十溴二苯乙烷阻燃SBR热失重行为研究

利用热重法(TG)和微商热重法(DTG)研究了以十溴二苯乙烷为阻燃剂的阻燃丁苯橡胶在氮气气氛和空气气氛中的热降解失重行为。结果显示,在氮气气氛下,试样SBR/DBDPE和SBR/DBDPE/Sb2O3都只有一个重合在一起的热失重台阶;而在空气气氛下,试样SBR/DBDPE和SBR/DBDPE/Sb2O3均有三个热失重台阶,分别是DBDPE与Sb2O3反应、丁苯橡胶受热分解、成炭物受热分解;通过不同氛围下TG和DTG比较可以看出,裂解气氛不同可以显著地影响样品的热裂解过程,氮气气氛下的失重速率明显小于空气气氛下的失重速率,在氮气氛围下,样品的热分解主要发生在200~500℃,500℃以后热失重缓慢,且三组试样固体残留物的量分别为32.7%、29.6%、32.8%;而在空气氛围下,样品的热分解均主要发生在300~600℃,600℃以后热失重缓慢,且三组试样固体残留物的量为7%、2.1%、5.5%,固体残留量减少。     

复合垃圾衍生燃料燃烧-热解特性的研究

采用热重和气-质联用仪对复合垃圾衍生燃料(CRDF)的燃烧特性和氯释放特性进行分析,结果表明在燃烧和热解条件下,CRDF中氯的释放特性有明显的区别,在温度为500～600℃时CRDF燃烧无机氯的释放率可达90%以上,而CRDF热解无机氯的释放为76%;当温度达800℃时CRDF热解过程释放的有机氯化合物种类和浓度均高于燃烧过程。热重分析结果显示CRDF在热处理中存在3个明显的失重阶段,第一失重阶段温度约200～300℃,失重率38.5%;第二失重阶段温度约为400～500℃,失重率为20.35%,第三阶段为一个缓慢的失重阶段,温度在600～800℃,失重率约22.35%。     

无卤阻燃SBR热失重行为研究

利用热重法(TG)和锥形量热仪(Cone)研究了以几种不同种类阻燃剂阻燃的丁苯橡胶在氮气、空气气氛中的热失重行为和燃烧性能。TG结果表明:不同的裂解气氛显著地影响了样品的热裂解过程。在氮气气氛下,三个试样均有两个失重台阶,这两个过程主要发生在200~500℃,分别是助剂的分解和丁苯橡胶的分解,500℃时三组试样固体残留物的量分别为37.9%、37.1%、38.6%。在空气气氛下,三个试样均有三个热失重台阶,分别是助剂的分解、丁苯橡胶的分解、成炭物的分解,前两个过程与氮气气氛中一样主要发生200~500℃,500℃时三组试样固体残留物的量分别为40.3%、52.0%、42.1%,均高于氮气气氛中的残余质量,说明样品在空气中容易形成更多的炭化物;成炭物的分解发生在500~800℃,500~650℃时三组试样失重分别为8.7%、29.2%、10.9%,说明Al(OH)3/P阻燃丁苯橡胶虽然在500℃时残余质量最高,但是残炭物质耐热性较差,所以失重较多。Cone实验表明:在试样燃烧的初始阶段,Al(OH)3/P阻燃体系成炭量大,对降低热释放速率(HRR)起主要作用;在试样燃烧的中后期,APP(聚磷酸铵)/PER(季戊四醇)阻燃体系对降低HRR起主要作用。     

生物质热解特性和动力学研究

利用热重分析对在氮气气氛下不同升温速率的马尾松生物质原料热失重行为进行了研究。由失重和失重速率曲线分析可知,生物质热解过程分为三个阶段。根据热重实验数据建立动力学热解模型,运用Popescu法从22种动力学机理函数中寻求裂解的最概然机理函数并计算裂解的动力学参数。结果表明,Zhuralev,Lesokin和Tempelmen(Z-L-T)方程为最概然机理函数。     

