基于TG-DTG热分析方法的泥炭燃烧特性研究

采用热重分析技术对不同埋藏深度泥炭的燃烧特性进行研究,考察其着火、燃烧和燃尽特性,并通过反应动力学方法分析泥炭的燃烧行为。研究表明,泥炭燃烧过程近似于一般生物质,大致可分为水分析出阶段、挥发分析出燃烧阶段和固定碳燃烧阶段。利用Coats-Redfern法模拟了三个样品的反应动力学,分别用一级反应和三级反应模型得到泥炭挥发分燃烧和固定碳燃烧两个阶段的动力学参数,其中挥发分燃烧阶段反应活化能较低,大约只有固定碳燃烧时的一半,有利于其着火和燃烧。     

生物质成型颗粒热解特性的实验研究

目前生物质层燃锅炉在我国得到了较快发展,其使用的燃料多为生物质成型颗粒。为了对生物质成型颗粒燃料特性及层燃特性进行深入分析,应用TA热重分析仪和大颗粒热重实验台,对秸秆和木屑两类成型颗粒进行了热解特性的实验研究。实验结果表明:生物质成型颗粒热解起始温度低、析出的挥发分高,同时不同颗粒粒径对热解过程有一定的影响。最后通过热分析动力学方法计算得到热解反应动力学参数。     

玉米秆与玉米芯热重分析

用热重分析仪对玉米秆和玉米芯的热解和燃烧动力学特性进行了研究,通过热解试验发现玉米秆和玉米芯挥发分的析出基本在一个阶段内完成,而燃烧试验研究表明燃烧过程主要由挥发分的燃烧和焦碳及残余挥发分的燃烧这两个阶段组成。上述结果为进一步有效利用玉米秸秆提供了一定的理论基础。     

生物质颗粒燃料层燃燃烧的FLIC数值模拟与分析

通过FLIC数值模拟软件对中国南方地区某台生物质层燃锅炉进行了数值模拟研究,获得固相温度分布、空间烟气温度分布以及主要烟气成分沿床长的变化规律.模拟结果表明,生物质层燃炉燃烧主要分3个阶段,依次为水分蒸发段(0～0.5 m)、挥发分逸出燃烧段(0.3～1.7 m)和固定碳燃烧段(0.6～2.2 m).生物质中挥发分比例高,逸出后床层高度明显降低.沿炉膛长度方向0.5～1.7 m处为高温烟气区域,温度达1 100～1 670 K.针对不同燃烧段的特点,提出了相应的供风策略,如在挥发分逸出燃烧段供风80％ ～90％,在固定碳燃烧段供风10％～20％,降低烟气热损失,保证生物质燃烧效率,并建议根据烟气温度设计炉拱角度,加强炉拱对水分蒸发段辐射,加快燃料利用过程.模拟结果对生物质层燃炉的运行与设计提供了参考.     

生物质成型燃料蒸汽锅炉的设计与研究

对生物质成型燃料的燃烧特性进行分析,针对生物质燃料挥发分含量高、热损失大、后劲不足的燃烧特性,在充分继承原燃煤链条炉优点的基础上,创新开发出一种具有特殊结构形式的链条炉。该锅炉采用前轴驱动链条炉排,高而短的前拱和低而长的后拱,在炉膛燃烧区设计二次风喷嘴,在炉膛下部、前拱区及后拱区都采用绝热炉膛,可使燃烧更加稳定、充分,不完全燃烧和热损失大大减少,热效率提高。该锅炉已在河南某地投入使用,通过实地考察该锅炉运行状况良好,主要技术经济指标都达到了设计要求,证明该设计可行,为生物质成型燃料锅炉的设计奠定了基础。     

