燃烧中气化半焦孔隙结构特性变化实验研究

针对工业气化炉二级旋风分离器捕集的气化后半焦,利用高温携带流反应器进行高温燃烧反应特性实验。对1273和1573 K两个温度,5%和20%两个烟气含氧量,在反应器轴向不同停留时间下采得半焦样。采用自动吸附仪(ASAP 2020)测定半焦样氮吸附等温线,对氮吸附等温线形态、BET比表面积及BJH孔容积等孔结构参数进行了分析,并结合分形维数测量和扫描电镜对燃烧过程中气化半焦孔隙结构变化规律进行研究分析。研究表明所采集的半焦样吸附等温线为典型Ⅱ类吸附等温线,高温和较高烟气含氧量对半焦孔隙结构变化有促进作用,半焦燃烧反应中比表面积变化趋势与半焦燃烧反应速率变化趋势相似,后期燃尽速率主要由焦炭本征反应活性决定。     

一种生物污泥热解半焦孔隙结构特性

污泥半焦的孔隙结构是影响热解反应的重要因素之一。该文利用固定床反应器在N2气氛下,温度为300~900℃对一种取自香港的生物污泥进行热解。采用ASAP 2010型比表面积及孔径分布分析仪测定生物污泥热解半焦的比表面积及其孔隙结构,研究污泥半焦的孔隙结构在热解过程中的变化规律。利用分形理论和等温吸附理论对半焦进行分析。试验研究与理论分析表明,随着热解终温的提高,孔隙结构变得发达,孔的种类多样化,总孔容积逐渐增加。比表面积总体呈现增加的趋势,从300℃时的0.72 m2/g增加到900℃时的64.88 m2/g,平均孔径为3.7~8.53 nm。不同温度制得的半焦,孔径分布具有相似的特点,在孔径为4 nm左右出现峰值。表面分形维数随热解终温的提高而增高,从2.539增加到了2.824,表面分形维数的增加,有利于污泥的热解。     

热解温度对高水分印尼褐煤半焦孔隙特性及燃烧特性的影响

在不同温度下热解高水分印尼褐煤并对所得半焦进行了氮气等温吸附测试和热重燃烧试验。结果表明:在热解温度为500~750℃的范围内,随热解终温升高,所得半焦的比表面积和总孔容会先减小后增大,并在650℃后基本维持不变;在相同的热解条件下,高水分印尼褐煤半焦的孔隙更加发达;随热解温度升高,半焦的最大燃烧失重速率先减小而后有所增加,在热解温度为600℃时达到最低值;半焦燃烧反应活化能则随着热解温度的增加持续增加。     

废轮胎流化床热解过程微观孔结构(孔径分布)变化研究

以流化床反应器为主体对废轮胎热解半焦微观结构的变化进行了研究。主要研究了热解温度、流化状态(床料粒径、流化数)对热解半焦的孔径分布的影响。结果表明,低温下热解所得半焦,200 μm左右的大孔比例很大,中小孔径系还没有得到充分发展。升高热解温度使大孔被破坏,同时中小孔孔系大量形成,使得整个半焦的孔结构以中孔为主,这样得到的半焦将有利于其作为生产吸附大分子污染物吸附剂的前驱物。采用0.135～0.304 mm粒径的床料,改变流化数对半焦的孔结构没有明显的影响,较小流化数也可以得到中孔比例很大的半焦。     

热解半焦孔隙特性研究

利用氮气吸附方法测量了究州烟煤和该烟煤在常压流化床氮气气氛下生成的热解半焦比表面积、总孔体积、孔径等参数.研究发现:原煤转化为半焦的过程中孔隙结构变得发达,比表面积、总孔体积明显增大,孔径明显减小;随着温度的升高,半焦的比表面积、孔隙率明显增大,平均孔径明显减小.     

