用TG_DTA法研究新型燃烧促进剂对煤燃烧性能的影响
煤粉氧化燃烧特性实验研究
2020.27科学技术创新[2]横田公男,村田泰,森鼻英征.Research on Pressure Hull for Deep Submergence Research Vehicles Made of Titanium Alloy [J].三菱重工技报，1986,23(4):58-62.[3]中国船级社.潜水系统和潜水器入级与建造规范[S].北京:人民交通出版社，1996.作者简介:兰四清（1966,3-），男，汉族，湖北南平人，本科，副教授；研究方向：力学与岩土工程。
通讯作者:许爱林（1999,5-），女，汉族，安徽滁州人，研究生在读，研究方向：深海油气井工程。
图5不同围壁厚度下耐压球壳开孔处最大应力和临界屈曲载荷图6不同围壁高度下耐压球壳开孔处最大应力和临界屈曲载荷煤粉氧化燃烧特性实验研究田水承1,2孟少聪1,2（1、西安科技大学安全科学与工程学院，陕西西安7100542、西部矿井开采及灾害防治教育部重点试验室，陕西西安710054）在我国，煤炭被广泛应用于发电、化工及冶金等领域。
为了实现高效及清洁的目标，经常会将煤炭破碎成小颗粒的粉尘甚至是超细煤粉[1]。
与原煤相比，煤粉具有更大的表面积和氧化活性，更易与氧气发生氧化放热反应[2]。
煤粉在氧化燃烧过程中会与氧气发生多种物化反应，主要包括物理化学吸附、化学反应、热解反应及剧烈的燃烧反应等[3]。
煤粉的自燃是一个逐步活化的自加速反应过程，随着反应温度的增加，煤粉与氧气的反应强度也会逐渐增强，在宏观上表现为煤粉质量的变化[4]。
煤粉的氧化燃烧过程中存在多个特征温度点，在这些温度点前后煤粉的氧化反应类型及强度均会发生显著变化[5]。
本文选取两种变质程度的煤粉作为研究对象，采用热重实验装置对样本进行测试。
基于TG/DTG 曲线的变化趋势，确定了煤粉氧化燃烧过程中的特征温度点，并根据这些特征温度点对煤粉的氧化燃烧过程进行了阶段划分。
研究结果可为煤粉自燃的防控工作提供一定的理论依据。
新型黑液水煤浆的燃烧特性及动力学分析
生 产作 出恰 当的评 价． 分 析 方 法 是 国 内外 研 究 煤 热
的燃 烧特 性最 常 用 的方 法之 一 ， 可 以利 用 差 热 热 它
天平 在 一定 的气 氛 和一 定 程 序 升 温 的条 件 下 ， 究 研 煤 的重 量 、 量等 随温 度变 化 的规律 （ 热 即燃烧 特性 曲 线 ） 从 而确定 出煤 的着 火 温 度 和燃 尽 温 度 等 ， 过 ， 通 这些 特 征数据 可 以确定 煤 样在 相 同情况 或 可 比条 件 下 的 燃 烧 性 能 ．２利 用 ＴＧ Ｄ — Ｌ ］ — ＴＧ ＤＴＡ（ 重一 分 热 微 热 重一 差热 ） 热分 析联 用 技术 直接 测 定煤 粉 及 其 在不 同的条件 下 制得 的 水 煤 浆 在 空 气 条 件 下 的 燃 烧 特
维普资讯
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煤
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２ 结果 与讨 论
２ １ 燃 烧特 性分 析 ． ２ １ １ 着火特性 ． ．
燃 尽特 性 ， 合考 虑 了燃 料 的着 火 和燃 烧 稳 定性 Ｃ综 等 因素 对燃 尽 的影 响 ， 越 大 ， Ｃ 值 燃尽 特 性 越好 ． 参 数定 义 如 下 ： ＴＧ 曲线 上 着 火 点 对应 的煤 样 失 重 将 量 与煤 中可燃质 含 量 的 比值 定义 为 初 始燃 尽 率 ｆ ； ｌ 将 煤样 燃 烧 失 重从 开 始 到燃 烧 ９ 可 燃 质 的 时 间 ８ 定义 为 Ｔ ； ０ 应 的煤 样 失 重 量 与 煤 中可 燃 质 含 ０Ｔ 对 量 的 比值 定义 为 总 燃 尽 率 厂 则 后 期 燃 尽 率 ｆ 一ｆ ， ２
大到 小顺序 为 ： 城 无烟 煤 （ ） 平顶 山烟 煤 （ Ｍ） 永城新 型 黑液 水煤 浆 （ 永 ＹＭ 、 Ｐ 、 ＹＭ— Ｗ Ｓ 和 平 顶 山 新 Ｃ ）