间规聚苯乙烯的热分解行为分析

利用热重分析（TG—DTA）法研究了间规聚苯乙烯（sPS）在不同气氛（空气和氮气）下的热分解行为机理。研究表明,sPS在两种气氛下都是只有一个主要的热分解过程。结果表明,用Kissinger最大失重速率法求得空气气氛下的表观活化能为133．86kJ／mol,而在氮气气氛下的表观活化能为158．96kJ／mol;用Ozawa等失重百分率法求得空气气氛（10％～30％的失重率）下的表观活化能为92．05～105．88kJ／mol,而在氮气气氛下的表观活化能为149．00—175．38kJ／mol;sPS的热裂解和热氧分解过程均为一级反应。     

垃圾衍生燃料在水泥窑分解炉内的减氮效应

将垃圾衍生燃料(RDF)作为替代燃料投加到水泥窑炉内进行高温焚烧，是水泥工业降低熟料生产过程中化石燃料消耗的主要技术手段之一。本文在管式炉中研究了粒径和助燃空气温度这两个因素对RDF热解燃烧气体组分的影响，并利用CFD软件模拟了RDF在分解炉内的减氮效应。研究结果表明：对不同粒径的RDF颗粒，总体上呈现出热解燃烧气体中CO、C_mH_n和H₂还原性小分子气体浓度随着助燃空气温度的升高而增加。基于华新某工厂的运行工况进行了CFD模拟计算，当RDF的粒径分布取<50 mm(占80%)，三次风温度为900℃时，过剩空气系数取1.2，燃烧室出口NO_x浓度小于280 ppm，减氮效果明显，与实际情况一致。     

废弃碳纤维/环氧树脂复合材料的热解特性及动力学研究

采用热重分析仪对废弃碳纤维/环氧树脂复合材料(CF/EP复合材料),分别在升温速率为6. 67℃·min~(-1)、10℃·min~(-1)和13. 33℃·min~(-1)下进行热解,考察了不同气氛及不同升温速率对CF/EP复合材料热解的影响。结果表明:升温速率和反应气氛对废弃CF/EP复合材料热解过程及特性有重要影响;废弃CF/EP复合材料在氮气氛下热解反应速率较快阶段只有一个阶段,为第一失重阶段,且为一级反应模式。废弃CF/EP复合材料在空气氛下的热解反应速率较快阶段有两个阶段,第一失重阶段为二级反应模式,第二失重阶段为0. 5级反应模式;空气氛下热解第一失重阶段在相同分解温度下与氮气氛下热解反应机理不同;提高升温速率可显著增加废弃CF/EP复合材料热解的表观活化能和指前因子;经外推法可知,氮气氛表观活化能为55. 84 kJ·mol~(-1),空气氛第一失重阶段表观活化能为39. 24 kJ·mol~(-1),第二失重阶段表观活化能为-8. 62 kJ·mol~(-1)。     

典型村镇垃圾燃烧、脱氯特性及机理研究

利用热重分析仪对典型村镇垃圾在空气等气氛下的燃烧特性进行了研究,结果表明村镇垃圾具有较高可燃性.实验通过离子色谱研究了不同钙氯比条件下固氯效果,得出CaO脱氯的最佳条件为反应温度在550～650℃,钙氯质量比为4:1,反应气氛选择空气.HCl与氧化钙的气-固反应的某些分过程可认为是过程速度控制步骤,决定着整个脱氯反应的...     

基于完全燃烧模型下市政垃圾衍生燃料在水泥窑分解炉内热贡献的研究#br#

基于燃料的完全燃烧模型,对市政垃圾衍生燃料（RDF）的燃烧特性进行了分析,并对其在分解炉内的热贡献进行了模拟计算。结果表明：入窑基RDF完全燃烧时最小燃烧空气量Amin为0.335Nm3/MJ,最小燃烧废气量Vmin为0.463Nm3/MJ,均大于煤粉;对于入炉温度为20℃的入窑基RDF,当助燃空气温度为850℃时,其绝热燃烧火焰温度可达1?595.9℃,对分解炉的热贡献为4.57MJ/kg,热量利用率为72.2%,即分解炉内喂入4.95t（低位热值为6.30MJ/kg）入窑基RDF与1t（低位热值为24.49MJ/kg）煤粉产生的发热量相当,该理论计算替代量与实际生产数据的偏差率仅为3.2%;最后计算了不同水分下的临界灰分以及对应的RDF临界热值,并给出了RDF的热贡献分区用于指导水泥窑协同处置生产实践。     