印染污泥与木屑混燃特性及动力学

采用综合热重分析法,在不同升温速率及印染污泥与木屑不同比例混合条件下,对印染污泥、木屑及其混合物的燃烧特性进行了研究.结果表明,印染污泥的热重曲线存在4个明显的失重峰,分别与水分的析出、两个挥发分的析出以及固定碳的燃烧阶段相对应.混合试样燃烧过程中,污泥和木屑基本保持各自的挥发分析出特性,其燃烧曲线位于污泥和木屑燃烧曲线之间,且混合试样微熵热重曲线的变化趋势与组成比例较大的成分DTG曲线变化趋势较为接近.污泥与木屑混合后其综合燃烧特性指数SN有所增大,说明挥发分含量越高对应的燃烧特性越好;采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各阶段燃烧反应的机理方程及相应的活化能参数,分析表明单一印染污泥燃烧的活化能较低,活化能的大小与试样的燃烧阶段是相对应的.     

秸秆成型燃料锅炉的设计及试验研究

根据秸秆成型燃料高挥发性和燃烧稳定的特点,完成了输出热负荷200 kW的秸秆成型燃料锅炉的设计。其炉膛可分为热解区、炭燃烧区与挥发分燃烧区3部分,实现了秸秆成型燃料的分段燃烧。以直径不同的5种玉米秸秆成型燃料进行了试验研究,分别对其输出热负荷、燃气中CO含量及热利用效率进行了测试,发现利用直径为40～50 mm成型燃料时,锅炉的输出热负荷最大,热利用率较高,烟气中CO含量较低。     

秸秆成型燃料双胆反烧炉的设计

根据秸秆成型燃料的单颗粒燃烧试验,分析了秸秆成型燃料的燃烧速度、燃烧机理和燃烧动力学特性,总结了秸秆成型燃料的燃烧规律,并根据秸秆成型燃料燃烧特性,研制出适合于生物质秸秆成型燃料燃烧的双胆反烧锅炉。该锅炉采用双层炉排反烧结构,可使成型燃料连续稳定燃烧,同时基本上解决了秸秆燃烧的结渣、飘尘问题。试验结果表明:该锅炉燃烧效率高达99.23%~91.75%,而且烟气中的烟尘含量,氮氧化物及二氧化硫含量远低于国家锅炉的污染物排放标准要求。图1表6参10     

秸秆捆烧直燃生物质锅炉的设计

秸秆捆烧直燃生物质锅炉在国内一些地区已经有了应用,但目前现有秸秆捆烧锅炉存在一些弊端,如不能确保秸秆充分燃烧,秸秆在锅膛内只有能依靠炉排下面给风自然燃烧,燃烧速度不仅慢,而且秸秆燃料燃烧不充分,热效率低等。文中介绍了秸秆捆烧直燃生物质锅炉设计方法,可供锅炉设计者参考。     

恒温下准东煤及其混煤燃烧过程中NO释放特性研究

基于恒温热重-燃烧污染物在线监测系统,通过对NO瞬时释放曲线的分析,并结合燃烧反应动力学计算,研究了恒温条件下燃烧环境温度对准东煤燃烧过程中NO释放特性的影响。结果表明：随温度升高,单煤和混煤燃烧过程中NO的释放时间会显著降低,释放速度显著提高;煤种成分的差异会导致NO释放特性的差异,固定碳挥发分的质量分数对NO释放有影响,而灰分的质量分数对NO释放无影响,当高固定碳、高挥发分的煤与低固定碳、低挥发分的煤进行掺混燃烧时,混煤的NO释放量和释放速率会降低。当燃烧过程中掺混北山煤时,混煤NO释放量低,释放速率慢,可以看作是一个较为优良的混煤掺烧方案。     

生物质加压热重分析研究

对两种生物质木屑和松针进行了不同压力和升温速率下的热重分析试验,通过生物质热重失重率（TG）和失重速率（DTG）曲线,获得了相关热解特性参数,提出了生物质的挥发分综合释放特性指数D．并通过热分析数学方法求取了生物质热解动力学参数．试验结果表明,氮气气氛中,木屑与松针常压和增压下主要热解阶段可认为两段一级反应;热解压力的提高,将延迟生物质挥发分初析温度和DTG峰值温度,降低最大析出率和DTG峰值,生物质的挥发分综合释放特性指数D也减小,增加了生物质挥发分的析出难度,并改变了热解反应活化能和频率因子．同一压力下,提高热解升温速率,生物质综合特性指数D将增加．     

