物析出和燃烧时为11500仟卡/摩尔,在焦碳燃烧时为33500仟卡/摩尔。薄层脱硫燃烧试验表明,在相同的Ca/S 比下,水煤浆加入石灰乳的脱硫效率比煤粉加CaO 粉的为高。     

木醋调质石灰石用于O2/CO2燃煤同时脱硫脱硝性能

采用管式炉和沉降炉分别研究了O₂/CO₂气氛下燃煤预混和烟气喷入木醋调质石灰石的同时脱硫脱硝性能。结果表明,在温度1 173~1 323 K、钙硫比为2.0的条件下,木醋调质石灰石混煤燃烧脱硫效率91.0%~94.9%、脱硝效率23.5%~30.8%。随着钙硫比的增加,木醋调质石灰石混煤燃烧脱硫脱硝效率增大,适宜的钙硫比为1.5~2.0。相同的燃烧温度和钙硫比,含硫量高的煤预混木醋调质石灰石燃烧获得较高的脱硫、脱硝效率。木醋调质石灰石用于O₂/CO₂燃煤脱硫脱硝性能优于醋酸钙。O₂/CO₂燃煤烟气中喷入木醋调质石灰石、钙硫比为2.0、停留时间为0.8 s、在1 223和1 323 K时获得最大脱硫效率和最大脱硝效率为75.8%和86.6%。在上述条件下将氨气喷入反应区,氨氮比为0.75、温度为1 223和1 323 K时,脱硫效率分别为73.2%和63.9%,脱硝效率分别为93.2%和94.8%。     

流化床燃烧过程中水煤浆硫分析出规律的研究

燃烧脱硫县有投资省、设备简单、脱硫剂价廉易得等优点,尤以流化床燃烧技术最能适应燃烧过程中添加石灰石或其它脱硫剂来实现脱硫。与流化床燃烧过程中煤的脱硫研究相比,对水煤浆的硫分析出规律的研究甚少。因此,本文作者用改进的ZCL自动测硫仪进行了不同流化床燃烧条件及不同煤浆中硫分析出规律的研究,并讨论了各因素对硫分析出规律的影响。     

燃煤过程中CaO对氟析出的固定作用

通过XRD和热力学分析探讨了煤燃烧过程中CaO燃烧固氟反应与反应平衡过程。固定床燃烧试验表明 :在燃烧温度 1173K时 ,CaO对煤中氟析出的抑制范围在 13 6 1W %～ 80 4 4W % ,平均为 4 7 5 3W %。d 15 0mm×10 0 0mm流化床燃烧试验表明 :流化床燃烧时 ,CaO对煤中氟析出的固定作用比固定床燃烧效果明显 ,石灰石的添加量和粒度对固氟效果有显著的影响。对于本试验 ,0 2mm～ 1 0mm粒度的石灰石固氟效果最佳 ,在Ca F =6 0～ 70时 ,脱氟率可达到 6 6 7W %～ 70 0W %。在燃煤过程中添加CaO或石灰石具有固氟固硫的双重作用。     

差热分析测定水煤浆的燃烧特性

水煤浆具有燃烧效率高、燃烧温度低、环境污染少等特点,是当前国内、外广泛研究的课题之一,具有广阔的发展前途。通常水煤浆含有30—35%的水,0.1—1%的添加剂,这大量水和少量添加剂的存在对水煤浆的燃烧过程所产生的影响以及它与煤粉的直接燃烧的差别是我们共同关心和感兴趣的问题。本文利用差热分析仪直接测定两种煤粉及由三种不同添加剂制得的水煤浆在空气流中燃烧时的特性。     

O2/CO2气氛下石灰石煅烧与硫化反应研究

富氧燃烧技术是一种能够综合控制燃煤污染物排放的新型洁净燃烧技术。本文对O2/CO2气氛下煤燃烧流化床条件下的石灰石煅烧分解特性进行了热力学分析，并与热重试验结果进行了对比，得出石灰石的起始分解温度随O2/CO2气氛中CO2分压比的增大而增加，但增幅减小。结合小型流化床试验装置上煅烧与硫化反应过程中的石灰石样品的孔结构特性和可视化SEM分析，得出空气气氛和O2/CO2＝20/80气氛在煅烧与硫化反应过程中的孔结构特性差异很大：反应温度为1 123 K时，空气气氛下石灰石迅速分解，比表面积、孔隙率增大，硫化反应发生后孔堵塞导致比表面积、孔隙率减小；1 123 K的煅烧温度还不足以使O2/CO2＝20/80气氛下的石灰石分解，硫化反应过程中还伴随着石灰石的煅烧分解。     

