催化剂对劣质煤燃烧性能的影响

主要利用热分析法研究了催化剂NaClO4,MnO2和BaCO3对劣质煤燃烧性能的影响.结果表明,三种催化剂均可以提高劣质煤的挥发分释放量;各催化剂对煤粉的着火特性和燃尽指数都有不同程度的促进作用,其影响大小排序为:NaClO4>BaCO3>MnO2和BaCO3>MnO2>NaClO4;加入各催化剂后,煤粉的放热量均得到了提高.主要作用机理是:催化剂促进煤中挥发分的析出,降低煤的着火温度并且促进氧气与焦炭的充分接触,从而加速煤的燃烧过程.     

催化燃烧技术在水泥生产中的应用研究

为了拓宽水泥工业的煤种选取范围，本实验针对水泥生产特点，选择Fe2O3,MnO2,CuO,BaCO3为催化剂，通过煤的燃尽度测量，着火指数、燃尽指数分析，以及挥发分释放特性实验研究等，进行不同煤质粉的催化燃烧研究，讨论不同催化剂和催化剂含量对煤燃烧特性的作用；同时通过水泥熟料的游离钙、矿物组成分析，探讨了催化剂对水泥熟料质量的影响。     

转炉除尘灰与纳米催化剂对不同煤阶燃料燃烧特性的影响

利用热分析法研究了转炉除尘灰与纳米催化剂对高挥发分煤、低挥发分煤、无烟煤、石墨等四种不同煤阶样品燃烧过程中着火温度、燃尽指数、最大燃烧速率和最大燃烧速率所对应的温度等燃烧特征参数的影响。结果表明:催化剂对高挥发分煤和低挥发分煤催化效果不明显,对无烟煤和石墨起到了降低着火温度、提高燃尽指数和最大燃烧速率等催化效果。催化剂添加量为4%(质量分数,下同)时,Fe_2O_3对无烟煤催化效果最佳,转炉除尘灰对石墨催化效果最佳,而CaO对无烟煤和石墨的催化效果均最差。对于无烟煤,分别添加2%CaO、4%转炉除尘灰和10%Fe_2O_3时催化效果达到最佳。对于无烟煤和石墨,与纳米催化剂相比,转炉除尘灰催化效果更加明显。无烟煤和石墨在加入催化剂后,整个燃烧过程中的放热量均有所增加,但过高添加量对释放热量有明显的抑制作用。     

混煤燃烧过程中的交互作用:过量空气系数对混煤燃尽特性的影响

在沉降炉上对无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤以及不同配比(25%、50%、75%)混煤开展了过量空气系数对混煤燃尽特性影响的实验研究。结果表明,混煤燃烧中挥发分高的煤对挥发分低的煤存在促进和抑制2种交互作用。"炉外"掺烧方式下,低挥发分煤与高挥发分煤掺混时,抢风抑制作用表现明显;尤其是掺烧75%高挥发分煤时,抢风抑制作用最为显著;提高过量空气系数可以改善贫氧气氛,减弱混煤燃烧中的抢风抑制作用,提高混煤燃尽率。"炉内"掺烧方式下,过量空气系数的增加,交互作用减弱,各单煤的燃烧独立性增强,混煤燃尽率逐渐接近计算线性燃尽率。     

