民用燃煤颗粒物及多环芳烃排放特性

民用煤的不完全燃烧是大气中颗粒物及其多环芳烃的主要排放源之一,对大气环境和人体健康均造成了严重危害。为了评价不同"煤炉匹配"方式对16种优先控制的高毒性多环芳烃(PAHs)排放的影响,研究了烟煤块煤、烟煤型煤、无烟煤型煤和兰炭4种不同燃料在代表性的3种民用炉具(正烧炉、反烧炉和解耦燃烧炉)中的颗粒物(PM)及其PAHs的排放特性。根据实验结果进一步计算了毒性当量,并与有关文献报道数据进行了对比。在解耦燃烧炉中,烟煤型煤PM和PAHs的排放因子(EF_(PM)和EF_(PAHs))(0.50 g/kg、403.2μg/kg)分别是烟煤块煤(3.65 g/kg、989.6μg/kg)、兰炭(1.08 g/kg、622.3μg/kg)、无烟煤型煤(2.10 g/kg、148.3μg/kg)的13.7%、46.3%、23.8%和42.3%、67.3%、282.3%,除了EF_(PAHs)高于无烟煤型煤之外,EF_(PM)和EF_(PAHs)均明显低于其他煤种;以烟煤块煤为原料,在解耦炉中燃烧的EF_(PM)和EF_(PAHs)(3.65 g/kg、989.6μg/kg)分别是正烧炉(46.58 g/kg,16182.3μg/kg)和反烧炉(6.00 g/kg,11749.4μg/kg)的7.8%、60.8%和6.1%、8.4%,说明炉具燃烧形式对EF_(PM)和EF_(PAHs)的影响大于燃料种类;三种"煤炉匹配"方式(解耦炉+烟煤型煤、正烧炉+兰炭、正烧炉+无烟煤型煤)的EF_(PM)和EF_(PAHs)(0.50 g/kg、1.62 g/kg、1.32 g/kg和403.2μg/kg、1196.5μg/kg、66.5μg/kg)均低于传统正烧炉+烟煤块煤(46.58 g/kg,16182.3μg/kg)以及近年来大部分文献报道的数据(0.68～24.3 g/kg,680～137700μg/kg)。结果表明,炉具燃烧形式和煤质特性均是影响EF_(PM)和EF_(PAHs)的主要因素,但高效的燃烧方式能够大幅降低煤质特性对污染物排放造成的影响,通过对炉具的不断改进以及采用合适的"煤炉匹配"技术,能够对我国储量巨大的烟煤资源合理、有效和清洁地利用。     

典型煤炭燃料在民用解耦炉中的燃烧实验研究

实验对比研究了烟煤块状半焦及烟煤型煤等煤炭燃料在民用解耦炉中燃烧时的污染物排放特性和炊事能力，并基于解耦测试炉对烟煤型煤的特征尺寸进行优化，验证了解耦炉具对不同种类民用煤炭燃料的适应性。结果表明，民用解耦燃煤炉具特有的结构特征和通风方式有利于NOx和CO的同时减排。若在解耦炉中燃烧烟煤洁净型煤，可进一步实现对SO2和颗粒物(PM)的有效控制。型煤尺寸对炉具污染物排放影响显著，尺寸优化后的烟煤洁净型煤在解耦炉中稳定燃烧时NO, SO2, CO和PM的平均排放浓度按基准氧含量9vol%折算后，分别低于190, 300, 380和30 mg/m3，炊事功率可达1.65 kW。     

民用散煤污染治理(Ⅰ)不同炉具燃烧特性的对比试验研究

为了提高市面上炉具的燃烧效率,降低民用煤散烧污染物排放,获取市面上不同燃烧方式民用炉具的燃烧特性,考察了兖矿集团研制的高效改性烟煤型煤在兖矿蓝天解耦燃烧炉具和市面上6种典型的民用炉具中的燃烧特性,包括上火速度、火力强度、烟气温度、热负荷、CO排放浓度等。根据燃烧方式可将炉具分为3类,分别是正烧类炉具、反烧类炉具及解耦燃烧炉具。结果表明,正烧类炉具具有较高的上火速度及火力强度,分别达到8℃/min和2 kW以上,但使用过程中烟囱有大量黑烟冒出,烟气污染物排放浓度高,并且排烟温度较高,平均达到300℃左右,导致炉具热效率低,热负荷难以控制,需频繁加煤,导致炉具燃烧和污染物排放具有极强的周期性;反烧类炉具因其多回程的炉膛结构原因,大部分不具备炊事功能,炉具使用过程基本无烟,减少了PM_(2.5)以及有机挥发分气体的排放,运行过程较为稳定,但由于其贯穿炉膛的送风及燃烧方式,导致料层容易烧穿,冒出大量黑烟。解耦炉具的上火速度与火力强度分别可达到6℃/min及2 kW以上,具有较好的炊事能力,使用过程无烟,且平均烟气温度不超过250℃,热效率高,热负荷易于调节,加煤周期较长,燃烧、供热稳定。同时,解耦炉具通过合理的一、二次风配比,使型煤充分燃烧,CO排放浓度低于普通正烧及反烧类炉具。通过"煤炉匹配"在实现烟煤无烟化燃烧的同时,达到上火快,火力强,好使用的目的。     