试验一煤燃烧特性的热重分析
实验一燃烧特性的热重分析一、实验目的1．了解热重分析仪的基本结构，掌握仪器操作；2．学会应用热重法分析煤/生物质的燃烧特性。
二、实验内容及要求1．熟悉热重分析工作原理；2．学会处理煤/生物质燃烧热失重曲线，求解典型燃烧特性参数，并分析燃烧特性。
三、实验步骤1．试样、气体准备，如预先干燥、磨制、筛分、称量试样等，罐装所需浓度和纯度的保护气体和反应气体。
检查仪器放置平稳、管路气密性及电源连接完好等。
2．开启系统：（1）打开恒温水浴槽（温度设定：22℃）；（2）接通气体（氮气流量：30ml/min；空气流量：100ml/min）；（3）待恒温水浴槽达到设定温度和气流稳定后，打开TGA 主机；（4）打开计算机进入Windows NT，双击“STARe”图标打开STARe软件。
3．根据软件建立试验方法，设置升温速率10℃~30℃/min、最大温度900℃，完毕后按提示放置样品，按提示开始、结束（重新开始）试验。
4．根据随机软件进行数据处理。
5．关闭系统：（1）须在TGA 主机的炉温低于300℃ 后关闭恒温水浴槽；（2）关闭TGA 主机；（3）关闭气体；（4）关闭计算机。
四、实验报告1．热重燃烧特性指标的含义和求解方法；2．热重燃烧条件下各燃烧特性参数代表的意义；3．求解煤/生物质燃烧特性参数；4．结合所得数据分析燃烧特性。
瑞士Mettler-Toledo公司的TGA/SDTA851e热分析系统图1、图2为热分析系统原理图。
该系统包括热重/差热同步分析仪，热重天平和高温恒温浴槽。
具体参数如下：型号：TGA/SDTA851e；温度范围：室温~1600℃；大测试炉：直径12mm，容积900μl；温度准确度：±0.25℃；温度重复性：±0.15℃；线性升温速率：0.01~100℃/min；SDTA分辨率：0.005℃。
图1中，天平和测试炉组成的测试单元是热重/差热同步分析的核心，采用平行支架微量/超微量天平，称量不受样品支架长度变化（如热胀冷缩效应）的影响；内置砝码全自动校准；称量部件处于恒温室内（22.0±0.1℃），不受环境因素的影响。
高钠煤水热脱钠处理及其对燃烧特性的影响
文章编号:0253⁃2409(2014)12⁃1416⁃07 收稿日期:2014⁃07⁃08;修回日期:2014⁃09⁃13㊂ 基金项目:浙江省钱江人才项目(2013R 10080);国家科技部国际科技合作项目(2013DFG 61490)㊂ 联系作者:王嘉瑞,Tel :0571⁃85246729,E⁃mail :jiarui⁃wang @ ㊂高钠煤水热脱钠处理及其对燃烧特性的影响赵 冰,王嘉瑞,陈凡敏,王小悦,李小江(华电电力科学研究院,浙江杭州 310030)摘 要:以五彩湾高钠煤为研究对象,根据煤中钠的赋存形态,分别研究了不同条件下水洗和水热处理两种方式对碱金属的脱除效果,同时考察了水热处理对煤燃烧特性的影响㊂结果表明,五彩湾煤中钠主要以水溶性钠盐存在;单纯水洗对Na 的脱除效果不理想,并且工艺耗时长㊁耗水量大;水热处理脱钠效率高,钠脱除率高达90.5%,处理后的煤灰中Na 2O 含量降至0.7%,属于低钠煤范围;水热处理后煤样的燃烧速率曲线移向低温区,燃烧特性优于原煤㊂关键词:高钠煤;赋存形态;脱钠;燃烧特性中图分类号:TQ 536.1 文献标识码:AHydrothermal treatment to remove sodium fromhigh sodium coal and its influence on combustion characteristicsZHAO Bing ,WANG Jia⁃rui ,CHEN Fan⁃min ,WANG Xiao⁃yue ,LI Xiao⁃jiang(Hua Dian Electric Power Research Institute ,Hangzhou 310030,China )Abstract :Considering the form of sodium existing in coal ,series of water washing and hydrothermal