桦甸页岩油泥与半焦混烧特性

利用热重分析仪对桦甸页岩油泥与其500℃半焦混合燃烧时着火温度和燃烧特性进行考察,通过FTIR研究样品的混烧特性及气体释放规律,分析混合比和升温速率对混烧特性的影响并通过FWO法对样品混烧的动力学特性进行了研究。结果表明,样品的燃烧分为3个阶段:油泥轻质组分燃烧阶段、油泥重质组分与半焦挥发分共燃阶段及固定碳燃烧阶段。油泥比例的增大及升温速率的提高导致综合燃烧特性指数和稳燃指数逐渐增大,说明油泥和升温速率有利于混合样品的燃烧特性。油泥比例的增大促进气体释放速率逐渐加大,A(CO_2)/A(CO)呈现出先减小后增大然后再增大的趋势,与油泥比例不成线性关系,说明油泥掺入有利于样品的燃烧,但并不一定有利于样品的燃尽。除样品S1外,其他样品活化能变化规律相似。轻质油燃烧阶段活化能在50—100 k J/mol,共燃阶段活化能在100—150 k J/mol,固定碳燃烧阶段活化能达到了300 k J/mol左右。     

高温高压快速加氢热解褐煤残渣的燃烧特性

利用热分析技术研究了催化剂Ca(CH_3COO)_2,Fe_2O_3,K_2CO_3和CH_3COONa,升温速率10℃/min,15℃/min和20℃/min及O_2/N_2和O_2/CO_2气氛对朔州褐煤高温高压快速加氢热解残渣燃烧特性的影响。结果表明:催化剂能使残渣的TG-DTG曲线向低温区移动,最大失重峰对应的温度显著降低,着火指数、燃尽指数和综合燃烧特性指数增大,催化剂对残渣的燃烧有促进作用,影响程度由高到低的顺序为CH_3COONa,K_2CO_3,Fe_2O_3,Ca(CH_3COO)_2。提高升温速率,残渣的DTG曲线逐渐向高温区移动,着火指数、燃尽指数和综合燃烧特性指数增大,能够有效改善残渣的燃烧性能。同种气氛下,着火指数、燃尽指数和综合燃烧特性指数随氧气体积分数增大而增大;相同氧气体积分数时,残渣在O_2/N_2气氛下燃烧的着火指数、燃尽指数和综合燃烧特性指数均大于其在O_2/CO_2气氛下燃烧的相应特征指数,这可能与CO_2的比热容及扩散系数有关。     

低氧气氛下煤粉燃烧特性

为研究煤粉低氮燃烧时CO_2成分在低氧含量气氛下对燃烧的作用,在热重分析仪上进行了煤粉低氧气氛下的燃烧试验。通过模拟真实燃烧反应中的反应气氛,研究了O_2/CO_2混合比例、升温速率对煤粉燃烧特性的影响。结果表明,在O_2/CO_2混合气氛下,温度为1 000℃以内均存在着燃烧反应和气化反应的竞争关系。CO_2含量高时,CO_2与煤粉的气化反应对煤粉燃烧反应抑制程度逐渐增加。O_2/CO_2比例降低,煤粉的燃尽温度升高幅度明显,煤粉难以燃尽;煤粉的点火温度受CO_2含量影响不大;升温速率由10℃/min升至20℃/min对煤粉可燃性和着火稳定性提升明显,20℃/min升至30℃/min影响不大。     

预处理稻壳及其与杨树锯末掺混燃烧特性和燃烧动力学分析

采用热重技术对稻壳（DK）和杨树锯末（JM）燃烧进行分析，考察了不同预处理方式对稻壳燃烧特性的影响，并研究了不同升温速率及稻壳和杨树锯末掺混质量比对掺混燃烧特性及燃烧动力学的影响。结果表明：水洗及酸洗可使稻壳燃烧TG-DTG热重曲线向高温区移动，最大失重速率及对应失重温度升高。水洗使稻壳综合燃烧特性指数提高2.5×10^-7~5.9×10^-7%/（min²·℃³），而酸洗使稻壳综合燃烧特性指数下降11×10^-7~11.9×10^-7%/（min²·℃³）。不同预处理后稻壳在挥发分析出燃烧阶段的活化能高于未处理稻壳，酸洗后稻壳焦炭燃烧阶段活化能降低16.94 kJ/mol，而水洗使稻壳焦炭燃烧阶段活化能升高。提高稻壳添加比例，混合燃料着火温度和燃尽温度降低。随着升温速率的提高，混合样品综合燃烧特性指数和残余率升高。70%稻壳和30%杨树锯末混合燃料在升温速率40℃/min下燃烧产生协同效应。     