民用解耦燃煤炉中的NO x 和CO同时减排

典型民用解耦燃煤炉具有底部连通的两个分别被称为热解室和燃烧室的并列炉膛，煤炭从热解室上部加入，空气通过热解室底部的倾斜炉排引入。结合煤炭燃烧过程中的氮转移路线与解耦炉中的气体循环流动特征，定性分析了民用解耦燃煤炉中的NO _x 和CO同时减排机理，并在此基础上对配风和煤种等因素对NO和CO排放的影响进行了定量实验研究。结果表明，民用解耦燃煤炉特有的结构特征和通风方式有利于NO _x 和CO的同时减排，解耦炉具与洁净型煤匹配可显著降低综合污染物排放。     

京津冀地区民用洁净煤燃烧及排放特性

针对居民无烟煤、兰炭燃烧存在的难点燃、易断火、不耐烧等问题,通过热重燃烧试验,分析了兰炭、无烟煤、兰炭和无烟煤混合型煤的燃烧特性,利用民用煤燃烧试验装置进行民用洁净煤燃烧烟气污染物检测。结果表明,兰炭着火温度为449℃,无烟煤着火温度为504℃,兰炭的燃烧失重和失重速率均高于无烟煤,表明兰炭比无烟煤易点燃、燃烧持续时间短,混合型煤能够兼顾二者的燃烧特性,建议在型煤加工过程中采用无烟煤与兰炭混合原料成型。3种产品燃烧排放烟气中颗粒物质量浓度均低于30 mg/m3,烟气成分中SO2质量浓度均低于40 mg/m3,NOx质量浓度均低于140 mg/m3,林格曼黑度为0级,达到国家标准的限值要求。兰炭、无烟煤、兰炭和无烟煤混合型煤是农村居民燃煤的理想清洁燃料。     

钙基添加剂对不同煤种解耦燃烧下硫释放的影响

煤燃烧后排放的硫氧化物导致的环境污染问题已经引起人们的日益关注。基于一段式和两段式卧式炉,本文探究在传统燃烧和解耦燃烧条件下,温度、煤种以及CaO对燃煤释放SO₂规律的影响。试验结果表明：不同煤种的SO₂释放规律存在差异。随着温度的升高,不同煤种燃烧SO₂的释放量均不断增加,硫的动态析出曲线逐渐由单峰分布转化为双峰分布。传统燃烧模式下,添加的CaO对烟煤、无烟煤和褐煤脱硫效率可以达到70%以上,高氯煤脱硫效率则较低,仅有12.09%～20.45%;随温度升高,烟煤、褐煤和高氯煤的脱硫效率呈现先略微下降,后升高再下降的趋势,烟煤脱硫效率则逐渐降低。解耦燃烧模式下,CaO对烟煤、无烟煤脱硫效率在42.35%～76.23%,褐煤在21.35%～52.63%,高氯煤脱硫效率仍然较低,在8.93%～10.57%;随温度升高,烟煤、褐煤和高氯煤的脱硫效率呈现先增加后降低的趋势,烟煤脱硫效率逐渐降低。解耦燃烧模式下,不同煤种SO₂的总释放量大于传统燃烧模式,添加CaO后脱硫效率小于传统燃烧模式。     

兰炭与生物质混合燃烧对NOx、SO2排放及燃烧特性的影响

生物质与兰炭掺混燃烧被认为是解决大量碳排放、NO_x和SO₂ 等空气污染相关问题的潜在途径。分别通过热重试验和滴管炉试验研究纯兰炭、兰炭与生物质混合物空气分级燃烧特性,分析掺混比对混合燃料着火温度、燃尽温度、结渣特性、沾污特性及燃烧特性指数的影响,确定适宜空气分级燃烧比例、最佳燃烧温度和最佳掺混比。结果表明,掺烧生物质可有效降低混合燃料着火点,其着火点由474℃降至300℃,掺烧生物质后燃尽温度略降低,兰炭掺混生物质燃烧未明显提高燃烧特性指数;兰炭粉掺混生物质燃烧有高灰分沉积倾向,结渣倾向小。相比掺烧前,不同温度掺烧生物质后出口NO_x和SO₂质量浓度均较低,1 200℃出口NO_x和SO₂质量浓度降幅均较高,分别达87.27%和80.2%。未空气分级时,综合出口NO_x等参数得出,适宜生物质质量分数为30%～40%,最佳燃烧温度1 200～1 300℃。分级燃烧时,生物质质量分数30%的NO_x初始排放随温度变化平缓,稳...     