基于完全燃烧模型下市政垃圾衍生燃料在水泥窑分解炉内热贡献的研究

基于燃料的完全燃烧模型,对市政垃圾衍生燃料(RDF)的燃烧特性进行了分析,并对其在分解炉内的热贡献进行了模拟计算。结果表明:入窑基RDF完全燃烧时最小燃烧空气量A_(min)为0.335 Nm~3/MJ,最小燃烧废气量V_(min)为0.463 Nm~3/MJ,均大于煤粉;对于入炉温度为20℃的入窑基RDF,当助燃空气温度为850℃时,其绝热燃烧火焰温度可达1 595.9℃,对分解炉的热贡献为4.57 MJ/kg,热量利用率为72.2%,即分解炉内喂入4.95 t(低位热值为6.30 MJ/kg)入窑基RDF与1 t(低位热值为24.49 MJ/kg)煤粉产生的发热量相当,该理论计算替代量与实际生产数据的偏差率仅为3.2%;最后计算了不同水分下的临界灰分以及对应的RDF临界热值,并给出了RDF的热贡献分区用于指导水泥窑协同处置生产实践。     

无烟煤化学链燃烧过程燃料氮转化释放特性

基于赤铁矿石载氧体,在小型单流化床反应器上,开展煤挥发分和焦炭的化学链燃烧研究,探讨挥发分氮和焦氮在化学链燃烧过程中的转化特性。研究表明:燃料氮释放的中间产物HCN和NH₃与铁矿石载氧体具有较高的化学反应亲和性,易于被载氧体氧化生成N₂和NO。淮北无烟煤挥发分氮转化过程中,NO是唯一的氮氧化物,反应器出口中间产物NH₃的释放份额略高于HCN。在煤焦化学链燃烧还原过程中,部分燃料氮释放的中间产物HCN和NH₃被铁矿石氧化导致少量NO的生成,还原过程中无N₂O的释放;较高的还原反应温度加速了NO的生成。减少进入载氧体氧化再生过程的焦炭量可减少空气反应器NO和N₂O的生成。     

流化床煤燃烧过程不同气氛下的气态氮释放特征

利用微型流化床反应装置,结合快速过程质谱仪,在850~940℃操作温度下,研究了三种不同粒度分布烟煤和无烟煤在热解、气化和燃烧反应条件下四种主要气态氮产物HCN、NH₃、NO和NO₂的释放规律。结果表明,微型流化床可以实时检测挥发分氮和焦炭氮的动态释放序和类型,热解、气化和燃烧反应气氛的改变主要影响HCN和NH₃的释放量。热解产物的气态氮主要是来自于挥发分,燃烧反应的HCN和NH₃的释放量与温度有明显关系,而气化反应的各类气态氮释放量随温度变化波动不大。煤颗粒尺寸和温度变化对烟煤和无烟煤中各类气态氮释放量产生影响比较复杂,其中NH₃的释放特性是区分挥发分N释放和半焦N释放的重要特征。     

O2/CO2气氛下煤燃烧SO2/NO析出特性

在水平管式炉上研究了O₂浓度、CO₂浓度、温度及石灰石添加等各参数对O₂/CO₂气氛下徐州烟煤和龙岩无烟煤燃烧过程中SO₂/NO排放特性的影响。结果发现,O₂/CO₂气氛下,烟煤和无烟煤燃烧SO₂/NO的析出规律与空气气氛下不同,同等O₂浓度下析出量比空气气氛下小。O₂/CO₂气氛下,随着O₂浓度的提高,烟煤和无烟煤SO₂/NO排放量均增大;随着CO₂浓度的升高, SO₂/NO排放量均减小。O₂/CO₂气氛下,石灰石添加对SO₂排放的抑制作用低于空气气氛下;石灰石添加对NO的排放有一定减排作用。对煤灰的元素分析显示O₂/CO₂燃烧对SO₂的抑制主要是由于煤灰的自固硫能力增强,而对NO的减排作用则是促进燃料N向其他含N气体的转换。     

