液态煤炭助燃剂及其燃烧动力学研究

为提高煤的燃烧效率,以分散剂、氧化剂、渗透剂等高分子材料及纳米材料作原料,通过高速剪切、分散、乳化制得4种不同型号的液态煤炭助燃剂,并使用热重分析仪研究其燃烧动力学,测定其助燃效果。试验结果表明:液态煤炭助燃剂对煤粉有较好的助燃效果,其中4号助燃剂的助燃效果最佳。热重试验结果表明,添加4号助燃剂的煤粉在温度升至600℃时,燃烧失重率比原煤粉增加了16.01%;DTG峰值温度降低35℃,着火点温度降低25℃;煤粉表观活化能降低43.74 kJ/mol,反应级数降低1.247 4。     

非金属矿在燃煤固硫助燃技术中应用研究

通过多种天然非金属矿与高硫煤粉的混合燃烧试验(基础矿物、辅助矿物品种选取,复配比例、混合比例、粒径确定,燃烧条件模拟等)研究,成功研制出一种复合型非金属矿固硫助燃剂产品(FKS01)。该产品可使烟气中的SO2排放量低于国家规定标准,有很好的推广应用价值。     

深部流态化开采中原位煤粉爆轰发电技术构想

针对煤矿井下煤粉环境污染及传统煤炭燃烧能量利用效率低等问题,提出了流态化开采过程中煤粉爆轰发电的能量利用方式.在煤矿井下流态化开采的同时,以煤粉为燃料,掺混相应的助燃剂诱发煤粉爆轰,利用爆轰产生的能量驱动发电机发电,降低传统燃煤燃烧发电过程中化学能到蒸汽内能再到机械能的能量损耗;爆轰残留物经过除尘净化后回填采空区,避免...     

燃煤助燃剂催化助燃效果评价方法研究

针对燃煤助燃剂催化助燃效果评价方法缺乏科学评价指标的现状,通过热重分析仪研究了CuSO4和K2CO3两种纯组分助燃剂对阳泉无烟煤和铁法烟煤燃烧特性参数的影响。同时,通过改进坩埚类型,探讨了CuSO4与K2CO3对阳泉无烟煤和铁法烟煤燃烧的恒温区碳转化率与残灰碳氢含量的影响。试验结果表明:以燃烧特性参数中的着火温度、恒温区碳转化率与残灰碳氢含量3个参数作为助燃剂催化助燃效果的评价指标,能全面地评价助燃剂对煤燃烧过程的催化助燃效果。分布活化能模型分析结果表明,煤催化燃烧活化能变化与助燃剂对煤燃烧催化助燃效果存在对应关系,同时从动力学角度验证了着火温度、恒温区碳转化率指标评价助燃效果的正确性。     

关于《燃煤助燃剂助燃效果评价方法》国标修订建议

为了有效提高《燃煤助燃剂助燃效果评价方法》国家标准的科学性和适用性,促进我国煤炭资源燃烧利用,从试验设备适应性、试验方法适用性、评价指标适用性等方面对现行标准评价方法的适用性进行总体分析。结合燃煤助燃剂助燃效果评价试验研究,对残渣碳含量测定方法、燃烧样品质量的确定、终温温度计算方法进行探讨后提出3条修订建议:通过测试样品均匀性和重复性分析,残渣碳含量测定方法应修订为仪器法;通过燃烧样品质量对测试结果准确性的影响分析,应规定热重燃烧试验的最低实验次数,保障结果准确性并提高燃煤助燃剂评价试验效率;应修订终温温度计算方法,建议在现行标准的基础上降低燃烧终温的参考值100℃或50℃,确保碳含量测定结果的有效性。以期修订建议可为《燃煤助燃剂助燃效果评价方法》国标的修订提供依据,为助燃剂的应用以及燃煤工业锅炉和民用煤燃烧领域的节能研究提供参考。     

不同粒径煤粉煤质变化及燃烧特性研究

采用哈氏可磨测试仪对阳泉无烟煤、印尼褐煤进行研磨,测出其哈氏可磨性指数HGI,同时用马尔文激光细度仪对可磨仪研磨后的煤样进行细度测量。利用振筛机对研磨后的煤样进行筛分,区分出4种不同粒径的煤粉,然后用工业分析仪测出其工业分析成分,研究其工业分析成分之间的区别;采用热重分析仪进行燃烧试验,研究粒径及工业分析成分变化对燃烧特性的影响。结果表明：研磨后煤粉中的不同粒径煤粉在研磨过程中产生工业分析成分的偏离,影响煤粉的热解、着火、燃烧等特性;研磨后煤粉中的细粉相对粗粉增大了比表面积并改变了孔隙结构,对煤粉的着火、燃烧稳定性、燃烬性等都有积极的影响;由于两种煤种煤质的不同,导致其燃烧机理及燃烧特性的不同。     