流化床锅炉燃烧中煤颗粒粒径对灰渣形成特性影响试验研究

煤颗粒特性对煤在流化床锅炉燃烧过程中灰渣的形成特性影响很大。将义马烟煤按煤颗粒的粒径和灰含量分为数个规格,在小型流化床反应炉上进行煤颗粒粒径对灰渣形成特性的试验研究。结果表明,随着灰含量的增加,煤颗粒粒径对底渣粒径分布的影响逐渐增加;随着煤粒径的增大,底渣份额降低,但降低的幅度随着灰含量的增加而减小;灰含量低的煤颗粒燃尽率与煤颗粒粒径之间没有明显的规律,灰含量高的煤颗粒燃尽率随着煤颗粒粒径的增加而降低。     

油页岩半焦流化床混烧特性实验研究

采用大型流化床实验装置,对3种油页岩半焦掺混比例分别为0%(油页岩原样)、25%、50%、75%和100%(纯半焦)的混合燃料进行燃烧特性研究,得出各工况下沿流化床高度方向上床温分布的差异,并对比分析各工况下分离器出口烟气污染物排放特性。实验结果表明,油页岩及其半焦发热量的高低影响给料量调整的幅度。空间燃烧是半焦在流化床内燃烧的一种重要形式,更多热量在密相区以上的空间释放。半焦掺混比≤50%工况中析出挥发分气相反应占主导、N2O浓度略高;半焦掺混比50%工况中半焦燃料氮氧化反应占主导、使NO浓度较高。研究结果对油页岩炼油废弃物页岩半焦的资源化利用及处理积累了基础数据,为进一步实现油页岩综合优化利用提供了设计和运行依据。     

油页岩颗粒孔隙结构在燃烧过程中的变化

化石燃料的燃烧特性与其孔隙结构关系密切。采用氮气等温吸附/脱附法对桦甸油页岩及其在850℃条件下燃烧所得到的焦样的孔隙结构进行了测量，并结合油页岩燃烧特性对孔隙结构变化机理进行了分析。油页岩内油母的热解和页岩灰在燃尽阶段熔融变形使得孔容积和内表面积在燃烧过程中经历了减小、增大、再减小的一个复杂变化过程。此外，页岩灰的熔融变形还使得油页岩颗粒内部的孔由均一的具有平行壁的狭缝状孔逐渐变成多形态的孔，使得孔隙分布由主要集中在中孔变成不同尺寸的孔拥有的孔容积相差不大。为提高油页岩燃烧装置的燃烧效率，适当延长油页岩颗粒在燃烧装置内停留时间的同时，更应当减小样品的颗粒尺寸。     

循环流化床炉内脱硫效率影响因素研究

以燃用褐煤的某大型循环流化床锅炉为依托,对循环流化床石灰石脱硫效率进行工业试验,深度研究了循环流化床的脱硫机理,分析了燃烧工况、石灰石量以及石灰石粒径对脱硫效率的影响情况,试验研究表明这些因素的变化对循环流化床脱硫效率产生不同程度的影响。     

煤粉在高温空气中着火前后孔隙结构的变化

在高温空气点火试验台上,采用不同温度的高温热空气对处于高速湍流流动的烟煤煤粉气流进行快速加热,以模拟煤粉气流在电站锅炉炉膛内受热升温以及初期着火燃烧过程。在煤粉气流发生均相着火前后过程中,对其中不同粒径煤粉的孔隙结构及其比表面积随热风温度的升高而产生的变化进行了试验研究。结果表明,煤粉颗粒孔隙主要受热变形和挥发分析出2方面的影响,产生截然相反的2种变化趋势。由于不同粒径煤粉颗粒传热特性的差异,当粒径较大且热风温度较低时,其孔隙结构的变化以热变形的影响为主,孔隙产生闭合;当粒径较小且热风温度较高时,则挥发分析出的影响占优,孔隙出现增长。随着热风温度的升高,小于3 nm的孔隙随挥发分析出的加剧而急剧增加。     

145MW循环流化床锅炉降低飞灰可燃物含量的燃烧调整试验分析

循环流化床锅炉较高的飞灰可燃物含量将严重降低机组运行经济性。在理论分析煤质、配风、床温等对飞灰可燃物含量影响机理的基础上,对某电厂145 MW循环流化床锅炉进行降低飞灰可燃物含量的燃烧调整试验,提出了降低飞灰可燃物含量的有效措施,如降低一次风风量、增大上二次风风门开度、提高运行床温、控制入炉煤热值及粒度等。研究结果可供同类循环流化床锅炉运行借鉴。     

