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O/CO条件下煤半焦-生物质的混燃特性及动力学分析

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煤炭转化 2024年

作者：张锦萍陈磊王长安车得福西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学化学工程与技术学院

通过热重分析和正交实验研究了煤半焦与生物质混燃的燃烧特性、交互作用及反应动力学，结果表明：O2/N2气氛下掺混生物质可改善半焦的着火燃尽特性，O2/CO2气氛下掺混生物质可改善半焦的着火特性，但会延迟半焦的燃尽。半焦和生物质在... 详细信息

通过热重分析和正交实验研究了煤半焦与生物质混燃的燃烧特性、交互作用及反应动力学，结果表明：O2/N2气氛下掺混生物质可改善半焦的着火燃尽特性，O2/CO2气氛下掺混生物质可改善半焦的着火特性，但会延迟半焦的燃尽。半焦和生物质在主燃区存在明显的交互作用，该作用显著提高了混燃反应性和燃烧强度，降低了着火活化能。生物质掺混比增大，燃烧特性指数提高，混合燃料低温区的活化能E1和高温区的活化能E2均逐渐降低；掺混生物质为松木时，混燃特性最好，稻壳次之，核桃壳再次之。较O2/N2气氛，O2/CO2气氛下的综合燃烧特性指数降低，E1和E2都提高，提高O2/CO2气氛中的O2浓度可小幅改善燃烧特性。燃烧气氛对燃烧特性和活化能的影响最显著，掺混比次之，掺混生物质的种类影响最小，但若只考虑O2/CO2气氛的O2浓度变化，燃烧气氛对混燃特性的影响很小。

关键词：半焦生物质混燃 O /CO 燃烧交互作用

O_(2)/N_(2)和O_(2)/CO_(2)气氛下煤半焦-生物质的混燃特性及影响因素

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节能技术 2024年第1期42卷 3-12页

作者：张锦萍陈磊沈靖淳徐鲁橹杜勇博车得福西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049 西安交通大学化学工程与技术学院陕西西安710049

为掌握煤半焦与生物质在O_(2)/N_(2)和O_(2)/CO_(2)条件下的混燃特性及其影响因素,采用全自动物理化学吸附仪获得了煤半焦-生物质混合燃料的孔隙结构,采用热重实验分析了两种燃料的混燃特性和反应动力学,通过多元线性回归法研究了燃料... 详细信息

为掌握煤半焦与生物质在O_(2)/N_(2)和O_(2)/CO_(2)条件下的混燃特性及其影响因素,采用全自动物理化学吸附仪获得了煤半焦-生物质混合燃料的孔隙结构,采用热重实验分析了两种燃料的混燃特性和反应动力学,通过多元线性回归法研究了燃料比、比表面积与混燃特性参数之间的关系。结果表明,O_(2)/N_(2)气氛下,掺混生物质可改善煤半焦的着火、燃尽及综合燃烧特性;O_(2)/CO_(2)气氛下,掺混生物质能改善煤半焦的着火特性,但会延迟其燃尽。混燃的活化能在低温区和高温区有显著差异,生物质掺混比增大,两个温区的活化能都降低;两种气氛下,低温区的活化能相近,但O_(2)/CO_(2)气氛下高温区的活化能显著高于O_(2)/N_(2)气氛下的。O_(2)/N_(2)气氛下孔隙结构对燃烧特性的影响更显著,而O_(2)/CO_(2)气氛下燃料比对燃烧特性的作用更显著。

关键词：煤半焦生物质混燃 O_(2)/CO_(2)气氛孔隙结构

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生物质与烟煤混燃过程灰分的烧结特性研究

绿色矿冶 2024年第3期40卷 76-82页

作者：李志坤姚锡文许开立王轶寒康子健安郅行东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

生物质与煤的成分十分复杂,这些成分共同决定了生物质与煤混合热转化过程灰样的烧结或结渣特性,这对生物质与煤混合热转化技术的应用和推广具有重要影响。本文以典型的生物质秸秆和烟煤为原料,深入研究不同掺混比例以及灼烧温度和灼烧... 详细信息

