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。     

生物质与油页岩混合热解特性研究

为了充分利用油页岩和生物质,以生物质和油页岩按照不同质量比的混合试样作为研究对象,采用TG-DSC联用技术进行了热重实验,分析了热解过程特性曲线并计算热解特性参数,采用差减微分法计算了热解动力学参数。结果表明:混合试样DTG曲线分别在低温段及高温段出现2个峰,前者主要是生物质的纤维素及半纤维素挥发分的热解析出,后者主要为油页岩热解析出挥发分;随混合试样中油页岩含量逐渐增多,热解后期逐渐出现因油页岩无机盐热分解吸热过多而出现DSC曲线吸热峰;混合试样低温段挥发分析出量及挥发分综合释放特性指数均大于高温段的值;生物质含量最高的混合试样(生物质与油页岩的质量比为4∶1)的挥发分初始析出温度最低,其挥发分最大释放速度的峰值及挥发分综合释放特性指数均最大;生物质含量较多的混合试样低温段活化能大于高温段活化能的值,油页岩含量较多的混合试样低温段活化能低于高温段的值。     

半焦-烟煤混燃特性及动力学分析

掺烧烟煤是解决低挥发分热解半焦着火难、燃尽差的一种有效方法。采用热重实验研究了半焦、无烟煤与烟煤混燃特性的差别,分析了混燃过程中的交互作用和反应动力学。结果表明：陕煤半焦的燃烧过程分为可燃质的燃烧和CaCO₃的分解两个阶段。半焦-烟煤混烧的主失重峰靠近燃料比接近的单燃料的DTG峰。半焦-烟煤混合燃料较无烟煤-烟煤混合燃料的综合燃烧特性更优。掺混烟煤比例越高,混燃的表观活化能越低,可燃性和综合燃烧特性越好。烟煤与半焦或无烟煤混燃过程中存在一定的交互作用,且无烟煤-烟煤的交互作用较半焦-烟煤更显著。可燃性指数和综合燃烧指数与燃料比呈负线性相关性,表观活化能E与燃料比呈正线性相关性。     

半焦-烟煤混燃特性及动力学分析

掺烧烟煤是解决低挥发分热解半焦着火难、燃尽差的一种有效方法。采用热重实验研究了半焦、无烟煤与烟煤混燃特性的差别,分析了混燃过程中的交互作用和反应动力学。结果表明:陕煤半焦的燃烧过程分为可燃质的燃烧和CaCO_3的分解两个阶段。半焦-烟煤混烧的主失重峰靠近燃料比接近的单燃料的DTG峰。半焦-烟煤混合燃料较无烟煤-烟煤混合燃料的综合燃烧特性更优。掺混烟煤比例越高,混燃的表观活化能越低,可燃性和综合燃烧特性越好。烟煤与半焦或无烟煤混燃过程中存在一定的交互作用,且无烟煤-烟煤的交互作用较半焦-烟煤更显著。可燃性指数和综合燃烧指数与燃料比呈负线性相关性,表观活化能E与燃料比呈正线性相关性。     

油页岩干馏残渣与含油污泥混烧特性研究

针对油页岩干馏形成的固体废物含油污泥和油页岩干馏残渣,采用了热重红外联用技术进行物质烧制,分析物质的燃烧特性曲线、混合燃烧协同作用、样品组分燃烧特性等,分别对两种废弃物混烧特性进行深入探究.通过研究发现,上述两种固体废弃物混烧可分为3个阶段,加入含油污泥之后能够从一定程度上改善干馏残渣的燃烧,两种物质混烧协同集中于第一、第三阶段,在处于不同燃烧条件下两种物质混合燃烧时会形成促进或抑制现象.     

石油焦与典型煤炭的燃烧特性比较分析

石油焦是是原油提炼后的最终副产品,具有低灰、低挥发分、高固定碳、高热值等特点。作为煤的一种补充或替代燃料用于锅炉燃烧发电、供热是石油焦很好的利用方式,本文采用热重法和马弗炉烧灰法将石油焦与烟煤等其它典型煤样进行燃烧特性对比分析。实验表明石油焦的燃烧特性介于烟煤和无烟煤之间,且接近烟煤,有较好的燃烧特性,即较低的着火温度、较大的反应速率和较集中的放热峰,但其固定碳含量也更高,灰分更低,所以放热更多。     