煤粉大比例掺混不同生物质的混燃特性研究

可再生能源生物质清洁低碳、易于获取、利于着火,含硫、氮量少且属于碳中性物质,但其能量密度低。在煤粉中大比例掺混生物质(生物质/煤粉质量比大于5∶5)可有效改善煤粉着火特性,碳排放水平接近燃烧天然气,且污染物排放显著降低,进而达到节能减排目的。目前研究主要集中在低掺混比例(小于5∶5)下生物质与煤粉的混燃特性,针对北方常见的玉米秸秆、稻杆和玉米芯等生物质与煤粉在大掺混比例下的燃烧特性,尚有待深入。笔者利用热重分析技术分别研究了煤粉与不同生物质种类(玉米秸秆、稻杆及玉米芯)在不同掺混比例下(5∶5、6∶4、7∶3和8∶2)的混燃特性,分析生物质种类和掺混比例对混合燃料的着火温度、燃尽温度、交互反应以及燃烧特性指数等的影响,确定了不同生物质的最佳掺混比例。结果表明:掺混比例对混合样品失重曲线的影响从大到小依次为玉米秸秆、玉米芯和稻杆。随掺混比例增加,第1阶段最大质量变化速率逐渐增大且燃烧进程前移,第2阶段则逐渐减小,这是由于挥发分相对增加且焦炭相对减少的原因。混合样品的着火温度和燃尽温度比纯煤粉分别下降约100和60℃。随掺混比例的增加,玉米芯着火温度逐渐减小,玉米秸秆和稻杆则先减小后增大,且均在7∶3时达到最小;燃尽温度均呈现下降趋势,下降幅度由大到小分别为玉米芯、稻杆和玉米秸秆。玉米秸秆和稻杆在8∶2时燃尽性能较差。混合样品发生不同程度的交互作用,该交互作用正是生物质的促进和抑制的协同作用,使3种生物质均在5∶5时对煤粉燃烧抑制作用大;玉米秸秆和稻杆在7∶3时、玉米芯在6∶4、8∶2时促进作用大。同时,3种生物质的燃烧特性指数远大于煤粉,随掺混比例的增大,玉米芯的燃烧特性指数变化最大并在8∶2时达到最大值,6∶4和7∶3时几乎相同;稻杆的变化最小且在7∶3时达到最大值;玉米秸秆在7∶3和8∶2时几乎相同并达到最大值。小范围改变掺混比例时,燃烧特性指数变化不大。这可能是由于燃烧特性指数不仅与着火温度和燃尽温度有关,还与样品在其主要燃烧过程的反应速率有关,而煤粉在焦炭燃烧阶段的反应剧烈程度高于生物质挥发分析出阶段,使不同掺混比例的混合样品出现以上现象。     