生物质与煤的成分十分复杂,这些成分共同决定了生物质与煤混合热转化过程灰样的烧结或结渣特性,这对生物质与煤混合热转化技术的应用和推广具有重要影响。本文以典型的生物质秸秆和烟煤为原料,深入研究不同掺混比例以及灼烧温度和灼烧时间对生物质与煤混燃灰烧结特性的影响。研究结果表明:玉米秸秆与神木烟煤混燃过程中玉米秸秆的掺混比例越大,脱灰效应越明显。水稻秸秆与烟煤混燃后灰分含量要高于玉米秸秆与烟煤混燃后的灰分含量,这主要是由两种秸秆生物质的化学组分和结构不同所致。在相同的灼烧温度和掺混比例下,灼烧时间对灰分含量的影响不明显。随着灼烧温度的增加,玉米秸秆与烟煤混合热转化得到的灰样的灰分含量越低,脱灰效应越明显。当玉米秸秆的掺混比例由25%升至75%时,灰样形貌由原来的无规则形状或蜂窝状结构转变成明显的熔融粘结现象。灼烧温度升高,混燃灰样的结渣趋势增强,而灼烧时间对灰样微观形貌的影响较小。

关键词：玉米秸秆水稻秸秆生物质烟煤混燃烧结特性

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陈腐垃圾掺烧对垃圾炉焚烧特性的影响

化工进展 2024年

作者：曾武清王予卜庆国马硕白东明张宗建张鹏马丹丹王圣博王润其武丽雯刘晨马洪亭天津大学环境科学与工程学院中节能(北京)节能环保工程有限公司

为研究陈腐垃圾掺烧对焚烧炉焚烧特性的影响，以四川省资阳市某垃圾焚烧厂375t/d机械炉排焚烧炉为研究对象，在生活垃圾热值为7315kJ/kg的基础上，利用FLUENT与FLIC软件模拟分析了不同陈腐垃圾的掺混比和热值条件下垃圾焚烧炉的焚烧特... 详细信息

为研究陈腐垃圾掺烧对焚烧炉焚烧特性的影响，以四川省资阳市某垃圾焚烧厂375t/d机械炉排焚烧炉为研究对象，在生活垃圾热值为7315kJ/kg的基础上，利用FLUENT与FLIC软件模拟分析了不同陈腐垃圾的掺混比和热值条件下垃圾焚烧炉的焚烧特性并进行了现场测试。结果表明：当陈腐垃圾掺混比在0%～30%范围内变化时，随着陈腐垃圾掺混比的增加，焚烧炉出口O2质量分数增加，不同高度截面的烟气温度降低，垃圾床层表面水分蒸发、挥发份热解和固定碳燃烧速率分别下降了19kg/(m2·h)、29kg/(m2·h)和25kg/(m2·h)，垃圾焚烧结束位置滞后了0.69m。当陈腐垃圾热值在2110～5156kJ/kg范围内变化时，随着陈腐垃圾热值的增加，焚烧炉出口O2质量分数减少，不同高度截面的烟气温度升高，床层表面水分蒸发、挥发份热解和固定碳燃烧速率分别提高了14kg/(m2·h)、14kg/(m2·h)和11kg/(m2·h)，垃圾焚烧结束位置提前了0.85m。在满足焚烧温度大于1123K及焚烧炉热值设计的前提下，掺混垃圾的热值应控制在6849～8374kJ/kg范围内。模拟结果可为实际工程中掺烧陈腐垃圾提供解决方案。

关键词：混燃陈腐垃圾计算流体力学两相流反应动力学

城市污泥和煤泥混燃过程中交互作用的影响及机理

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第10期53卷 4174-4184页

作者：王彦霖贾里王碧茹张柳向军金燕太原理工大学大学电气与动力工程学院山西太原030024 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074

为了明确污泥(sewage sludge,SS)和煤泥(coal slime,CS)在混燃过程中的交互作用并区分催化机制和非催化机制对交互作用的贡献,在获得燃料基本特性的基础上,利用热重分析仪研究不同污泥(原污泥、酸洗污泥、脱挥发分污泥)和煤泥的混燃特性... 详细信息