煤燃烧过程中加石灰石脱硫对NOx排放影响的研究

讨论了煤燃烧过程中NO_x的析出特性和各种因素的影响。实验表明,加石灰石脱硫将使NO_x排放量上升,但是通过选择适当的运行参数,如温度、氧浓度、Ca/S比等和吸收剂种类,可以大大缓解脱硫与降低NO_x排放之间的矛盾。实验温区为600—1150℃,包括了流化床燃烧的温度范围,部分结果在流化床燃烧器上作了验证。     

贫煤O_2/CO_2气氛下燃烧时内在矿物质对SO_2和NO_x排放特性的影响

利用管式炉反应器在550-1 000℃对长治贫煤和脱矿物质煤分别在空气和O_2/CO_2气氛进行了燃烧实验。利用XRF、XRD等分析手段,对煤样的基本性能进行了分析表征,并采用热分析仪(TG-DTG)以及傅里叶红外气体分析仪(AntarisIGS)对贫煤燃烧过程中的燃烧特性和SO_2和NO_x释放规律进行了研究。结果表明,与原煤相比,脱矿物质煤的着火温度和燃烬温度有所降低;O_2/CO_2气氛下,原煤和脱矿物质煤的着火温度和燃烬温度都升高,说明当O_2浓度为20%时,空气气氛比O_2/CO_2气氛更易于着火和燃烬。此外,与长治原煤相比,脱矿物质煤在相同条件下燃烧时SO_2的释放量明显提高,而NO_x的释放量却有所降低。O_2/CO_2气氛下原煤燃烧时SO_2浓度比空气气氛下的要高,而脱矿物质煤燃烧时释放的SO_2浓度明显比空气气氛下的低;O_2/CO_2气氛下原煤和脱矿物质煤燃烧时释放的NOx浓度比空气气氛下燃烧时释放的NO_x浓度要低。     

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。     

硫化氢在煤加氢液化中的作用

在小型高压釜内以煤液化中试装置循环油作溶剂,考察了在H_2、Ar 和CO 中添加H_2S 对煤的转化率和产品产率的影响。在试验条件下,当H_2/H_2S 为80/20时,与在H_2气氛下相比,煤的转化率可提高7—11%(绝对值,下同)。当CO/H_2S为80/20时,所得转化率比在CO 气氛中高15—20%,比在H_2中高5—6%。当Ar/H_2S 为80/20肘,所得转化率比在Ar 气氛中高4%左右。加入H_2S 还可加快反应速度,当在H_2中加入5%H_2S 反应30分钟,转化率比未加时高3%,油产率增加7%。H_2S 添加量在5—20%范围内,结果基本相同。从原料和产品的硫分析表明,在反应温度大于435℃情况下,加入的H_2S 有80%保留在反应尾气中,其余部分主要转入残煤。本文最后讨论了硫化氢的作用机理。     

污泥水煤浆燃烧和污染排放特性研究

在3.2 MW 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NO_x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。     

用于流化床燃烧脱硫的石灰石的反应活性评价和测试研究

对用于燃煤流化床燃烧脱硫的脱硫剂石灰石的反应活性进行了研究，提出了易于进行数学处理的石灰石硫盐化模型，得出了评价石灰石反应活性的两个指标－最大转化率和反应速率常数。研究方法除采用了传统的热天平法和鼓泡流化床外，还根据循环流化床燃烧技术的特点，发展了提出了湍流床法和石英棉法，并进行了不同试验条件下的实验研究，对不同反应活性温度技术进行了试验比较。     

热重法研究煤的燃烧反应及其动力学

我国是个多煤少油的国家,煤炭是我国的主要能源,在我国的一次能源中所占比列高达70%[1].煤炭被广泛用于人类生产与生活的各个方面,且它的利用主要是通过燃烧直接获得能量.然而由于先进技术的欠缺,我国在煤炭的利用中一直存在着燃烧效率不高和环境污染严重等缺点,这与现今能源短缺和环境保护日益受重视的现状不相适应.本文通过研究分析煤的燃烧反应及燃烧反应动力学,为煤炭在利用时燃烧的清洁化与高效化提供科学依据.     

沸腾燃烧锅炉内的埋管辐射换热

本文介绍的埋管辐射换热试验是在蒸发量为10t/h 的双床沸腾燃烧锅炉内进行的。通过试验,确定了沸腾速度、床料粒径和床温对料层辐射放热系数的影响,并设计制造了辐射热流计以测量沸腾层内的辐射热流。试验结果表明,主床和细灰床的料层辐射放热系数都随床温和流化数的增加而增加,主床的料层辐射放热系数约为总放热系数的20—30%,而细灰床则为5—15%。最后提出料层辐射放热系数的计算公式。     