催化剂对水泥窑用煤燃烧性能的影响

选用CaCO_3、Fe_2O_3、造纸废液为催化剂,借助正交实验、焦渣失重实验、差热分析等方法,研究了它们对煤的燃尽度、挥发分释放以及起燃温度的影响。     

深度空气分级下混煤未燃尽碳与NOx协同优化数值模拟

为探究掺混方式及配风方式对混煤燃尽率和NO_x排放量的影响,以一台660 MW四角切圆锅炉为研究对象,开展混煤燃烧过程未燃尽碳和NO_x排放的协同优化数值研究。结果表明,在深度空气分级条件下,未燃尽碳主要受停留时间、掺混方式、配风方式等因素共同影响;合理搭配掺混方式和配风方案可降低混煤未燃尽碳水平和炉内NO_x总生成量,达到两者的协同优化。与炉外掺混相比,炉内掺混更加灵活,可通过优化低挥发分煤的燃尽程度来改善混煤整体的未燃尽碳水平。在炉内掺混方式下,均等配风将低挥发分煤置于上部燃烧器或正宝塔配风将低挥发分煤置于下部燃烧器,均有利于低挥发分煤的燃尽;而将高挥发分煤置于上部燃烧器更有利于NO_x减排。综合考虑混煤未燃尽碳和NO_x排放特性,将高挥发分煤置于上部燃烧器且采用正宝塔配风可为下部低挥发分煤的燃烧提供相对充足的氧量,提高低挥发粉煤的燃尽率,降低混煤未燃尽碳水平;上部高挥发分煤析出的挥发分中含有大量含氮中间产物HCN,可将已生成的NO_x还原,有利于降低炉内混煤NO_x生成量。     

Fe2O3和K2CO3对高灰分煤催化燃烧影响及机理分析

为提高淮北矿区高灰分煤的燃烧效率,采用热重分析实验对比分析了Fe2O3和K2CO3对煤粉着火与燃尽温度、燃烧特性指数、放热面积的影响.结果发现Fe2O3和K2CO3可分别将煤粉的着火温度由480.3℃降低470.4℃和397.3℃,燃尽温度由628.4℃降到609.7℃和547.7℃,燃烧特性指数提高,放热量增大.利用SEM、XRD和FTIR测试技术对煤粉燃烧残余物的微观结构、物相组成及官能团变化进行研究,分析燃煤催化剂在燃烧反应中的作用机理;通过BET方程计算燃烧煤焦的比表面积,分析其孔隙结构的变化.结果表明Fe2O3和K2CO3的主要作用机理是促进燃烧反应过程中挥发分的析出,增强煤粉的吸附性能,加快燃烧反应过程中固定碳的燃烧.     

生物质复合型煤在热分析仪中的燃烧行为研究

通过热分析技术对以农作物秸杆、城市生活垃圾、林业加工废弃物等生物质和云南先锋褐煤为原料制得的生物质复合型煤的燃烧行为进行了实验研究 .结果表明 ,生物质复合型煤的燃烧过程大致可以分为四个阶段 ,即脱水干燥、挥发分的析出和燃烧、挥发分燃烧和焦炭表面燃烧并存的过渡阶段、焦炭的表面燃烧 ;且生物质复合型煤 ( BCC)具有着火温度低、燃尽率高等特点 .此外通过对热重 ( TG)、差示扫描量热 ( DSC)曲线的深入分析 ,对 BCC的有关燃烧动力学参数进行了研究     

催化剂对兖州煤泥燃烧特性的影响

为充分利用煤泥资源 ,在其中添加助燃催化剂 ,以期提高它的燃烧热效率 .对比研究了硝酸钾催化剂及 TF配方助燃催化剂对兖州煤泥着火温度、燃尽温度和放热面积的影响 .研究结果表明 ,添加催化剂后 ,煤泥着火温度降低 ,燃尽温度提前 ,且燃烧放热量增加 ;TF配方催化剂对煤泥催化燃烧的效果优于硝酸钾催化剂 .探讨了助燃催化剂对煤催化燃烧的作用机理 .     

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。     

Experimental study on interaction and excess heat release under oxy-fuel combustion of blended coals

