油页岩半焦与玉米秸秆混合燃烧特性研究

在空气气氛下利用TGA/DSC1型同步热分析仪进行了桦甸油页岩半焦与玉米秸秆的混烧实验。研究了升温速率和质量比对燃烧特性参数的影响;并与单一油页岩半焦的燃烧特性进行比较。结果表明:混合样品的挥发分初析温度和着火温度远低于油页岩半焦,但略高于玉米秸秆;随着升温速率的提高,混合样品挥发分初析温度和着火温度逐渐提高。升温速率一定时,随着玉米秸秆质量比增大,燃烧过程呈现向低温区迁移的趋势;并且低温段曲线峰值高,挥发分释放剧烈,改善了混合物燃烧特性。玉米秸秆质量比大于10%时,混合样品的各项燃烧特性指标也增大。采用相互影响指数RMS和MR值评价混烧过程的相互影响,研究表明相互影响作用主要发生在第二、第三和第四阶段,第二、第三阶段为有利影响,第四阶段为不利影响。当半焦与玉米秸秆质量比为7:3时,其相互影响最大且均为有利影响。应用KAS模型,分析了混合物燃烧动力学,结果表明,随着反应进行,活化能总体呈上升趋势,与TG-DTG曲线变化规律一致。研究结果可以为油页岩半焦与玉米秸秆的高效燃烧提供参考。     

石长沟油页岩燃烧灰分物理特性

油页岩灰分是油页岩综合利用的主要物质之一。对石长沟油页岩进行马弗炉燃烧实验,制备不同燃烧终温(200～800℃)的油页岩灰分;并借助多种实验仪器研究不同温度燃烧下的灰分构成成分、结构特征及微观孔隙演化过程。结果表明：油页岩有机质以脂肪族为主;燃烧过程中,各有机元素(N、S、C、H、O)含量呈现下降趋势,自由水析出,结构水脱离,碳酸盐和脂肪族逐渐分解,在800℃高温时,C完全转化为CO₂逸出;灰分的构成成分主要为二氧化硅和碳酸盐,孔隙以微孔和中孔为主,随着燃烧温度升高,中孔数量增加,比表面积和分形维度先增后减,峰值均在400℃处。研究结果为分析石长沟油页岩不同燃烧温度下灰分的物理状态提供了理论基础,对了解石长沟油页岩的燃烧特性具有一定的借鉴意义。     

煤灰中矿物的化学组成与灰熔融性的关系

以神府煤煤灰化学成分和灰熔融性为研究对象，讨论了煤灰化学成分与熔融性的关系，发现煤灰化学成分中碱性氧化物及SO1含量对煤灰熔融性有较大影响，提出了用熔融指数FI(FI=wSO3 ωFe2O3 ωCaO ωMgO ωK2O ωNa2O)来预测煤灰熔融特征温度的回归公式，用FI回归公式计算的煤灰熔融特征温度计算值与实测值之差小于国家标准规定的误差值(再现性≤80℃)。     

农业秸秆燃烧特性及动力学分析

选用华中地区典型的农业秸秆（麦秆、稻秆、棉秆以及林业枝条）为研究对象,在热重／差热综合热分析仪（TG-DTA）上研究它们的燃烧特性,并采用非等温积分法（Coats-Refern）分析秸秆的燃烧动力学特性．研究发现：农业秸秆易着火和燃尽,燃烧过程主要包括挥发分的析出燃烧（200-360℃）和固体焦炭的燃烧（360～500℃）．动力学分析表明：挥发分的析出较容易,所需活化能较小（〈100kJ／mol）,而固体焦炭的燃烧较难,活化能达150kJ／mol以上．对于不同的秸秆,麦秆和稻秆较易着火燃烧,而棉秆和枝条相对难以着火燃烧,这与其物质组成与化学结构的不同有关．     

混煤煤灰中矿物行为对煤灰熔融特性的影响

采用三种煤灰混合成二种类混合灰样，对混合灰样进行灰熔点测定和变形温度Ｔ１下的矿物组成测定，并利用三元相图进行分析．结果表明：混煤灰熔点与混煤比不呈线性规律，而与矿物质间的低温共熔作用有关．混煤灰在弱还原性气氛和Ｔ１温度下的矿物组成与ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＣａＯ三元相图的矿物组成基本一致．     

混煤煤灰中矿物行为对煤灰熔融特性的影响

采用三种煤灰混合成二种类混合灰样，对混合灰样进行灰熔点测定和变形温度Ｔ１下的矿物组成测定，并得用三元相图进行分析，结果表明：混煤灰熔点与混煤比不呈线规律，而与矿物质间的低温共熔作用有关。混煤灰在弱还原性气氛和Ｔ１温度下的矿物组成与ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＣａＯ三元相图的矿物组成基本一致。     