Influence of ash composition on heavy metal emissions in ash melting process

Two kinds of fly ash, discharged in the combustion of either refused derived fuel (RDF) or car shredder dust (SD), were examined for the emission of heavy metals in melting process under oxidizing and reducing conditions. The residual fractions of heavy metal in slag were experimentally estimated. As a result, it was confirmed that several volatile heavy metals were readily emitted during melting process. The type of atmosphere provided for the melting process was found to affect the emission of some volatile metals in RDF ash, but not in SD ash. The emission of volatile heavy metals in RDF ash under oxidizing conditions was lower than under any other conditions in this study. The emission behavior of iron and heavy metals in RDF ash under reducing conditions was similar to that in SD ash. These facts indicated that phosphorous in RDF ash had the property of fixing the volatile metals in the slag only under oxidizing conditions. Then the mixture of SD ash with phosphorous oxide powder was also tested in a melting process, and the result was consistent with the above inference of the effect of phosphorous.     

两段式滴管内烟煤富氧空气分级燃烧NOx排放特性研究

随着我国对大气污染物排放监管力度的日益严格,NOx控制技术已广泛应用于工业生产的各个领域。作为一种直接、简便的NOx排放控制技术,富氧空气燃烧技术已经出现在燃气锅炉和内燃发动机等行业,然而在燃煤锅炉行业中却鲜有应用。为了验证富氧空气燃烧技术在煤粉工业锅炉中的NOx减排效果,笔者以神府烟煤作为燃料,利用两段式滴管炉试验系统模拟煤粉在锅炉内燃烧的实际情况,采用热态试验方法,研究了烟煤富氧空气分级燃烧的NOx排放特性,并与单级供风、空气分级燃烧2种燃烧方式下的NOx排放情况进行对比。考察了主燃区温度、二次风配比(以主燃区过量氧气系数表示)、二次风氧浓度等关键因素对NOx排放的影响。结果表明:富氧空气分级燃烧的NOx排放显著低于单级供风燃烧,同时也低于空气分级燃烧的NOx排放。主燃区温度为1 300~1 500℃时,富氧空气分级燃烧的NOx排放减少比例比分级配风燃烧提高了6~12个百分点;富氧空气分级燃烧条件下,随主燃区温度升高,煤粉燃烧更加充分,燃料中N元素分解成NHi、HCN等大量中间产物,使主燃区气氛的还原性增强,被还原的NOx比例增加。因此,NOx排放降低且NOx排放减少比例呈现上升趋势;富氧空气分级燃烧的二次风配比对NOx排放具有显著影响,随着主燃区过量氧气系数的升高,NOx排放均呈现先降低后升高的趋势。因此存在最佳二次风配比,使NOx排放浓度最低。主燃区温度为1 300℃时,最佳主燃区过量氧气系数约为0.58;主燃区温度为1 500℃时,最佳主燃区过量氧气系数约为0.55;在主燃区过量空气系数给定的条件下,提高二次风氧浓度可以延长煤粉颗粒在主燃区的停留时间,并在煤粉颗粒表面形成局部富氧环境,促进煤粉充分燃烧,从而增强主燃区气氛的还原性,降低NOx的生成。因此,当二次风氧浓度为21%~31%时,NOx排放随二次风氧含量的升高而降低。随着二次风氧浓度的逐渐升高,NOx排放的降低趋势逐渐放缓。     

热解气氛对油漆稀料和塑料共热解特性的影响

为研究不同热解气氛对油漆稀料与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）共热解特性的变化规律，采用同步热分析仪，根据预实验结果，测定在升温速率为10 ℃/min时，不同热解气氛（空气和氮气）条件下油漆稀料和PET塑料共热解过程中失重（TG）、焓变（DSC）的变化，并采用Coats?Redfern法对样品进行热动力学分析。结果表明，样品在氮气气氛下的热解过程存在明显的滞后现象，质量损失率为82.2 %；在空气气氛中更有利于油漆稀料和PET塑料的共热解反应中间产物的检出；PET塑料及其燃烧残留物在空气中的平均活化能均小于氮气中的值，但混合物在空气中400~475 ℃温度间活化能更低；500 ℃后混合物达到二次燃烧条件。     

Coal combustion: Correlation between surface area and thermogravimetric analysis data