声波对煤粉燃烧特性的影响：研究进展与展望

“双碳”目标的实现对煤炭的清洁高效利用提出了更高的要求。因此，探索煤粉新型清洁高效燃烧技术具有重要意义。声学作为一门基础性和交叉性极强的学科,近年来已渗透到几乎所有重要的自然科学和工程技术领域。尤其在燃煤电站锅炉中，声学技术的应用受到了广泛关注和研究，如基于声学原理的炉内温度场重建、测流、泄漏检测及声波除灰、声波团聚等技术。以上声学技术的研究和应用均涉及到声波传播过程中产生的声物理和化学效应。有关声场作用下煤粉颗粒燃烧特性的研究已有诸多报道，指出利用声波的物理化学效应可以为煤粉颗粒清洁高效燃烧提供新的技术手段。声波助燃技术已被证实是一种高效节能、清洁环保的新型燃烧技术，具有较大潜力。因此，在节能减排政策的高要求下，声波助燃技术在燃煤电站锅炉中的应用推广与发展研究应当得到足够的重视。目前针对声波影响煤粉颗粒燃烧的基础理论研究尚不完善，对声波物理化学效应的作用机制阐述不清。已有的文献中对声波影响煤粉燃烧的研究鲜见专著和综述性文章介绍。鉴于此，本研究较为全面地介绍了声波影响煤粉燃烧的作用机制，分析总结了国内外声波影响煤粉颗粒燃烧的研究现状，厘清了声波影响煤粉颗粒燃烧特性的主要技术研究路线，以...     

国内燃煤助燃剂的研究进展

燃煤助燃剂能够提高煤的挥发分析出速率,降低煤的着火温度,缩短点火延迟时间,加快煤燃尽速率,降低灰分残炭,提高燃烧效率,相对增加燃烧发热量,并具伴有脱硫脱氮的作用等优点。该文从机理、种类、影响因素、分析方法等角度综述了燃煤助燃剂的研究现状和研究进展。     

几种氯化物对高炉喷吹用煤粉燃烧性能的影响

为了提高高炉喷吹煤粉的燃烧率,分析了Ca Cl2,Mg Cl2,Na Cl和Fe Cl3添加剂对高炉喷吹用煤粉燃烧性能的影响,得到各物质添加量对煤粉燃烧率的影响规律。结果表明,适量的Ca Cl2,Mg Cl2,Na Cl和Fe Cl3均能改善高炉喷吹用煤的燃烧性能。当Ca Cl2和Mg Cl2添加量小于1%、Fe Cl3添加量小于2%时,煤粉燃烧率分别随Ca Cl2,Mg Cl2和Fe Cl3添加量的增加而提高;继续增加各物质的添加量,煤粉燃烧率均下降;煤粉燃烧率随Na Cl添加量的增加而提高。与原煤燃烧后产生的未燃煤粉相比,加入氯化物添加剂后高炉喷吹用煤的未燃煤粉颗粒均变得不规则,且粒度明显减小。综合考虑,高炉喷吹用煤粉中Ca Cl2和Mg Cl2适宜的添加比例均为1%,Fe Cl3适宜的比例为2%,Na Cl的添加比例应小于1%。为改善高炉喷吹用煤粉的燃烧性能,4种氯化物添加剂优的先选用顺序为Fe Cl3,Ca Cl2,Mg Cl2和Na Cl。     

煤粉颗粒粒度分形分析

采用英国Malvem公司的MAM5004型激光粒度分析仪测定了合山、晋城各4种不同粒径煤样的粒度分布．采用美国LECO公司的MAC-500型工业分析仪分别测得各煤样的固定碳及挥发分含量．根据实验数据研究了煤粉颗粒的分形特征及其煤粉粒度分布分形维数与其固定碳及挥发分含量的关系，提出了基于考虑能量、环境、安全的煤粉燃烧锅炉的煤粉经济细度新概念．煤粉的分形维数可以反映煤粉的物理结构特性，并提供反映煤粉燃烧特性与炉内的燃烧状况的信息．煤粉颗粒的分形维数愈大，细度愈小，愈均匀，煤粉燃烧性能愈好，超细化煤粉燃烧技术是一种极具潜力的煤粉洁净高效燃烧新技术．     