纳米碳酸钙微观特征及其促进燃煤脱硫特性研究

为了研究纳米碳酸钙和纳米添加剂在促进燃煤脱硫中的特性,在ZCS-1智能测硫仪中进行纳米碳酸钙脱硫实验研究。结果表明,在炉温900℃、钙硫比为2的条件下,脱硫效率高达90%;1 150℃时达到50%以上。三种纳米碳酸钙的脱硫效果明显好于普通碳酸钙。研究还表明,粒径越小,脱硫效果越好;不同煤种对脱硫效率有较大影响,主要和煤中硫分的含量和硫的分布形态有关;温度是决定脱硫效果的主要因素,900℃下效果最好,超过1 100℃后效果明显下降。SEM和BET分析结果表明,纳米碳酸钙促进脱硫主要是由于其较为丰富的孔隙结构。添加纳米Al2O3和纳米ZnO都能在一定程度上促进纳米碳酸钙脱硫。其中,纳米Al2O3的效果较好,1 150℃能使脱硫效率提高20%左右,达到62%以上。     

氧化性气氛下流化床中煤的热解脱硫及硫的分布

兖州（YZ）原煤，在氧气体积分数为3.0%、5.6%、8.7%，热解温度400℃～800℃, 热解停留30min，在流化床反应器中进行了热解脱硫实验。结果表明，兖州煤在3.0%O2，600℃时的脱硫效果最佳，可达70%；此时的黄铁矿硫全部脱除，而有机硫也可脱除60%以上。而相同温度惰性气氛下的总硫和有机硫的脱除率则分别为25%和15%。在氧化性气氛下，脱除的硫主要分布在焦油中；随着氧气体积分数的提高，半焦收率下降的很快，下降幅度要比脱硫率的增加幅度大。因此，氧气体积分数过高，在选择性断裂C—S键的同时，也使C—C键发生了断裂。     

在钯/纤维氧化铝催化剂上甲烷催化燃烧——燃气催化燃烧远红外辐射器的研究

研制得一种高效、多孔性钯/纤维氧化铝(或钯-铂/纤维氧化铝)催化燃烧板。此板适合于制作以天然气为燃气的远红外辐射器以提高能源的利用效率。当用钯含量为0.41%(以纤维氧化铝为基准)左右的钯/纤维氧化铝燃烧板燃烧天然气时,燃烧效率达96%以上,热强度范围为1.98—2.00kcal/cm~2.hr,废气中一氧化碳含量低于国内外废气规范标准。经500小时寿命试验表明,该板催化活性稳定,在热强度不变的情况下,燃烧效率保持在96%以上,废气中一氧化碳含量<100ppm。与目前所看到的文献报导结果相比,燃烧效率较之高2—6%左右,热强度高15—50%左右。此板亦可用作其他燃气的催化燃烧。     

油页岩和煤的混合干馏

美国和中国有丰富的油页岩资源。由于燃烧式干馏炉处理低品位的油页岩时.一部份产物油被烧掉以补充干馏所需的热量,从而降低了油收率。因此,采用添加少量煤的方法,以补充热量,提高油收率。本文研究煤的添加量对不同空气流速和不同品位油页岩干馏的影响。试验表明,当添加3w%的煤时,油收率可增加40%。此外,由于煤的加入使燃烧段和干馏段之间的距离增大,因此,还可改善干馏条件。     

用超声技术测水煤浆中煤浓度的试探

开展水煤浆应用的研究,对于解决我国煤炭运输以及煤代替燃料油以至解决环境污染等问题都有极其重要的意义。在水煤浆的制备、管道输送等过程中,在线监测其中的煤浓度是必不可少的。例如,在考察水煤浆制备的重复性,燃烧的热效率,雾化质量,以及输送管道中水煤浆的流变特性等方面提供的原始数据,对保障整个应用水煤浆的工艺系统高效、安全、可靠的运行是非常有用的。     

山西典型高铝煤灰熔融及黏温特性改性实验研究

以山西典型高铝煤为研究对象,研究了工业助熔剂石灰石、黏土以及两者的复合助熔剂对其灰熔融特性及黏温特性的影响。结果表明,随着助熔剂含量的增加,煤灰熔融流动温度下降;石灰石的助熔效果优于黏土,复合助熔剂效果优于单一助熔剂。添加石灰石使灰渣临界黏度温度tcv显著降低,添加黏土使其渣型向玻璃渣转变,复合助熔剂较单一助熔剂存在显著协同作用,即能同时实现tcv的降低和渣型的有利转变。对山西典型高铝煤两渡煤,在复合助熔剂添加量为4%(2%石灰石+2%黏土)时,不仅其渣型向玻璃渣转变,且tcv较单独添加石灰石(2%)降低133℃,较单独添加黏土(6%)降低222℃。矿物质分析结果证实了助熔剂的助熔原理。添加复合助熔剂改性的山西高铝煤可达到工业气流床气化对煤种的要求。