油页岩及其半焦混烧特性的热重试验研究和动力学分析

利用热重分析仪对桦甸油页岩燃烧时的双峰现象以及与其500℃半焦按不同比例混烧时单样相互影响程度、颗粒特性、着火温度和燃烧特性指数进行了考察；利用DAEM模型解析了混烧动力学参数。结果表明：油页岩燃烧DTG曲线在500℃附近的双峰活性参数值相差不大，分别为0.79和0.73，反映油页岩燃烧DTG曲线双峰归因于脂类有机质与干酪根中芳香烃的燃烧；混样中各单样在不同温度段相互影响程度不同，表观影响程度系数f的值均小于1。在燃烧过程中颗粒的缩核形状和表面分形维数并不是固定不变的，在低温段接近长圆柱体，在高温段接近平板，当浓度级次β=0.6时，低温段分形维数接近3，在高温段接近1；着火温度随半焦掺混量的增加呈线性递增；混样燃烧特性指数介于单烧之间并且存在掺混效果明显区；试样表观活化能在燃烧前期变化比较缓慢并呈下降趋势，大约在60～90 kJ·mol^-1之间，在后期剧烈增加，当转化率在0.60～0.75之间时表观活化能从80 kJ·mol^-1剧增到200 kJ·mol^-1。     

贫煤直接混烧低氮稳燃研究

针对贫煤难稳燃,NO_x生成量大的突出问题,采用热重分析法结合卧式炉燃烧研究,通过Testo 350在线烟气分析仪考察了贫煤及其与生物质等直接混烧的燃烧特性和NO_x排放特性。结果表明:贫氧气氛下燃烧,氧浓度对焦炭氮的影响明显大于对挥发分氮的影响,氧浓度低于21%时,NO_x转化率由27.4%降低至15%左右;在1 100℃以下,温度升高促进燃料氮与挥发分同时释放,还原性气氛下含N中间体更容易向N_2转化,NO_x排放浓度及转化率降低。生物质可以促进燃烧,减少NO_x排放,但容易出现挥发分与焦炭分段燃烧现象,影响焦炭稳定燃烧。为此,以烟煤煤矸石为调节燃料,将贫煤、玉米芯、煤矸石三者混配,配比为80∶5∶15(质量比)时,着火温度较贫煤单独燃烧降低100℃左右,最大失重峰温由670℃降低至600℃;氮转化率由28.5%下降至16.7%。     

烟煤与生物质混烧基础实验分析

在给料方式为下部进料的美国Harman热风炉内进行了烟煤煤棒和生物质棒的燃烧实验,通过燃烧效果和污染物排放情况的特性对比,考察了两种燃料的优缺点;将不同比例的烟煤和生物质的混合样品在Netzsch热重分析仪中进行燃烧动力学分析;结果表明,生物质燃料的烟尘排放指标高于烟煤煤棒,二者的优缺点可以互补,烟煤中掺烧生物质可以提高燃烧效率,混合燃烧降低了反应活化能,着火温度和燃尽温度均前移;生物质燃料和烟煤按照合理配比混烧,可提高两种燃料的清洁高效利用水平。     

煤矸石/烟煤混燃特性及其动力学实验研究

为通过燃烧和热量回收实现煤矸石能量化和资源化利用,探究煤矸石配煤混烧的燃烧特性规律,采用该公司常用烟煤A及具备替代燃料性质的煤矸石B,按照1∶9～9∶1九种比例进行掺混,通过工业分析、热重实验、反应放热性能及燃烧动力学分析得出,当烟煤A与煤矸石B为7∶3时,其燃烧特性具有转折性提升。     

油页岩半焦与煤混合燃烧特性研究

采用热重分析仪对油页岩半焦与不同煤化程度的煤混合燃烧特性进行动态分析,讨论了掺混煤种和比例对燃烧过程的影响.结果表明,燃烧特性好的煤种可以改善页岩半焦燃烧特性,额吉长焰煤是最佳掺混煤种,随着煤掺混比例的提高,混合物燃烧特性指数增大.     