The combustion behavior and excess heat release during the oxy-fuel combustion of blended coals were investigated experimentally using a non-isothermal thermogravimetric analyzer. The atmospheres were set to 10%O₂/90%CO₂, 21%O₂/79%N₂, 30%O₂/70%CO₂, and 50%O₂/50%CO₂, and Arthur coal (bituminous coal, BA) and KPU (sub-bituminous coal, SK) were selected as fuel with blending ratios of BA25%/SK75%, BA50%/SK50%, and BA75%/SK25%. The purpose of this study is to investigate the interaction between the blended coals and the effects of blending ratio and oxygen concentration on the excess heat release under oxy-fuel combustion. The results showed that as the oxygen concentration and proportion of sub-bituminous coal increased, the peak value in the differential thermal analysis curve increased by the enhanced reaction rate. A higher oxygen concentration led to excess heat release. The ignition temperatures depended on the volatile matter content of the sub-bituminous coal, whereas the burnout temperature was largely affected by the fixed carbon content of the bituminous coal. For interaction behaviors on characteristic temperatures, the volatile release temperature shows an additive behavior; however, ignition and burnout temperatures show non-additive behaviors for blended coals.     

CFD simulation and experimental validation of co-combustion of chicken litter and MBM with pulverized coal in a flow reactor

The influence of co-combustion of solid biomass fuels with pulverized coal on burnout and CO emissions was studied using a flow reactor. The thermal input on a fuel feeding basis of the test rig was approximately 7 kW. Accompanied with the measurements, a reactor model using the CFD code AIOLOS was set up and first applied for two pure coal flames (with and without air staging). Reasonable agreement between measurements and simulations was found. An exception was the prediction of the CO concentration under sub-stoichiometric conditions (primary zone). As model input for the volatile matter release, the HTVM (high temperature volatile matter as defined by IFRF [IFRF, www.handbook.ifrf.net/handbook/glossary.html. [1]]) was used. Furthermore, a relatively slow CO oxidation rate obtained from the literature and the ERE (Extended Resistance Equation) model for char combustion were selected. Furthermore, the model was used for simulating co-firing of coal with chicken litter (CL) and meat and bone meal (MBM). The conditions applied are relevant for future co-firing practice with high thermal shares of secondary fuels (larger than 20%). The major flue gas concentrations were quite well described, however, CO emission predictions were only qualitatively following the measured trends when O₂ is available and severely under-predicted under substoichiometric conditions. However, on an engineering level of accuracy, and concerning burnout, this work shows that co-combustion of the fuels can reasonably well be described with coal combustion sub-models.     

水蒸气对煤粉再燃还原NO的影响

在兖州烟煤煤粉再燃还原NO的固定床反应器试验中加入不同量的水蒸汽,研究了水蒸汽对煤粉再燃还原NO的影响。结果表明,水蒸汽的加入加快了煤粉再燃还原NO的速度,但单位质量煤粉的还原效果随水蒸汽量的增加而降低,原因是水蒸汽同时也加速了煤粉的燃尽。水蒸汽加快了CO和CO2生成速度以及O2消耗速度,在挥发分为主的反应阶段促进CO2的生成更明显,而在焦炭为主的反应阶段促进CO的生成更明显,但单位质量煤粉的CO2生成量和O2消耗量均降低、CO生成量增加。煤粉再燃的燃尽时间随水蒸汽量的增加而缩短,比如当水蒸汽量为2%时,燃尽时间缩短了25.9%,当水蒸汽量为4%时,燃尽时间缩短了47.8%。在再燃区加入一定量的水蒸汽,既能改善煤粉对NO的还原效果,又能提高煤粉的燃尽率。工程应用要根据煤质特点、主燃区NO浓度、再燃煤粉比例、再燃区过量空气系数、经济性评价等因素进行试验确定最佳水蒸汽量。     

典型无烟煤热解成分的定量分析研究

采用TG-FTIR联用对3种无烟煤的热解产物中的CH4、CO、CO2、NH3进行定量分析研究.结果表明,随着挥发分含量的减少,CH4开始析出温度和析出峰值温度逐渐升高;各煤样的CO析出峰值温度接近一致;CO2的开始析出温度均在195℃左右,CO2的析出总量随煤样的挥发分的升高而增加;NH3的温度析出规律相似,但煤样的N...     