A series of coals of different rank has been characterized by surface area measurements performed by sorption of both nitrogen and carbon dioxide. While the data obtained with nitrogen do not discriminate among the different coal samples, those based on carbon dioxide sorption do give a significant distinction between the samples. This technique has also been applied to the determination of the surface area of coal samples quenched after stepwise combustion in air atmosphere. It has been possible to establish a useful correlation between the latter data and the burning profile measured by derivative thermogravimetry. The aim of the present study was to gain a better understanding of the coal combustion process on a laboratory scale which could reasonably be extended to combustion plants. The results presented are relevant to some of the multivalent aspects inherent in the coal combustion process and some valuable information has been gained in respect of characterization of solid fuels.     

Combustion characteristics and kinetics of bio-oil

The combustion characteristics of bio-oils derived from rice husk and corn were studied by thermogravimetry analysis. According to the thermo-gravimetry (TG), differential thermogravimetry (DTG) and differential thermal analysis (DTA) curves of bio-oils in air and nitrogen atmosphere, we analyzed the combustion characteristics of different kinds of bio-oils in different atmospheres and worked out the combustion kinetics parameters of the bio-oil, providing reliable base data for the burning of bio-oil. The thermogravimetry indicated that the combustion process of bio-oil was divided into three stages. At the same time, the combustion process can be described by different order reaction models, and with the method of Coats-Redfern, the activation energy and frequency factor of different kinds of bio-oils were obtained.     

Fate of coal nitrogen during combustion

A total of 21 coals covering all ranks have been burned under a wide variety of conditions to ascertain the impact of coal properties on the fate of fuel nitrogen. Fuel NO was identified with a nitrogen-free oxidant consisting of Ar-O₂CO₂. In general, under fuel-lean conditions fuel NO formation increases with increasing fuel nitrogen content; however, other fuel properties also significantly affect the fate of fuel-bound nitrogen during combustion. In particular, fuel nitrogen conversion appears to be greater with coals containing a high fraction of volatile reactive nitrogen. Under fuel-rich conditions measurements of first-stage and exhaust-species concentrations suggest that the optimum stoichiometry for minimum emissions is a function of fuel composition. As first-stage stoichiometry is decreased, the NO formed in the first stage decreases, but other oxidizable gas nitrogen species increase as does nitrogen retention in the char. Total fixed nitrogen generally increases with increasing fuel nitrogen and correlates well with excess air exhaust emissions. The distribution of the total fixed nitrogen species leaving the first stage is strongly dependent upon the coal composition. Of the 12 coals tested in detail, only 1 (the high-volatile B bituminous from Utah) produced high HCN concentrations. The low-volatile Pennsylvania anthracite formed almost no HCN or NH₃ even under extremely fuel-rich conditions. In general, the first stage NO percentage decreased significantly with decreasing coal rank from anthracite to lignite. Conversely, the relative importance of NH₃ grew with decreasing rank. HCN was greater than NH₃ in all bituminous tests, but less than NH₃ with all subbituminous and lignite coals.     

氧气浓度对K2CO3催化无烟煤和石墨燃烧的影响

采用综合热分析仪研究不同氧气浓度下K2CO3催化无烟煤和石墨燃烧的特性,考察了氧气浓度对催化燃烧机制的影响. 结果表明,K2CO3提高了燃烧反应和氧气扩散速率,但对燃烧速率的提高幅度大于对氧气扩散速率提高幅度,延长了无烟煤燃烧过程的平台时间. 氧气浓度由21%增加到100%时, K2CO3催化无烟煤着火温度降低幅度由37.7℃增至78.1℃,催化石墨着火温度降低幅度由204.8℃增至233.6℃. 煤燃烧初期K2CO3使燃烧活化能下降,氧气浓度高于40%时,燃烧由扩散向反应控制转变;燃烧后期活化能低于40 kJ/mol,燃烧受扩散控制. 石墨在燃烧初期K2CO3使燃烧活化能下降,但氧气浓度增加并未改变燃烧控制步骤,燃烧受反应控制;燃烧后期氧气浓度由21%增加到100%时, K2CO3催化石墨燃烧活化能由39 kJ/mol增至110 kJ/mol,燃烧由扩散控制向反应控制转变.