半焦燃烧及煤热解燃烧耦合试验研究

为了考察冷半焦、预热半焦及煤热解燃烧耦合所产半焦在循环流化床中的流态化特性和输运特性、燃烧特性及污染物原始排放特性,在循环流化床热解燃烧耦合试验台上进行了冷半焦燃烧、预热半焦燃烧及煤热解燃烧耦合试验研究。研究结果表明,3种类型半焦在燃烧炉炉膛内的流态化特性较好,0~4 mm的预热半焦和粒径0~4 mm煤热解所产半焦均能顺畅通过热解炉与燃烧炉之间的输运通道进入燃烧炉;半焦燃烧时能在燃烧炉炉膛内形成上下均匀的温度场,且随一次风率增大,温度分布更均匀;3种类型半焦的燃烬特性较好,燃烧效率都在99.68%以上;随燃烧炉温度升高,N2O排放值减少,NOx和SO2排放值增加,随二次风比例增大,NOx的排放值降低,SO2排放值升高,N2O的排放值变化不明显。     

高倍阻化泡沫防治煤自燃

针对目前采用的物理方法达不到有效防治煤自燃的现状,研制了新型的以改变煤自燃性为主的化学阻化剂材料和无动力双负压泡沫发生器,并以泡沫为载体注入到易自燃区域进行防灭火.对生成的高倍阻化泡沫的化学阻化特性进行了测试,结果表明高倍阻化泡沫是一种高效而经济的防灭火新技术.     

州景煤矿5304工作面煤柱自燃特性及防治

为了及时处理州景煤矿5304工作面煤柱自燃灾害,测试了州景煤矿5304工作面煤自燃标志性气体,确定了5304工作面煤自燃指标气体为CO,并提出了采空区注浆和复合喷涂材料相结合的综合防灭火技术,同时使用综合防灭火技术对5304工作面窄煤柱自燃进行防治。结果表明:采空区内氧气和一氧化碳浓度迅速降低,回风巷内温度恢复正常值,煤柱自燃情况得到了抑制。采空区注浆技术与顶板喷涂复合材料技术的相互结合应用为类似煤层的自然发火防治提供了一种新的技术方案。     

煤自燃过程特性及防治技术研究进展

煤炭是我国的主体能源,但煤炭开采面临着有煤自燃灾害的严重威胁。煤自燃不仅烧毁大量煤炭资源,还易引发瓦斯燃烧、爆炸等重特大事故,造成巨大的经济损失和重大的人员伤亡。为了进一步提高煤矿企业对煤自燃灾害的防控能力,推动我国煤炭资源的安全高效开采,分析了煤自燃理论的研究现状,总结了煤自燃监测预警的主要方法和技术,对比分析了煤矿常规的防灭火技术,介绍了煤自燃防治技术的最新发展及应用效果,并提出了煤自燃过程特性及防治技术的未来研究方向。较详细地阐述了煤自燃过程及特性理论基础,主要包括煤自燃的低温氧化过程机制、煤自燃分段过程特性及特殊条件下的煤自燃特性;较全面地总结了包括标志性气体方法、测温法等多种煤自燃监测预警技术的原理以及各类技术的优缺点。在上述煤自燃理论和监测预警基础上,针对常规注浆、注惰气等技术对煤自燃防控效果有限、难以满足矿井安全高效开采的问题,研发了三相阻化泡沫、凝胶泡沫、无机固化泡沫、稠化砂浆等防灭火技术,同时介绍了液氮(液态二氧化碳)快速灭火降温技术。此外,为了满足煤矿智能化、精准化开采对矿井煤自燃防治的新要求,在矿井火灾监测指标信息化与预警智能化、火源辨识与防治技术控制精准化、防灭火材料绿色化等方面提出了下一步的研究展望。     

Experimental research on combustion fluorine retention using calcium-based sorbets during coal combustion （Ⅰ）