几种生物质的TG-DTG分析及其燃烧动力学特性研究

采用热重分析技术对木屑、麦秆、玉米秆和玉米芯4种生物质的燃烧特性进行了研究,考察了其着火、燃尽特性和综合燃烧特性,研究了升温速率对生物质燃烧特性的影响,同时在热天平上对其进行了动力学试验研究.研究表明:生物质燃烧过程大致可以分为3个阶段,即水分析出阶段、挥发分析出燃烧阶段、固定碳燃烧与燃尽阶段:生物质具有着火温度低、燃尽温度低、燃尽率高等优点;随着升温速率的提高,着火温度、各试样挥发分最大释放速率、燃尽温度均呈升高趋势,燃烧特性随升温速率的提高而变好.采用一级反应动力学模型和积分法对生物质燃烧动力学参数的研究表明,生物质具有较低的活化能,有利于点燃.     

活性污泥混合木屑制备生物质燃料及其燃烧特性的研究

以活性污泥混合木屑为原料制备生物质燃料,考察成型压力、物料含水率和活性污泥占比对生物质燃料的抗破碎强度和松弛密度的影响,并研究生物质燃料的燃烧特性。研究结果表明:生物质燃料的抗破碎强度和松弛密度均随着成型压力和活性污泥占比的增大而增大,物料含水率控制在15%～20%较为合适;成型压力和物料含水率对生物质燃料的抗破碎强度有显著影响,而成型压力和活性污泥占比对生物质燃料的松弛密度有显著影响;活性污泥的燃烧过程可分为水分析出、挥发分燃烧及无机盐分解3个阶段,木屑的燃烧过程可分为水分析出、挥发分析出及剩余挥发分和固定碳燃烧3个阶段;生物质燃料的燃烧过程因活性污泥占比的多少而有所差异。生物质燃料的综合燃烧性能随着木屑占比的增加而逐渐提高,活性污泥的加入可以改善生物质燃料的着火性能,合理的活性污泥混合木屑工艺和配方能够制备出燃烧性能较好的生物质燃料。     

不同粒径棉花秆粉末压制成型颗粒燃烧动力学特性

为掌握不同粒径棉花秆粉末压制的成型颗粒燃烧的动力学特性,开展不同粒径粉末的热重分析,并将粉末压制为质量相当的成型颗粒,开展成型颗粒燃烧失重实验,并采用等温热分析的双对数方法进行动力学分析。结果表明:棉花秆粉末粒径较大时,灰分也较高,在较低温度下燃烧可形成骨架,有利于挥发分和氧气的扩散,促进燃烧速率。压制成型颗粒时,棉花秆粉末粒径越小,粉末间结合越紧密,压制的成型颗粒密度越大,相同条件下的燃烧失重速率明显降低,表现活化能从77.71 kJ/mol逐渐降至69.44 kJ/mol。成型颗粒的高温燃烧过程可分为2个阶段,首先是水分和挥发分全部析出,而后为焦炭燃烧阶段。燃烧温度可显著加快水分和挥发分的析出速度。     

半焦燃烧分段反应动力学参数的计算

利用TG/DSC热重分析仪对半焦在空气气氛下不同升温速率进行热重实验,运用Flynn-Wall-Ozawa方法对半焦的燃烧动力学参数进行分析研究。结果表明:通过活化能的变化趋势可以把半焦的燃烧过程分为三段:水分和挥发分的析出、挥发分的燃烧、固定碳的燃烧。对半焦燃烧过程的燃烧动力学参数进行分段拟合,可以得到每段燃烧过程的表观活化能、表观指前因子、反应级数等动力学参数以及每个阶段的转换温度点,拟合曲线与实验数据的拟合程度很好。     