碳化玉米秸秆燃烧过程的动力学

利用未反应核模型、随机孔模型和体积模型,对无烟煤、烟煤和碳化玉米秸秆的燃烧过程进行了动力学分析,研究玉米秸秆碳化后替代无烟煤和烟煤作为高炉喷吹燃料的可行性。结果表明,无烟煤煤粉的燃烧过程更符合未反应核模型的燃烧过程,而烟煤和碳化玉米秸秆更符合随机孔模型的反应规律。碳化玉米秸秆具有相对较低的起始反应温度和燃尽温度,在相同的温度条件下具有更高的燃烧反应速率,因此可作为至少部分替代无烟煤和烟煤燃料在高炉铁水冶炼过程中进行喷吹。     

基于点状火源的秸秆火焰蔓延及燃烧特性

该文开展了圆柱形堆积秸秆的燃烧实验,测量并研究了不同堆积直径和堆积厚度条件下秸秆火焰发展蔓延过程、火焰结构、秸秆质量损失以及火焰温度等,推导并建立了关于质量损失速率■、无量纲火焰温度的定量模型。结果表明：秸秆燃烧过程中随着燃烧区域的扩大,火焰结构会依次出现中空的锥形火焰、分离的环形火焰以及断裂的环形火焰形态;秸秆质量损失速率呈现先增加后减少的趋势,其峰值与秸秆初始质量具有良好的线性关系,表明秸秆的初始质量越大越有助于燃烧过程的热量积累;火焰轴心温度也呈现先增大后减小的趋势,无量纲火焰温度与■具有幂函数关系,随■增加呈现不同斜率的线性下降趋势,其中z-z₀为火焰相对高度。该研究结论有助于加深对秸秆火灾发展蔓延过程的认识。     

污泥及其与煤混合物的热解特性和灰熔融特性

采用热重分析法对造纸污泥、市政污泥及其与煤的混合物的热解特性进行了系统研究.揭示了污泥、煤及其两者混合物热解特性的异同,研究了升温速率、掺混比等因素对混合试样热解特性的影响,提出了挥发分综合释放特性指数.研究表明:造纸污泥的挥发分析出特性与烟煤相当,而市政污泥的挥发分析出特性远优于造纸污泥和烟煤;在污泥与煤混合物的热解过程中,2种组分之间的相互作用可以忽略不计.随着升温速率的增加,污泥与煤混合物的挥发分初析温度提高,挥发分最高析出速率和平均析出速率升高.但升温速率对挥发分析出总量没有明显影响.测定了煤灰和污泥灰在不同混合比例下的熔融特征温度,测试结果表明,随着污泥灰比例的增大,混合试样的灰熔点逐渐下降,但由于存在低温共熔现象,不按线性规律变化.     

铁基助熔剂对煤的灰熔融特性影响研究

研究选用皖北朱仙庄煤样,利用微机灰熔点测定仪,研究加入不同质量比的助熔剂Fe_2O_3对朱仙庄煤灰熔融性的影响,结合XRD及FTIR对样品的矿物组成进行分析。结果表明,随着助熔剂Fe_2O_3添加量的增加,煤的灰熔点出现先降低后又升高的变化趋势,当Fe_2O_3添加量在3.5%时可使煤样灰熔点降至1228℃;对煤灰的XRD及FTIR图谱分析得知,加入Fe_2O_3助熔剂可生成低温共熔物从而降低了煤灰熔融温度。     

初始线性火源的秸秆火焰蔓延及燃烧特性实验

秸秆是引起山火的常见典型可燃物之一。为了有效预防由秸秆火灾引起的大规模山火,有必要对秸秆燃烧过程进行深入研究。文章开展了直径为1 m、宽度从10 cm到60 cm的初始线性火源的秸秆燃烧实验。对比分析了不同工况下的火焰蔓延扩散过程,并对秸秆的质量损失速率、火焰温度等燃烧特性进行了分析。结果表明：秸秆燃烧过程呈现匀速蔓延的特点,蔓延速率与秸秆宽度成正相关关系;火焰前锋在宽度较窄时呈现凹形形状,在宽度较宽时呈现凸形形状。建立了秸秆的质量损失速率与火焰前锋横纵比的定量模型;火焰温度呈现“快速升高-缓慢降低”的趋势,秸秆表面温度超过500 ℃。研究结论有助于评估由秸秆燃烧造成的火灾危险程度。     

烘焙芝麻秸秆与煤混合燃烧特性及动力学研究

文章以烘焙芝麻秸秆(torrefied sesame straw, TSS)和煤为研究对象,通过热重分析法研究不同掺混比例和不同升温速率下样品的燃烧特性,利用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法计算样品的活化能大小。研究结果表明：烘焙预处理有利于燃烧反应的进行;烘焙芝麻秸秆的掺混有助于改善混合物样品的燃烧性能;升温速率的提高会产生热滞后现象,但对样品的总失重影响不大;烘焙芝麻秸秆与煤混合燃烧时会出现协同效应,且高温阶段更加显著;烘焙芝麻秸秆掺混比为70%的混合物样品活化能最小,FWO法和KAS法计算的活化能分别为60.51、51.43 kJ/mol。     