水炭浆的燃烧性能分析

以低变质粉煤的低温干馏产物兰炭为固体原料,考察了采用干法制浆技术制备的水炭浆(CHWS)的燃烧性能。通过热重分析法(TG-DTG-DSC)可知,CHWS的燃烧过程可分为水分蒸发段、挥发分及炭质颗粒燃烧段和残炭燃烧段三个阶段。燃烧特性参数中着火点较高,温度可达446.4℃,出现最大燃烧速率的温度在563.7℃。分析浆体在10℃/min,20℃/min,30℃/min和40℃/min四种速率下的燃烧性能,结果表明:升温速率的提高可降低着火点,提高燃烧终止温度,扩展了燃烧区间(430.7℃~855.7℃),CHWS的最大失重速率提升,燃烧过程向高温方向移动,存在热滞后现象。基于Arrhenius公式的Doyle积分法求取的动力学参数表明:升温速率的提高有助于降低浆体的燃烧活化能,同一升温速率下第二阶段的燃烧活化能更低,最剧烈的燃烧过程发生在40℃/min升温速率时的第二阶段,活化能为14.18 kJ/mol。在Aspen模拟中兰炭的常规组分特性从数据库中获取,非常规组分不参加相平衡和化学平衡计算,燃烧过程按热重分析结果的三阶段划分,主体模块燃烧炉的模拟采用收率反应器和平衡反应器两部分完成,模拟结果显示:CHWS燃烧烟气中H_2O+CO_2+N_2的总量为96.46%(质量分数),污染气体NO+NO_2+SO_2+SO_3的总量为0.52%(质量分数),二次除尘后粉尘含量降低至0.013 kg/h,CHWS具有燃烧高效充分、污染气体排放量低、粉尘含量少等优点,是一种高效清洁的固态燃料源燃料。     

高掺混比例下不同生物质与煤粉混燃试验

生物质作为可再生能源，具有资源丰富、着火容易、污染物排放低等优点，但存在能量密度低、水分高等缺点。煤粉则具有能量密度高的优点和着火困难、污染物排放高等缺点。将生物质高比例掺混入煤粉(生物质/煤粉质量比大于5∶5),可有效解决生物质利用率低、能量密度低、煤粉着火较难和污染物排放高等问题，提高能源利用率，实现节能减排，该方法已成为一种新型能源利用技术。目前学者研究主要集中低掺混比例(小于5∶5),国内常见生物质与煤粉在高掺混比例下的混燃特性尚有待深入研究。采用热重分析法研究了不同生物质(玉米秸秆、稻杆、玉米芯、棉花及杨木屑)与煤粉在高掺混比例下(0∶10、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、10∶0)的燃烧特性和动力学特性，分析了不同生物质种类及掺混比例对燃料热失重特性、特征温度、反应动力学、燃尽特性及燃烧特性指数等影响，并确定不同生物质的最佳掺混比例。结果表明：混合样品的失重曲线表现为失水、挥发分燃烧、固定碳燃烧3个阶段。最大失重速率在第1阶段变小，第2阶段变大，燃烧整体前移。混合样品的着火温度和燃尽温度分别比煤粉下降约100和40℃,在协同作用下，掺混后杨木屑的着火温度随掺混比例的增加而增...     

生活垃圾与花生壳水热炭化物的燃烧特性研究

以生活垃圾（MSW）与花生壳（PS）共水热炭化产物的理化性质研究为切入点,采用热重分析法探究炭化物的燃烧特性及反应动力学,结果表明：炭化物在燃烧过程中出现3个失重峰,第二个失重峰的损失程度最大,超过了燃烧总失重的50%。同一炭化温度条件下,随着PS掺混占比的增加,燃烧越彻底,热重曲线逐渐偏向高温区。随着升温速率的提高,炭化物的着火温度、燃尽温度、燃烧特性指数均提高。MSW与PS混合共水热炭化的炭化物在燃烧过程中存在协同作用。生活垃圾掺混花生壳,随着炭化温度的升高（180~260℃）,固定碳含量与燃烧特性指数S均先增后减,最小着火能量（E_αi）先减后增。MSW与PS按质量比5∶5掺混,在220℃的条件下共炭化,升温速率为40℃/min时,其产物220MSW5PS5的燃烧特性指数最高（5.727×10^-6 min^-2·℃^-3）,最小着火能量最低（89.55 kJ/mol）。     

川北低热值煤矸石燃烧特性研究

利用热重分析仪研究不同粒径、不同升温速率下川北低热值煤矸石着火稳定性和综合燃尽特性,并且对煤和煤矸石不同掺混比例的热失重进行了研究。结果表明,1.0 mm以下低热值煤矸石的着火稳定性与粒径没有明显关系,且均极易稳定着火。煤矸石的综合燃尽指数则随着煤矸石粒径的增大而降低;提高升温速率,可以使低热值煤矸石的燃烧强度增加,但着火、燃尽温度均升高;低热值煤矸石中掺混煤可以提高热失重率,改善低热值煤矸石的着火特性,达到更好的燃烧效果,有利于提高锅炉的安全性和经济性。     