石油焦与煤粉燃烧性能差异的研究

石油焦作为石油工业副产品,具有低灰分质量分数、高挥发分质量分数、高发热值等特点,但对其燃烧价值的利用还很不充分。文中利用X射线衍射及扫描电镜对石油焦及烟煤和无烟煤进行微观结构的研究,同时利用热重分析方法对其燃烧性能进行系统研究发现:石油焦的芳香片层堆砌结构与无烟煤接近,但其丰富的气孔结构又有利于改善其燃烧过程。无烟煤中加入石油焦后,着火点温度从527℃降低到482.6℃;总质量分数从71.95%提高到76.82%,其燃烧效率得到提高。     

Modification of high-sulfur petroleum coke with oil shale and its conversion products

The decrease in the concentration of sulfur oxides in the gaseous products of the combustion of high-sulfur petroleum coke was studied. The aqueous dispersions of shale from the Baltic Basin, shale semi-coke, shale ash, and calcium oxide were studied as the additives that decrease the formation of gaseous sulfur oxides. A change in the rate of combustion of impregnated samples, as compared with that of the initial coke, was considered.     

循环流化床中石油焦与煤混合燃烧NO排放特性

在一座0．5MWt循环流化床热态试验台上进行了石油焦与煤混合燃烧试验，研究了烟气中NO的排放特性，对于石油焦与煤不同燃料配比，不同锅炉运行参数，如一次风率、过量空气系数、床温和Ca／S比等对烟气中NO排放浓度的影响规律进行了研究。试验表明对纯焦而言，其NO排放浓度较其他混合燃料要高得多，当燃料中焦煤比增大时，NO的排放浓度降低，对不同焦煤比的燃料，随一次风率增大，NO的排放量增加；随过量空气系数的增大，NO的排放浓度增大；随着运行床温的提高，NO排放浓度升高。     

Accumulation of mercury in petroleum,coal, and their conversion products

The main data on the average concentrations of mercury in coal and petroleum from Russian and foreign fields and the results of studies on mercury speciation in solid and liquid fossil fuels are summarized. According to various estimates, the average mercury contents of petroleum and coal vary over the ranges from 0.001 to 2 and from 0.05 to 0.3 g/t, respectively. Factors responsible for the wide range of estimated mercury contents of petroleum are considered. As judged from average concentrations, coal and petroleum considerably concentrate mercury, as compared with sedimentary rocks and the earth’s crust. The distribution of mercury upon coal preparation, combustion, and gasification (coking); oil fractionation; and the combustion of coke and fuel oil is demonstrated. Upon petrochemical processing, mercury is mainly concentrated in heavy fractions: fuel oil and coke.     

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。     

干煤粉气化炉原料煤掺配高硫石油焦气化适应性研究

针对目前高硫石油焦利用率低的问题,选取两种典型高硫石油焦（JL、US）分别与AQ006煤掺配,考查了掺配两种焦的可磨性、灰熔融特性、黏温特性、CO2反应性,并进行了气化模拟计算。结果表明：两种石油焦具有低灰、低挥发分、高硫、高发热量等特点,且两种焦在不同掺配比例下,配煤的可磨性指数均高于80,是优质的粉煤气化配煤原料。AQ006煤分别掺配两种焦的灰熔融温度均高于1500℃,添加石灰石可有效降低掺配质量分数25%JL焦和US焦（焦∶煤=1∶3）的配煤灰熔融温度至1 400℃以下,且在石灰石质量添加量为6%时,两种掺配焦的高温灰渣黏度在2～25Pa.s的温度区间都高于200℃,满足Shell气化炉操作要求。与单独JL焦、US焦相比,配煤的CO2反应性显著提高。模拟计算结果表明掺配石油焦加助熔剂方案与中国石化安庆分公司Shell气化炉现用配煤方案相比,有效气产量增大,比氧耗和比煤耗有所下降。     

高硫石油焦用作CFB锅炉燃料的使用前景

高硫石油焦带来设备腐蚀和环境污染等严重问题,探索高硫焦脱硫方法及综合利用具有重要意义。采用延迟焦化/热电联产模式,对热电站改造采用循环流化床(CFB)锅炉,燃烧石油焦技术,给高硫石油焦的综合利用找到较好的出路。介绍了CFB锅炉的特点,国内外现状及应用前景,对比了燃煤锅炉与燃石油焦CFB锅炉的经济性。     

替代石油燃料和原料的可行技术及经济性分析

本文阐述利用洁净煤、高硫焦和天然气替代和节约石油燃料和原料的各种技术方案，并分别对其经济性进行了初步分析。展望以煤和天然气为原料替代石油、发展合成油的前景。