玉米秸秆剪切特性的试验分析

用玉米秸作试验材料,模拟新型切式粉碎机的工作原理,就动刀厚度、动刀速度、底刃角度、试样状态及剪切抗力等主要参量安排了正交试验。讨论了试验的方法和步骤,得出了在轴向加工玉米秸等粗茎杆时,动刀厚度取4mm以上,速度取2.58m/s以上,底刃角度取0°及试样处理为一边带节状态,可以使剪切抗力最小。     

段状玉米秸秆阴燃特性试验研究

以北方高寒地区玉米秸秆为研究对象,利用正交设计的试验方法,选取颗粒尺寸、堆积尺寸、堆积密度以及含水率为影响因素,在自制的阴燃试验台进行北方高寒地区玉米段状秸秆的阴燃特性的研究.研究表明：秸秆尺寸350 mm、堆积尺寸250 mm×350 mm×300 mm、堆积密度40 kg/m3、含水率20%时,炉腔内温度高、阴燃时间最长,最高平均温度为701.6℃,阴燃时间为145 min;阴燃时阴燃波自上而下,温度的变化自上向下逐渐升高,属于正向阴燃.     

玉米秸秆木素的化学结构及热解特性

采用木聚糖酶处理与缓和酸水解相结合的分离方法从玉米秸秆皮质部和玉米全秆中分离出木素，所得木素称为EAL木素．用定量核磁共振磷谱（31^P-NMR）分析了EAL木素的化学结构，并用热重分析法初步评价了分离木素的热解特性．结果表明：玉米全秆EAL木素主要由愈疮木基单元（G-unit）和对羟苯基单元（H-unit）两种结构单元组成；玉米秸秆皮质部EAL木素主要由对羟苯基单元组成；皮质部EAL木素和全秆EAL木素的失重曲线基本相同；在800．00℃时，全秆木素未被分解的部分占12．38％，而皮质部的占21．06％．     

生物质与煤共气化灰熔融和结渣特性

为解决生物质气化引起的焦油、团聚和结渣问题,以木屑和水稻秸秆为原料,添加贫煤并以生物质与煤质量比为4物料比共气化.将木屑灰、水稻秸秆灰及对应的混合灰作为研究对象,采用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)和三元相图等方法研究还原气氛下生物质灰和混合灰熔融特性的变化,利用扫描电镜(SEM)研究结渣特性.研究结果表...     

钾灰燃烧机理及适宜燃烧条件的探讨

本文旨在探讨钾灰燃烧的机理,并在此基础上选择适宜的燃烧条件,为燃烧设备的设计提供依据。特别是利用反应热设法达到自热平衡,这一点是重要的。     

煤焦中矿物质行为与灰熔融温度的关系

在1000-1600℃制焦温度下，借助于扫描电子显微镜研究了扎莱诺尔、后布连、东胜、西山、沈北、沈阳和阳泉7种煤焦中的矿物质行为。研究结果表明，高温热处理后焦中的矿物质变化行为与相应煤的灰熔点密切相关。当制焦温度接近或超过相应煤灰的熔融温度时，焦中的矿物质出现了明显的迁移倾向，从初始的随机分散分布发展列团聚，温度越高，矿物质的分布改变也越大，由矿物质团聚的颗粒尺寸也随之增大。     

油页岩在流化床燃烧过程中灰分固硫的热力学分析

以流化床燃烧工况为参数并考虑了反应体系的相变，用自由焓判据分析了灰分固硫的可能０性和热力学趋势大小．结果表明，灰分中ＣａＯ，Ｋ２Ｏ和Ｎａ２Ｏ具有固硫能力，且其热力学趋势为Ｋ２Ｏ＞Ｎａ２Ｏ＞ＣａＯ。ＭｇＯ在床内温度低于１１５０Ｋ时具有固硫能力，但热力学趋势低于Ｃａ０，而Ａｌ２Ｏ３和Ｆｅ２Ｏ３在床内则没有固硫的可能性。     

油页岩在流化床燃烧过程中灰分固硫的热力学分析

以流化床燃烧工况为参数并考虑了反应体系的相栾，用自由焓判据分析了灰分固硫的可能性和热力学趋势大小。结果表明，灰分中ＣａＯ，Ｋ２Ｏ和Ｎａ２Ｏ具有固硫能力，且其热力学趋势为Ｋ２Ｏ＞Ｎａ２Ｏ＞ＣａＯ．ＭｇＯ在床内温度低于１１５０Ｋ时具有因硫能力，但热软科学趋势低于ＣａＯ，而Ａｌ２Ｏ３和Ｆｅ２Ｏ３在床内则没有固硫的可能性。