神府煤粉燃烧特性

为了给煤粉锅炉用户提供煤粉优选理论依据,以煤粉锅炉主要用煤神府煤制备的煤粉为研究对象,采用TG-DTG对煤粉的燃烧特性进行研究,分析了不同煤粉及升温速率对煤粉燃烧特性的影响。结果表明:在空气气氛下,升温速率提高,TG、DTG曲线向高温方向移动,煤粉的着火温度升高,最大质量变化速率增大,最大失重温度提高,燃尽指数增大;随着灰分和粒径改变,升温速率为10或20℃/min时,煤粉的着火温度变化不显著,燃尽指数及综合燃烧特性指数均有影响。灰分减小,粒径不变时,D煤粉的综合燃烧指数为1.51,优于粒径74μm、灰分9.5%的P煤粉。     

安徽临涣矿区烟煤与生活污泥共燃的燃烧特性与动力学特征

以安徽淮北临涣工业园燃煤电厂煤样品和生活污水处理厂污泥样品为研究对象,采用热重分析法(TGA)对不同混合质量比条件下的煤与污泥进行了共燃实验,同时通过五种反应动力学模型研究了不同燃烧阶段煤、污泥样品共燃的动力学特征,揭示了煤和污泥的燃烧特性。研究结果表明,煤在529℃出现一个失重峰,污泥分别在140, 293和430℃出现三个失重峰,表明污泥的燃烧过程分为三个失重阶段,而煤只有一个失重阶段。煤的可燃性指数与综合燃烧特性指数为11.36×10–6 mg/(K–2•min), 47.16×10–10 K–3•min–2,与煤相比,污泥的可燃性指数与综合燃烧特性指数较低,分别为10.74×10–6 mg/(K–2•min), 13.04×10–10 K–3•min–2。在煤中添加污泥可以提高反应的燃烧特性,混合质量比以90(煤):10(污泥)为宜。随升温速率升高,煤与污泥的失重减少,燃烧失重速率增加,DTG曲线向高温区移动,产生热滞后现象。在固定碳燃尽阶段,混合燃料的活化能均位于两种原料之间,并且随污泥添加量增加而降低,表明污泥的添加有效提高了煤的反应活性并促进其燃烧过程。     

城市污泥与稻壳水热炭混合燃烧特性与动力学

采用热重分析法研究城市污泥、稻壳水热炭及两者不同掺混比的燃烧特性与反应动力学。对比分析其在不同升温速率下从室温升至1000℃的燃烧特性，用Flynn-Wall-Ozawa (FWO)法计算其燃烧过程中的反应动力学参数。结果表明，稻壳水热炭的挥发性、着火和燃尽指数均高于城市污泥，具有较好的燃烧特性，掺混稻壳水热炭使城市污泥混合燃烧时发生热滞后现象。随着稻壳水热炭掺混比的增加，共混物的燃烧残余质量减少，着火性能变差，燃烧性能变强。活化能的相关系数均高于0.95，稻壳水热炭掺混高于50wt%时，共混物的平均活化能低于稻壳水热炭单独燃烧的平均活化能，掺混70wt%稻壳水热炭时出现最低平均活化能，为85.48 kJ/mol。城市污泥与稻壳水热炭混燃时有协同交互作用，且掺混50wt%稻壳水热炭时效果最佳。     

Thermogravimetric study for the co-combustion of coal and dried sewage sludge

The co-combustion of dried sewage sludge with coal is a promising method to dispose of and treat sewage sludge waste. Because sewage sludge has a different elemental composition than coal, the co-combustion of sewage sludge with coal may have different combustion characteristics than the single combustion of coal. In this study, the co-combustion of dried sewage sludge with coal was tested varying heating rates and mixing ratios of the dried sewage sludge. The results were analyzed using thermogravimetric (TG) and derivative thermogravimetric (DTG) curves and modeled using Ozawa-Flynn-Wall and Vyazovkin models. The mixed samples of coal and dried sewage sludge showed similar TG curves to the coal sample. The co-combustion showed activation energies close to that of the single coal combustion. This suggests that the co-combustion of coal and dried sewage sludge has similar combustion behavior to the single combustion of coal for mixing percentages of dried sewage sludge up to 20%.     