油页岩和半焦着火特性实验研究

在热重分析仪、固定床和流化床实验台上对油页岩和半焦的着火特性进行了实验研究。在固定床和流化床实验中,根据排放气体(CO,CO2)和床温的变化曲线判断着火温度,结果表明：随着粒径的增大,油页岩和半焦的热重着火温度和流化床一次投料着火温度逐渐增大;固定床实验测得的着火温度比其他技术低,对于流化床一次投料实验,半焦的着火温度在很大程度上取决于投料温度,不同的实验技术对着火机理有很大影响,油页岩固定床实验和流化床间断给料实验为均相着火,流化床一次给料实验油页岩着火机理逐渐向非均相着火过渡;利用热爆炸理论对不同实验条件导致的着火温度不同进行了理论分析,当无量纲换热系数y从0.4167变化到2.0时,无量纲着火温度qg从0.059 9变化到0.067 32。     

床压降对循环床锅炉燃烧特性影响的建模研究

"低床压降"是第二代节能型循环流化床锅炉的核心理念。以75 t/h循环流化床锅炉为研究对象,建立其静态数学模型,模型在"三区环核"的基础上以二次风穿透深度为界进一步将核心区分为贫氧区和富氧区;给出了在给定粒度分布下各区物料浓度随床压降和运行风速两个主导因素变化的函数,该函数由试验数据整理拟合得出。通过数值计算,分析了床压降对贫氧区体积、炉内温度、燃烧效率和燃烧份额分布的影响。模型计算结果与现场收集的数据有较好的吻合,为低床压降循环流化床锅炉的性能预测提供理论支持。     

往复式热循环多孔介质燃烧系统冷态阻力特性

对新型往复式热循环多孔介质燃烧系统的流动阻力特性进行了冷态试验研究。试验研究了不同结构参数组合下换向半周期、二次风比、空截面流速对系统内部各段阻力损失的影响规律。结果表明，随着系统周期性运行，系统各段阻力损失动态分布呈现出周期性的拟矩形波变化；换向半周期的大小对系统阻力损失影响很小；二次风比、空截面流速影响较大；多孔介质孔径变化的影响相对较小；燃烧器内采用渐变型多孔介质结构分布有利于降低流动阻力损失。基于Ergun方程，对试验数据回归并给出相应的关联式系数，为往复式热循环多孔介质燃烧系统的设计与运行提供依据。     

油页岩半焦燃烧特性的研究

采用热分析法对油页岩半焦燃烧特性进行了实验研究，并讨论了干馏度和升温速率对半焦燃烧过程的影响。干馏度影响失重初析温度和低温段燃烧历程，而对高温段燃烧影响不大；不同升温速率下的燃烧TG陆线表明，升温速率低有利于颗粒的燃尽；而不同升温速率下的燃烧DTG陆线表明，升温速率高，颗粒失重速度快；半焦着火温度随着挥发分含量的降低而明显升高，但升温速率对半焦着火温度影响不大。为保证半焦通过循环床炉膛能一次燃尽，建议适当减小半焦颗粒直径和延长颗粒在炉内的停留时间。最后采用二元一次线性回归法求出了半焦燃烧动力学参数，计算结果可供数值仿真和工程设计参考。     

预混气体在泡沫陶瓷多孔介质燃烧温度分布与火焰面移动特性

为了解多孔介质内预混燃烧的温度特性和火焰面传播特性,采用红外热像仪对不同当量比和进口气体速度的甲烷/空气预混气体在泡沫陶瓷多孔介质内的燃烧进行试验研究。泡沫陶瓷材料采用碳化硅、氧化铝和氧化锆,泡沫陶瓷孔径采用394、787和1 181PPM。结果表明,火焰面移动速度和当量比呈反比,受进口气体速度的影响不明显;火焰可以向上游或向下游传播,火焰面移动速度范围为0.35~0.38 mm/s;确定了不同材料和孔径的泡沫陶瓷内的驻定燃烧当量比和自稳定当量比范围。     

制备条件对钙基吸收剂同时脱除NO2／SO2的影响

测定了不同条件下制备得到的飞灰／Ca（OH）,水合吸收剂的比表面积和孔径分布,并在固定床反应器内进行了同时脱除NO2／SO2的实验。结果表明：飞灰和Ca（OH）2通过水合反应可以得到具有较高比表面积和更丰富孔隙结构的钙基吸收剂,较高的水合温度、较长的水合时间、适宜的飞灰／Ca（OH）2质量比和固液比以及较低的干燥温度,有利于提高吸收剂的比表面积、优化孔隙结构并增强吸收剂的脱硫脱硝活性。