兰炭替代无烟煤高效清洁利用的研究

为考察兰炭作为清洁燃料替代无烟煤的可行性,在民用取暖炉中分别对兰炭和无烟煤的点火时间、燃烧时间、燃烬时间以及燃烬率进行研究。结果表明:兰炭燃烬时间为297.25 min,低于无烟煤的燃烬时间303.25 min;兰炭的残炭率只有无烟煤的1/10;针对污染物排放,兰炭NOx排放量只有无烟煤的1/7,SO2排放量只有无烟煤的1/4;但是在试烧过程中,兰炭和无烟煤烟气中均有大量的CO,这是因为在燃烧过程中,氧不足导致兰炭和无烟煤不完全燃烧,造成了燃料的浪费。综合以上,兰炭利用率高于无烟煤,且产生的灰渣和有害气体污染物少。     

洁净民用型煤燃烧特性及污染物的排放

选择典型晋城无烟煤和榆林半焦为原料,通过热重法研究原料在不同掺混比下的燃烧特性,制得洁净民用型煤并进行性能评价,得到型煤的燃烧特性及污染物排放规律.结果表明:随着半焦添加比例(质量分数)的增加,型煤抗压强度逐渐下降,热稳定性基本没有变化;随着半焦的加入,型煤的残炭率下降,排放出的NO_x降低;半焦型煤NO_x排放比无烟煤型煤NOx排放减少65.6%,但CO排放为无烟煤型煤CO排放的2倍;当半焦含量为60%时,型煤燃烧时间最长.     

民用解耦燃煤炉中的NO_x和CO同时减排

典型民用解耦燃煤炉具有底部连通的两个分别被称为热解室和燃烧室的并列炉膛,煤炭从热解室上部加入,空气通过热解室底部的倾斜炉排引入。结合煤炭燃烧过程中的氮转移路线与解耦炉中的气体循环流动特征,定性分析了民用解耦燃煤炉中的NO_x和CO同时减排机理,并在此基础上对配风和煤种等因素对NO和CO排放的影响进行了定量实验研究。结果表明,民用解耦燃煤炉特有的结构特征和通风方式有利于NO_x和CO的同时减排,解耦炉具与洁净型煤匹配可显著降低综合污染物排放。     

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。     

Enhancement of combustion efficiency with mixing ratio during fluidized bed combustion of anthracite and bituminous blended coal

In order to investigate the effect of mixing ratio of bituminous coal to blended coal on the enhancement of combustion efficiency, combustion experiments of blended coal with anthracite and bituminous are done in a laboratory scale fluidized bed combustor (10.8 cm ID and 170 cm height). The gross heating values of anthracite and bituminous coal used in this study are 2,810 cal/g and 6,572 cal/g, respectively. Experimental parameters are fuel feed rate, superficial gas velocity and mixing ratio of bituminous coal to blended coal. The combustion efficiency increases with the mixing ratio of bituminous coal due to the lower unburned carbon losses and higher burning velocity of bituminous coal. The rate of combustion in the combustor was increased with mixing ratio resulted from a higher burning velocity of bituminous coal. The measured combustion efficiency experimentally is about 3.5-12.4% higher than that of the calculated value based on the individual combustion of anthracite and bituminous coal under the same operating conditions. The optimum mixing ratio (MR) of bituminous coal determined is around 0.75 in this study. This paper is dedicated to Professor Dong Sup Doh on the occasion of his retirement from Korea University.     

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。     

Simultaneous measurement of weight loss by DTG combustion and SO2-formation for different coals

Burning profiles and SO₂-formation profiles were measured simultaneously for four different coals by slowly heating coal samples in a flow of air in a thermobalance. The profiles of weight loss and SO₂ formation have the same shape with anthracite combustion. The SO₂-formation profiles of bituminous coals usually display two peaks that approximately correspond to the release of volatile matter and combustion of char in the burning profiles. No correlations could be found between either the types of sulphur present in the raw coals or the ratio of volatile matter to fixed carbon and the shape of the SO₂-formation profiles for the bituminous coals.     

生物质型焦生产工艺的研究

用生物质做粘结剂以干法冷压成型生产生物质型煤,再经炭化制得生物质型焦．研究了生物质（玉米秸、稻杆）配入量、成型压力、烟煤种类（气煤、气肥煤、肥煤、焦煤）及配入量对型煤和型焦的抗压强度的影响．实验结果表明,烟煤配入量和成型压力对型焦的抗压强度有显著影响,适宜的工艺条件为生物质配入量１８％,肥煤与无烟煤配比１：２,成型压力４６０ｋＮ．此外,分析了型焦和热解挥发物的组成和性质．     

烟煤型煤成烟原因及消烟技术探讨

烟煤燃烧过程中析出的挥发分不能充分燃烧，是产生烟雾的主要原因，利用型煤技术，合理配方，对原煤进行优化改质，严格加工工艺，以及利用添加剂技术，调整型煤的挥发分产率，控制可燃气体的均匀性；设计性能良好的炉具，创造高湿燃烧的条件，保证供应充足的氧气，并使之与可燃气体的条件，保证供应充足的氧气，并使之与可燃气体均匀混合，实现完全燃烧。综合采取以上措施，即可实现无烟燃烧。