麦秆与麦秆成型块燃烧特性研究

利用热分析法(TG-DTG)对麦秆和麦秆成型块分别在10、20和30 ℃/min的升温速率条件下的燃烧特性进行了研究,考察了其燃烧过程、着火温度、燃尽温度,计算了综合燃烧特性指数,并进行了燃烧动力学分析。结果表明:麦秆和麦秆成型块的着火温度在250～260 ℃左右,随着升温速率的增加而增加;综合燃烧特性指数明显高于煤。麦秆和麦秆成型块的燃烧反应遵循燃烧动力学的基本方程,属于一级反应。     

抗生素菌渣与煤混合燃烧特性及其动力学分析

以抗生素菌渣、煤为研究对象,利用热重-差示扫描量热仪（TG-DSC）研究两种物质单独以及混合燃烧的燃烧特性,并采用Coats-Redfern法确定混合燃烧的动力学参数。分析菌渣掺混比和粒径对燃烧过程的影响,阐明菌渣与煤混合燃烧的可能以及超细化燃烧的优势。结果表明：抗生素菌渣与煤混合燃烧主要包括3个阶段,添加菌渣能明显改善煤的燃烧特性。随着菌渣掺混比例的增加,着火温度、燃尽温度呈现降低的趋势。超细、非超细混合燃烧燃尽特性指数在菌渣掺混比为30%时最高,分别为5.82×10^-3、5.49×10^-3。超细混合燃烧活化能均低于非超细混合燃烧,说明超细化燃烧有利于降低活化能。超细、非超细混合燃烧活化能E和指前因子A之间均存在动力学补偿效应。     

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。     

基于热重-质谱联用的煤粉富氧燃烧动力学及污染物生成特性

富氧燃烧是最具工业化前景的燃烧中碳捕集技术之一,为更深入掌握煤粉富氧燃烧的着火模式和污染物生成特性,本文构建了热重-质谱联用实验系统,以烟煤和无烟煤标准煤样为对象,针对3个不同的氧气体积分数：21%、30%和50%,研究了O₂/Ar和O₂/CO₂气氛下煤粉的富氧燃烧特性。结果表明,O₂/CO₂气氛下煤粉着火温度和燃尽温度均降低,燃烧速率提高,燃烧时间缩短;两种煤粉在O₂/Ar气氛下的燃烧都属于非均相着火,而富氧燃烧都属于均相着火模式;氧气体积分数在30%以上时,无烟煤O₂/CO₂燃烧的表观活化能明显低于O₂/Ar气氛,在相同工况下烟煤的表观活化能均低于无烟煤;O₂/CO₂气氛促进了CO和挥发分NO的逸出,生成温度均低于O₂/Ar气氛,CO会对NO起到还原作用。     

石油焦与煤混烧特性及动力学

以石油焦与煤的混合燃料为研究对象,采用TG—DTG—DSC联用实验技术对混合试样进行了燃烧热重实验。分析了混烧特性曲线,计算了各个燃烧特性指数,并采用差减微分法Freeman—Carroll计算了燃烧反应动力学参数。结果表明：各混合试样均只出现一个位于高温区段的DTG曲线峰和方向向下的DSC曲线的热量释放峰,混合试样的燃烧过程主要是高温阶段焦炭的着火燃烧过程;混合试样s2,S3及S5热量释放相对较少且不集中,燃烧时间长且不完全;混合试样S4及S6的热量释放集中且时间短,燃烧释放的热量相对较多;烟煤含量最多的混合试样s6的着火特性、燃尽特性指数及综合燃烧特性参数均高于其它混合试样以及石油焦的各个相应值,且试样s6的可燃特性指数也大于石油焦的可燃特性指数;混合试样活化能均小于石油焦燃烧的活化能,混合试样比石油焦更易着火燃烧;只要石油焦与煤的混合比例适当,石油焦掺烧烟煤后的燃烧特性优于石油焦单独燃烧特性,此为解决石油焦难以单独燃烧利用提供了方法。