生物质与煤富氧混合燃烧特性研究

采用热重分析仪研究了棉秆、玉米芯和大同煤以及它们之间混合燃料的富氧燃烧特性。分析了富氧条件混合燃料的燃烧特征参数,如着火温度、峰值燃烧速率及其对应温度、燃尽温度及综合燃烧特性指数。采用Coat-Redfern法计算混合燃烧动力学参数。结果表明:在O2/CO2气氛下,提高氧气浓度可以改善生物质与煤混合燃料的燃烧反应,降低燃尽温度,使混合燃料的燃烧反应向低温区域移动;燃烧反应活化能在挥发分析出和固定碳燃烧的两个阶段均增大;但生物质与煤的掺混比例在30%情况下,氧气浓度的变化对混合燃料的着火温度的影响规律并不明显。在50%O2/50%CO2气氛下,随着生物质比例的增加,所有特征参数向低温区域前移,混合燃料燃烧反应活化能在挥发分析出阶段逐渐减小,在固定碳燃烧阶段逐渐增大。Coat-Redfern模型可以较好的描述棉秆或玉米芯与大同煤混合物在空气或富氧条件下的主要燃烧过程。     

高效反烧式生物质成型燃料锅炉的设计与研究

对生物质成型燃料的燃烧特性进行了分析.根据生物质成型燃料的燃烧特性创新设计出一种具有特殊结构,特殊燃烧方式的新型生物质成型燃料锅炉.该锅炉采用了双炉排反烧的结构,可使锅炉工作连续平稳,燃烧更稳定,热效率更高.同时,烟气中的气体及固体的不完全燃烧损失小,氮氧化物、二氧化硫及烟尘含量远低于国家锅炉的污染物排放标准要求.     

升温速率对神华煤液化残渣燃烧特性与动力学参数的影响

运用TGA/SDTA851热失重分析仪进行了神华煤液化残渣的燃烧特性试验研究。实验表明:神华煤液化残渣的燃烧是分两步进行的,在低温段主要是神华煤液化残渣中挥发性的气体急剧析出,引起燃烧失重;高温段则主要是一些有机质、固定碳的燃烧失重。低温段神华煤液化残渣挥发分含量很高且具有集中析出的特性,在365℃~545℃区间内可挥发物质迅速燃烧完毕;高温段燃烧速率相对较低,半峰宽较大,燃烧不够集中。随着升温速率的增加低温段和高温段燃烧的区分更加明显,且使神华煤液化残渣的燃烧失重增加。此外分析了神华煤液化残渣在一定升温速率下的燃烧特性,利用Free-Carroll法得到神华煤液化残渣燃烧化学反应的动力学参数。图3表4参6。     

小型工业锅炉燃用林业废弃物产生的问题及解决方法

林业废弃物作为一种价格低廉的燃料,其生产成本比煤低很多,这使得许多燃煤工业锅炉改烧林业废弃物.通过对林业废弃物的燃烧特性及燃烧组织(挥发分、锅炉通风量和烟气量、燃料水分)进行分析,并对其应用于工业锅炉燃烧后可能出现的司炉劳动强度大、受热面积灰、烟囱冒黑烟等问题进行了探讨,提出了一些相应的技术措施供有关人员参考.     

废弃物燃烧特性的试验研究及废料锅炉的设计

本文针对固体废弃物处理的最佳方式—焚烧热回收进行了较详细的研究。首先对预处理后的具有一定组成比例的混合废弃物及其四种可燃组分逐一作了热重分析、简单一维沉降燃烧以及高恒温燃烧试验研究，从而对废弃物燃烧特性有了较深入的了解。试验发现，只要干燥过程处理行当，则无论是混合废弃物还是单一可燃组分废弃物，其着火特性和燃烬特性都优于一般燃烧用煤。而且由于废弃物燃料挥发分含量高，析出迅速，其燃烧过程以容积反应为主