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内在矿物对高灰褐煤CO_2气化的影响研究

燃料化学学报 2017年第7期45卷 780-788页

作者：李昌伦王永刚林雄超田震武欣杨远平张海永许德平中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

利用分选结合逐级酸洗的方法制备出不同灰含量和矿物组成的褐煤煤样,使用沉降管反应器(DTR)和热重分析仪(TGA)研究内在矿物在1 000-1 200℃对褐煤CO_2气化的影响。结果表明,内在矿物对褐煤CO_2气化具有促进作用,且促进机制具有温度敏感... 详细信息

利用分选结合逐级酸洗的方法制备出不同灰含量和矿物组成的褐煤煤样,使用沉降管反应器(DTR)和热重分析仪(TGA)研究内在矿物在1 000-1 200℃对褐煤CO_2气化的影响。结果表明,内在矿物对褐煤CO_2气化具有促进作用,且促进机制具有温度敏感性。低温时(1 000℃),内在矿物可通过增加初生半焦微晶结构的无序度,间接提高气化碳转化率。高温时(1 100-1 200℃),内在矿物通过催化煤焦气化,直接促进气化碳转化率的上升。碱性指数不适用于表征本研究的褐煤内在矿物的催化作用。Ca是内在矿物中影响整体催化能力的主要成分,而且羧酸盐形式的Ca是其中的活性组分。不同的催化机制是导致煤焦中钙的催化活性因其化学形式而异的根本原因。羧酸盐形式的Ca可降低煤焦气化反应的活化能,而CaO则提高反应的表观频率因子。

关键词：褐煤内在矿物 CO2气化催化机理化学形式

6种中国典型动力煤矿物特性的CCSEM分析

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煤炭学报 2016年第9期41卷 2326-2331页

作者：张平安袁静温昶罗光前于敦喜姚洪华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074 长江水利委员会水文中游局湖北武汉430012 华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

利用计算机控制扫描电镜(computer-controlled scanning electron microscopy,CCSEM)系统对6种中国典型动力煤进行矿物分析,得到矿物的种类组成、空间分布、粒径大小以及主要无机元素在矿物中的分布等特性,并根据矿物类型进行整理。结... 详细信息

利用计算机控制扫描电镜(computer-controlled scanning electron microscopy,CCSEM)系统对6种中国典型动力煤进行矿物分析,得到矿物的种类组成、空间分布、粒径大小以及主要无机元素在矿物中的分布等特性,并根据矿物类型进行整理。结果表明,对于所分析的6种煤,氧化物在低阶煤中含量较高,黏土矿物是高阶煤中的主要矿物,碳酸盐和硫化物在特定煤种中含量较高,硫酸盐和其他矿物含量普遍较低;矿物平均含量由高到低依次为黏土矿物、氧化物、碳酸盐、硫化物、硫酸盐和其他矿物;煤中矿物以外在分布为主,外在矿物质量占总矿物的76.3%;外在矿物粒径明显大于内在矿物;矿物平均粒径由大到小依次为氧化物、碳酸盐、黏土矿物、硫化物、硫酸盐和其他矿物;Si和Al元素主要集中于黏土矿物中,Ca,Fe和S元素分布相对分散。

关键词：动力煤矿物特性煤阶内在矿物外在矿物矿物粒径

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矿物对煤粉燃烧特性影响的研究现状

热力发电 2012年第7期41卷 17-21页

作者：刘军张洪江西桑海经济技术开发区安监局江西南昌330115 中国矿业大学化工学院江苏徐州221008

煤中矿物成分是影响煤燃烧动力学和成灰的重要因素。介绍了煤中矿物在煤粉中的分布规律和矿物对煤粉燃烧特性的影响。目前的研究将煤中矿物分为内在矿物和外在矿物2类,并将内在矿物随机、连续地分配到选定的煤颗粒,以及模拟煤粒燃烧成... 详细信息

煤中矿物成分是影响煤燃烧动力学和成灰的重要因素。介绍了煤中矿物在煤粉中的分布规律和矿物对煤粉燃烧特性的影响。目前的研究将煤中矿物分为内在矿物和外在矿物2类,并将内在矿物随机、连续地分配到选定的煤颗粒,以及模拟煤粒燃烧成灰过程内在矿物的结合和外在矿物的破碎。在燃烧过程中,外在矿物主要降低煤燃烧的热量,而内在矿物直接对燃烧造成影响。此外,外在矿物影响煤的燃烧成灰。

关键词：煤粉内在矿物外加矿物燃烧特性粒径分布燃尽成灰

不同分布形式的钙盐对燃煤三模态颗粒物生成的影响

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燃料化学学报 2016年第3期44卷 273-278页

作者：张平安袁静于敦喜罗光前姚洪华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074 长江水利委员会水文中游局湖北武汉430012

通过物理掺混和溶液浸渍两种方式将醋酸钙添加至烟煤中,分别制得富含外在钙盐的掺钙煤与富含内在钙盐的浸钙煤,将原煤、掺钙煤和浸钙煤在沉降炉中进行燃烧实验,炉膛温度1 300℃。收集并分析燃烧生成的颗粒物,研究不同分布形式的钙盐对... 详细信息