为了明确污泥(sewage sludge,SS)和煤泥(coal slime,CS)在混燃过程中的交互作用并区分催化机制和非催化机制对交互作用的贡献,在获得燃料基本特性的基础上,利用热重分析仪研究不同污泥(原污泥、酸洗污泥、脱挥发分污泥)和煤泥的混燃特性,分析交互作用的影响及机理,并采用Coats-Redfern积分法研究燃烧动力学特征。研究结果表明:在混燃过程中,污泥可以提高共混物的着火性能,煤泥则可提高共混物的高温反应性;混燃过程中出现明显的交互现象,可归因于非催化和催化机制的共同作用,其中,非催化作用主要发生在挥发分析出阶段,对燃烧有抑制作用,协同指数为−0.24~−0.01。催化作用主要发生在固定碳燃烧阶段,可有效促进燃烧,协同指数为0.1~0.44。对于整个燃烧过程来说,污泥和煤泥具有协同作用,且脱挥发分可使协同作用增强;SS和CS的活化能分别为37.33~42.35 kJ/mol和80.77 kJ/mol,混燃时SS可降低共混物的表观活化能,同时协同作用使共混物的表观活化能低于其理论值。

关键词：污泥煤泥混燃交互作用燃烧动力学

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富氧下半焦/秸秆混燃交互作用实验研究

燃烧科学与技术 2022年第3期28卷 247-253页

作者：马仑陈鑫科方庆艳夏季张成陈刚华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074 武汉华中思能科技有限公司武汉430073

本文对富氧下半焦和秸秆混燃交互作用开展了实验研究,结果表明,掺混秸秆对挥发分混燃阶段交互作用影响相对较弱,对固定碳混燃阶段交互作用影响显著,提高掺混比例会增强固定碳混燃阶段交互作用.与线性计算曲线相比,在O_(2)/N_(2)气氛下... 详细信息

本文对富氧下半焦和秸秆混燃交互作用开展了实验研究,结果表明,掺混秸秆对挥发分混燃阶段交互作用影响相对较弱,对固定碳混燃阶段交互作用影响显著,提高掺混比例会增强固定碳混燃阶段交互作用.与线性计算曲线相比,在O_(2)/N_(2)气氛下挥发分混燃阶段实验反应速率曲线有所提前,而在O_(2)/CO_(2)气氛下滞后;两种气氛下固定碳混燃阶段实验反应速率曲线都明显提前.O_(2)/CO_(2)气氛下增加氧体积分数或提高制焦温度都会轻微增强挥发分混燃阶段交互作用、显著减弱固定碳混燃阶段交互作用.

关键词：富氧气氛半焦生物质混燃燃烧交互作用

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煤与生物质混燃动力学分析及协同效应

洁净煤技术 2023年第S2期29卷 196-205页

作者：罗睿王智微陈华冬裴继兴符亮莫诗西安热工研究院有限公司陕西西安710054 华能海南发电股份有限公司海口电厂海南澄迈571923

我国煤种类别繁多,考虑到燃料成本控制及锅炉机组灵活性,生物质作为可再生资源可与煤掺烧解决或缓解上述问题。通过对不同类型煤质和典型生物质的热重动力学试验,讨论燃料的纯燃与混燃的反应动力学特征区别,分阶段选取合适的动力学模型... 详细信息

我国煤种类别繁多,考虑到燃料成本控制及锅炉机组灵活性,生物质作为可再生资源可与煤掺烧解决或缓解上述问题。通过对不同类型煤质和典型生物质的热重动力学试验,讨论燃料的纯燃与混燃的反应动力学特征区别,分阶段选取合适的动力学模型并计算活化能参数,从热重过程曲线和活化能研究煤与生物质掺烧的协同效应,并讨论了掺混比、氧浓度、加热速率对协同作用的影响。研究发现,混燃过程的3个阶段可分别用一级化学反应、三级化学反应和三维扩散控制方程描述,生物质与优质烟煤掺烧协同作用体现在混燃燃尽阶段。协同作用使该阶段燃烧强度下降,燃尽时间延迟。掺混比和氧浓度对煤掺烧生物质的协同效应影响较大,加热速率影响较小。