In order to provide experimental guide to commercial use of fluorine pollution control during coal combustion, with fluorine pollution control during coal combustion in mind, this paper proposed the theory of combustion fluorine retention technology. Feasibility of fluorine retention reaction with calcium-based fluorine retention agent was analyzed through thermo-dynamic calculation during coal combustion. By simulating the restraining and retention effects and influential factors of calcium-based sorbets on vaporized fluoride during experimental combustion using fixed bed tube furnace, the paper systematically explored the influential law of such factors as combustion temperature, retention time, and added quantities of calcium-based sorbets on effects of fluorine retention. The research result shows that adding calcium-based fluorine retention agent in coal combustion has double effects of fluorine retention and sulfur retention, it lays an experimental foundation for commercial test of combustion fluorine retention. Supported by the National Natural Science Foundation of China(50476032); China Postdoctoral Science Foundation(2004035555); New Century of Talents Scheme Projects of Universities in Liaoning Province(RC-04-04)     

低浓度瓦斯自激振荡脉动燃烧特性研究

针对煤矿低浓度瓦斯稳定燃烧及高效利用难的问题,将脉动燃烧技术与煤矿低浓度瓦斯燃烧利用相结合,采用数值模拟与实验研究相结合的方法,对低浓度瓦斯脉动燃烧特性进行了系列研究。基于Fluent计算平台,建立低浓度瓦斯脉动燃烧热力学模型,对脉动燃烧器内部流场、温度场、压力场进行模拟分析,同时通过改变脉动参数研究各参数对低浓度瓦斯燃烧特性的影响。发现并揭示了燃烧器内压力和温度的分布规律、尾管长度与脉动频率的关系、热负荷和瓦斯浓度与燃烧室温度之间的关系,并与实验结果进行了对比,发现计算值与实验值吻合较好,说明该模型能够预测低浓度瓦斯脉动燃烧特性。     

煤的自燃倾向性新分类方法

应用热重分析仪实验研究了神东矿区不同层位和不同工作面煤的自燃特性,结果表明：煤氧化燃烧过程分为3个阶段,即升温失水失重阶段、升温增重氧化阶段、升温燃烧失重阶段.对应3个阶段的活化能分别为失水活化能、着火活化能和燃烧活化能.着火活化能是指从增重开始到增重结束转为失重的拐点处阶段的活化能,以煤的着火活化能判定煤炭的自燃难易程度的新方法.着火活化能越小煤样越容易自燃,着火活化能越大煤样越不易自燃.     

泡沫凝胶防治煤炭自燃的特性与机理

针对现有煤矿防灭火技术存在的不足,提出并研发了泡沫凝胶防灭火技术。阐述了泡沫凝胶防灭火技术的特点,并通过固水特性实验、扩散模拟实验以及封堵漏风实验研究了泡沫凝胶的防灭火特性,研究结果证明泡沫凝胶兼有良好的固水、扩散、覆盖和封堵漏风通道的防灭火优点;建立了采空区浮煤自燃的动力学模型,结合模型分析了泡沫凝胶的大面积扩散覆盖、固水降温、封堵漏风、降低氧气浓度的采空区煤自燃防治机理,并将该技术在煤矿现场进行了实际应用,结果表明该技术能有效地防治采空区煤炭自燃。     

循环流化床内煤矸石一维燃烧模型

为研究煤矸石在循环流化床锅炉内的燃烧性能,建立了预测煤矸石在锅炉内燃烧后的飞灰底渣残炭量的一维燃烧数学模型。建模采用"小室模型"的方法,将炉膛沿高度方向划分为多段小室,分别建立了质量平衡、动量平衡和组分平衡方程,计算得到了煤矸石燃烧特性沿炉膛高度的一维分布结果。与其他煤矸石燃烧模型不同的是,该模型详细考虑了锅炉内部气固流动、多孔介质传质和化学反应过程,并且耦合了颗粒在循环流化床锅炉的一维停留时间分布模型,模拟了颗粒在炉膛内部的流动过程。通过对模型的计算,得到矸石在循环流化床锅炉中的燃烧速率控制因素,以及矸石燃烧后的飞灰底渣残炭量与矸石物性参数和锅炉运行参数的关系。利用该模型计算并分析得到:矸石燃烧速率由灰层传质速率控制;选取灰层孔隙率大的矸石、增大锅炉热负荷、选取7m/s的风速、投入100~1 000μm的颗粒燃烧效率最高,飞灰或底渣残炭量最低。     

圆柱状型煤燃烧特性的实验研究

利用正交试验法进行的单颗粒圆柱状型煤燃烧试验所获得结果，进一步在型煤实验台上进行了层燃实验。实验表明，在压力200MPa水平下型煤的燃烧特性可以适合作为层燃炉的燃料。