通过物理掺混和溶液浸渍两种方式将醋酸钙添加至烟煤中,分别制得富含外在钙盐的掺钙煤与富含内在钙盐的浸钙煤,将原煤、掺钙煤和浸钙煤在沉降炉中进行燃烧实验,炉膛温度1 300℃。收集并分析燃烧生成的颗粒物,研究不同分布形式的钙盐对三模态颗粒物生成的影响。结果表明,三种煤燃烧生成的超细模态、中间模态和粗模态颗粒物均分别位于小于0.2、0.2-2.0和大于2.0μm粒径范围内;内、外在钙盐均促进超细模态颗粒物的生成,其中,外在钙盐的促进作用更明显;内在钙盐抑制中间模态颗粒物的生成,而外在钙盐促进其生成;对于粗模态颗粒物的生成,内在钙盐具有促进作用,外在钙盐作用不明显。

关键词：煤燃烧煤基质内在矿物外在矿物颗粒物生成模态

耦合矿物聚合与焦破碎机理的细颗粒物生成模型研究

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耦合矿物聚合与焦破碎机理的细颗粒物生成模型研究

作者：张天鹏华中科技大学

学位级别：硕士

煤炭和生物质的燃烧依然是我国主要的能源利用方式。燃烧过程中产生的大量颗粒物不仅影响锅炉的安全运行,而且对环境以及人体自身都有较大的危害。因此研究颗粒物的生成对于控制颗粒物排放,提高环境质量具有重要的意义。焦炭燃烧产生颗... 详细信息

煤炭和生物质的燃烧依然是我国主要的能源利用方式。燃烧过程中产生的大量颗粒物不仅影响锅炉的安全运行,而且对环境以及人体自身都有较大的危害。因此研究颗粒物的生成对于控制颗粒物排放,提高环境质量具有重要的意义。焦炭燃烧产生颗粒物的过程涉及到多种燃烧反应、焦炭破碎、矿物聚合与分离等。其中内在矿物在细颗粒物的生成中起到主要的作用,燃烧环境的变化会影响矿物熔融聚合过程,进而也会影响颗粒物的生成。因此为了较为全面描述焦炭在不同条件下的矿物熔融聚合与焦破碎的燃烧成灰过程,本文考虑内在矿物种类、含量、粒径分布、燃烧气氛、气相温度、矿物熔融与聚合、焦炭破碎等因素建立颗粒物生成模型。针对燃烧过程中内在矿物的聚合与焦破碎生成细颗粒物的过程进行模拟研究。本研究基于焦炭破碎逾渗理论模型,利用CCSEM(计算机控制扫描电镜)的技术手段引入内在矿物种类、含量与粒径分布作为输入参数,在焦炭模型中构建出不同种类与粒径大小的内在矿物,建立起更加符合实际内在矿物分布的焦炭颗粒模型。同时通过对矿物聚合及焦炭破碎生成颗粒物过程进行模拟,形成耦合内在矿物特性的颗粒物生成模型。验证其准确性,并研究不同样品中内在矿物聚合-分离过程以及其特性会对颗粒物生成的影响。研究结果显示,改进后的模型结果相比原模型能够对多种样品的实验结果进行更准确的预测。针对四种不同矿物特性以及孔隙率的焦数据进行分析,发现有大粒径矿物分布的神华烟煤所模拟得到的质量粒径分布峰值明显后移,表现出由于内在矿物特性不同而造成的生成颗粒物的差异性。在模拟燃烧过程中,在焦炭转化前期和后期左右会出现两个明显的破碎峰。而且反应后期的焦炭破碎更加剧烈。对于生物质焦来说,破碎过程则表现出一定的规律性。同时内在矿物聚合速率在焦炭剧烈破碎阶段发生明显下降,表明破碎会抑制聚合过程。进一步,考虑焦炭燃烧反应对内在矿物熔融特性以及颗粒物生成过程的影响。首先,借助双膜模型与本征动力学方程,研究O/N气氛与O/CO气氛下的焦炭燃烧反应,考虑了碳与O、CO、HO的反应以及CO与H的氧化反应,建立了考虑燃烧气氛、初温与焦炭表面燃烧温度关系的子模型。同时利用热力学软件将不同的表面温度与内在矿物的熔融特性建立关系,形成矿物熔融与温度的子模型。最终形成焦炭燃烧反应、焦炭表面燃烧温度、矿物熔融聚合、焦炭破碎之间的关系,构建出不同燃烧环境下的耦合矿物聚合与焦破碎机理的细颗粒物生成模型。研究结果显示:改进后的模型对于实验的拟合效果较好。模型中能够较好的预测焦炭颗粒在不同气氛下的颗粒表面燃烧温度。温度的变化会影响矿物的聚合过程,不同反应程度下较强的熔融聚合特性会使得产生的颗粒物质量分布峰值粒径更大。不同气氛下的颗粒物粒径分布曲线也会表现出较为显著的差异。随着CO浓度的提高,O浓度减少,碳与CO反应增加,焦炭表面燃烧温度下降,颗粒物质量粒径分布曲线峰值前移,PM生成量增多。在O/CO气氛下增加水蒸气浓度,CO、H在火焰锋面处与O进行氧化反应放出热量,焦炭表面燃烧温度升高,生成大粒径的颗粒物生成量随之增加,能有效控制细颗粒物的生成。

关键词：焦炭燃烧逾渗理论颗粒物生成内在矿物燃烧气氛颗粒表面温度