关键词：煤生物质混燃动力学分析协同效应活化能

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燃煤循环流化床锅炉混燃污泥研究与应用进展

热力发电 2023年第9期52卷 11-20页

作者：姜华伟袁淼袁野杨海瑞李延辉青岛大学机电工程学院山东青岛266071 清华大学能源与动力工程系北京100084

燃煤循环流化床(CFB)锅炉对污泥进行混燃是一种有效处置污水污泥的方法。在适当的污泥掺烧比例下,污泥与煤混燃不会对电厂生产造成显著不利影响,并且可以使污泥的热值得到合理利用。综述了燃煤CFB锅炉混燃污泥的研究与应用进展,包括煤... 详细信息

燃煤循环流化床(CFB)锅炉对污泥进行混燃是一种有效处置污水污泥的方法。在适当的污泥掺烧比例下,污泥与煤混燃不会对电厂生产造成显著不利影响,并且可以使污泥的热值得到合理利用。综述了燃煤CFB锅炉混燃污泥的研究与应用进展,包括煤与污泥混燃过程中污染物的排放和控制、锅炉可靠运行的掺烧比例和污泥干化等情况。分析了混燃湿污泥所带来的运行问题,介绍了采用水煤浆悬浮燃烧技术及富氧燃烧技术对污泥进行处置和利用的情况。指出结合先进烟气净化技术的污泥干化与焚烧综合利用是目前燃煤CFB锅炉混燃污泥应用的较为成熟的工艺之一,在对多种污染物进行有效控制的同时,可以避免污泥贮存、干燥、输送过程中产生臭气对环境的影响。相关调查和分析结论可为燃煤CFB锅炉混燃污泥的设计和安全运行提供参考和依据。

关键词：循环流化床锅炉燃煤污泥混燃污染物排放

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链霉素菌渣与煤混燃特性及数值模拟研究

链霉素菌渣与煤混燃特性及数值模拟研究

作者：李辰旭华中科技大学

学位级别：硕士

中国在抗生素产业蓬勃发展的同时也面临着日益严峻的抗生素菌渣处理挑战。在燃煤电站中应用菌渣和煤混燃的技术既可以实现菌渣的资源化与无害化利用又可以减少煤炭资源的消耗,但目前相关研究还较为匮乏。本文选取产量大、有代表性的链... 详细信息

中国在抗生素产业蓬勃发展的同时也面临着日益严峻的抗生素菌渣处理挑战。在燃煤电站中应用菌渣和煤混燃的技术既可以实现菌渣的资源化与无害化利用又可以减少煤炭资源的消耗,但目前相关研究还较为匮乏。本文选取产量大、有代表性的链霉素菌渣作为主要研究对象,通过热重与固定床实验分析了样品的热解、燃烧以及氮氧化物排放等特性,并开展了330MW四角切圆锅炉的混燃数值模拟研究,考察了菌渣和煤混燃的低氮燃烧特性。首先在热重上研究了链霉素菌渣与煤的热解、燃烧特性,并计算了其动力学参数。随后在固定床管式炉中考察了菌渣在300-700°C时的热解产物特征及含氮组分的转化特性。结果表明,其热解过程分受热脱水、挥发分析出和高温炭化三个阶段,挥发分析出阶段失重占比超过80%,平均活化能为314.62 k J/mol。菌渣着火温度低、可燃温度范围广,混燃后可以有效降低活化能并促进煤粉燃烧。菌渣中氮主要以蛋白质及其水解产物的形式存在,提高热解温度能促进固相氮向液相和气相转化。其次对330MW四角切圆锅炉的原始工况进行了模拟验证,并根据实验、动力学数据和初步混燃方案对模型改造并进行数值模拟。结果表明,改造后浓淡分离效果被弱化,NO含量明显增加。混燃比为10%时,炉膛出口NO含量达到1240 mg/Nm。最后,为解决改造后氮氧化物排放过高的问题,改变了喷口布置方式、过量空气系数、菌渣喷口的空气系数以及燃尽风的比例以研究其效果。结果表明,从F层喷口喷入菌渣对煤粉燃烧影响最小,对NO控制效果也最佳,其炉膛出口NO含量为569mg/Nm。降低过量空气系数会提高燃尽区的温度,减少NO含量。过高或过低的燃尽风比例都不利于燃烧,当燃尽风比例为21%时既能保证菌渣和煤粉得到足够的氧气又可以提升浓淡分离技术的效果,最终炉膛出口NO含量为555 mg/Nm。

关键词：链霉素菌渣煤混燃动力学氮氧化物数值模拟切圆锅炉