分解炉中煤粉燃尽特性的试验研究及评价

通过高温悬浮试验反应台模拟了不同温度和O2情况下,水泥工业所用的4种典型煤粉的燃尽特性。试验表明,温度提高、燃烧气氛中O2含量的增加有利于提高煤粉的燃烧效果,尤其对无烟煤有较大的影响,但温度及O2的进一步增加对烟煤的影响则较小。根据煤粉的燃烧特性,结合分解炉的特点提出了评价分解炉中煤粉燃尽特性的特征燃尽度和相对燃尽时间,认为只要出分解炉煤粉燃尽度≥90%即可确保分解炉设计的可靠性及合理性。根据煤粉在特征燃尽度下的相对燃尽时间可指导实际分解炉的开发和对现有分解炉实施改造,以确保和提高煤粉在分解炉中的燃烧效果,从而保证分解炉的运行可靠。     

沛城煤矿天然焦的热解特性

天然焦是一种热值在18～28 MJ·kg-1 的化石燃料,虽储量丰富,但多被弃用,有待于开发利用。采用TG-FT-IR联用技术在Thermax500 型加压热重分析仪上比较徐州沛城煤矿天然焦与徐州韩桥烟煤的热解过程,并利用VECTOR 22 型红外分析仪对热解产物进行了分析。考察了升温速率、热解终温、颗粒尺寸和压力对天然焦热解特性的影响。结果表明,与煤的热解过程不同,天然焦的热解没有半焦形成阶段,只包括了2 个不同的脱气阶段;随升温速率的提高,TG曲线向高温区偏移,升温速率对天然焦挥发分的析出量几乎没有影响;热解终温对试样挥发分析出量的影响较为明显,高温时,试样颗粒在显微镜下呈现出丰富的微孔结构,有利于挥发分的析出和还原活性的提高;颗粒粒度的减小有利于挥发分的析出;低于某特定温度,热解压力的影响较弱,当温度继续升高,压力的影响逐渐明显。     

水煤浆挥发分热解的FG-DVC模型

采用FG-DVC模型对水煤浆不同升温速率下的热重实验数据进行处理.结果表明,在挥发分析出温度范围内,表观活化能随升温速率升高而减小,DTG曲线峰值随升温速率升高而增大,符合实验数据的规律;模拟结果与实验曲线十分接近,且n=1情况下吻合情况最好,说明用FG-DVC模型描述水煤浆挥发分析出机理比较适合.     

Comparative study of the performance of conventional and column flotation when treating coking coal fines

Investigations were carried out on coking coal fines by conventional cell and column flotation techniques. The effects of different operating parameters were evaluated for both conventional and column flotation. The coal fines were collected from Bhojudih washery, India. These coal fines averaged 24.4% ash, 19.8% volatile matter and 53.8% fixed carbon on a dry basis. A commercial grade sodium silicate, light diesel oil and pine oil were used as depressant, collector and frother respectively. The flotation performance was compared with release analysis. The conventional flotation results indicated that a clean coal with 14.4% ash could be obtained at 78.0% yield with 88.4% combustible recovery. The ash of the clean coal could be further reduced to 10.1% at 72.0% yield with 85.6% combustible recovery by using column flotation. The column flotation results were close to those obtained by release analysis.     

催化剂对混合煤在快速热解过程中的影响

热解对燃烧过程有很重要的影响,助燃催化剂KMnO4,Fe2O3,MnO2和CaO对煤粉在快速加热条件下的燃烧过程具有催化作用。采用H2/Ar等离子体热解试验装置和快速升温热解红外连用试验装置,对混合煤粉的快速热解过程进行了研究,得到了助燃催化剂有利于煤的快速热解产生挥发分。KMnO4,Fe2O3,MnO2的催化作用机理与其空价层原子轨道有关,CaO的催化作用机理与其本身的碱性特征有关。     

褐煤气化技术适用性分析

介绍了几种典型的煤炭气化技术,针对褐煤的特性,分析了不同气化技术对煤中水分、灰分、挥发分、粘结性等煤质特性的适应性以及不同煤质特征对气化技术的影响程度;从煤气用途、资金状况和建设规模、环保要求、采煤技术方面论述了不同气化技术的适用性。