treatments were used to remove alkali metals from a high sodium coal from Wucaiwan.The variation of combustion characteristics of coal after pretreatment was investigated.The results show that the sodium in the coal mainly exists as water⁃soluble form.The Na removal ratio by water washing treatment does not reach the expectation with the characteristics of time consuming and high water consumption.The hydrothermal treatment is effective in sodium removal as high as 90.5%,and Na 2O content in the ash decreases to 0.7%which belongs to the scope of low sodium level in coal ash.The burning curves of coal samples after hydrothermal treatment move to the low temperature zone ,and the combustion characteristics is improved compared with raw coal.Key words :high sodium coal ;existing form ;sodium remove ;combustion characteristics 五彩湾煤矿位于中国新疆自治区准东地区,是准东煤田4大矿区之一㊂五彩湾矿区位于新疆昌吉州吉木萨尔县,属新疆准东煤田西部独立含煤盆地,含煤面积901.05km 2㊂含煤地层为侏罗系西山窑组㊂五彩湾煤是比较典型的低阶煤,具有准东地区煤种燃点低㊁燃尽率高㊁燃烧稳定性好㊁氮硫含量低的共同特点,是优良的动力用煤㊂然而,煤灰中钠㊁钙含量较高,尤其是煤灰中钠的含量(以Na 2O 计)高达5%以上,明显超过目前中国典型烟煤甚至是褐煤灰的含钠水平[1]㊂电厂锅炉燃用高钠煤炉膛燃烧器区容易出现水冷壁结焦,导致锅炉炉膛出口烟温升高,水平烟道受热面高温黏污,积灰严重,过再热器管壁超温爆管,严重时甚至不得不停炉清焦㊂目前,该煤种只能和煤灰中酸性金属含量高的其他煤种掺配用于电厂锅炉燃烧,严重限制了该煤种的大规模应用㊂目前,针对燃用高钠煤出现的上述问题,而提出和正在研究的技术方法主要有脱钠提质㊁固钠㊁添加高铝矿物质㊁与煤种相匹配的燃煤锅炉设计和改造等[2~4],但至今未能有效改善目前高钠煤的应用现状,暂不能实现现役锅炉纯烧该类煤种的目标㊂实验以五彩湾煤为研究对象,根据煤中钠的赋存形态,分别研究了不同条件下水洗和水热处理两种方式对碱金属的脱除效果,同时研究了水热处理对煤的燃烧特性的影响㊂该研究将为高钠煤的深加工提供技术参考,为大规模工业应用提供有效的路径㊂1 实验部分1.1 实验物料五彩湾(WCW )实验样品为粒径小于0.2mm 的煤样(电厂入炉煤粉粒径要求),粒径在0.02~0.075mm 的颗粒占88%以上㊂其工业分析和元素分析见表1,煤样500℃灰化的灰成分分析见表2㊂第42卷第12期2014年12月燃 料 化 学 学 报Journal of Fuel Chemistry and Technology Vol.42No.12Dec.2014表1 样品的工业分析与元素分析Table1 Proximate and ultimate analyses of sampleProximate analysis w d/%Ultimate analysis w d/% V FC A C H N S Qnet,ad/(MJ㊃kg-1)30.9364.984.0975.723.630.520.4615.5820.0 *by difference表2 煤灰灰成分分析Table2 Ash composition analysis of sampleElement P2O5Fe2O3MgO CaO TiO2Al2O3Na2O K2O w/%0.068.516.9530.840.326.356.550.301.2 煤中钠的赋存状态分析根据文献[5~7]报道的逐级萃取的方法对煤中钠的赋存状态进行分析,分别用水㊁0.1mol/L醋酸铵㊁0.1mol/L盐酸对煤进行逐级萃取㊂1.3 水洗处理实验称量约5g干燥煤样,与一定比例的超纯水混合均匀,在设定的温度下恒温搅拌2h后冷却,抽滤,收集得到的样品在105℃左右干燥后用于灰化和灰成分的测定㊂考察的水洗实验条件见表3㊂表3 水洗实验条件Table3 Operating conditions of washing experiments Temp.t/℃Water∶coal(mass ratio)Time t/h305∶12405∶12505∶12805∶125010∶125020∶125030∶121.4 水热处理实验水热处理实验在美国Parr公司生产的4570型反应釜中进行,反应釜容积为500mL,设计压力为5000psi,设计温度为500℃㊂控温仪表为Parr公司生产的4843型控温仪,控温精度±1℃,水热处理实验装置示意图见图1㊂将蒸馏水和20g原煤(≤0.2mm)按一定的质量比加入到高压釜中混匀,按力矩由小到大,对称拧紧螺栓,冲入一定压力的氮气检查气密性,不漏气则继续充放几次氮气以排净釜中的空气后维持设定的初压,然后以一定的升温速率加热至设定温度㊂达到设定的恒温时间后,停止加热,让高压釜在空气中自然冷却到室温,抽滤分离煤水混合物(釜内壁与热电偶外侧用棉花擦试干净),将煤样在真空80℃条件下干燥12h,计算样品回收率,干燥后的煤样用于灰化和灰成分的测定㊂通过单因素变量原则,分别考察温度㊁恒温时间和水煤质量比对五彩湾脱钠效果的影响,考察的实验条件见表4㊂图1 水热处理实验装置示意图Figure1 Schematic diagram of hydrothermal treatment表4 水热处理实验设定的工况条件Table4 Operating conditions ofhydrothermal treatment experimentsTemperaturet/℃Holding timet/minWater∶coal(mass ratio)120302∶1170302∶1220302∶1270302∶1300302∶122052∶1220152∶1220602∶1220902∶1220301∶1220303∶1220304∶1220305∶11.5 煤样的灰化为了预防煤样灰化过程中钠的挥发,实验借鉴7141第12期赵 冰等:高钠煤水热脱钠处理及其对燃烧特性的影响 文献中的方法[8],在低温500℃对煤样进行灰化处理㊂灰化方法为取1g 左右的煤样平铺在定制的刚玉坩埚(80mm ×55mm )上,在马弗炉中500℃恒温2h ,煤样能够完全氧化的同时避免剧烈燃烧的发生㊂1.6 燃烧特性分析采用Pyris 1热重分析仪在空气气氛下对煤样进行燃烧特性分析实验,样品量为3~5mg ,反应气流量为20mL /min ,升温速率20K /min ,温度30~1050℃㊂1.7 煤灰灰成分分析采用安东帕8XF 100型消解仪消解样品,取500℃灰化样品(20±5)mg ,加入5mL HNO 3和1mL HF ,1200W 功率下运行30min ,后加入15mL 4%的硼酸溶液络合溶液㊂采用Optima 8000电感耦合等离子发射光谱仪(ICP⁃OES )对消解溶液进行灰成分分析,等离子气流量为10L /min ,雾化气流量为0.7L /min ,辅助气流量为0.2L /min ,径向观测㊂2 结果与讨论2.1 五彩湾煤中碱金属的赋存形态五彩湾煤中碱金属与碱土金属的赋存状态分析结果见表5㊂由表5可知,碱金属Na 主要以水溶和醋酸铵溶形态存在,分别占67.3%和28.5%,共计95.8%㊂另有少量以酸不可溶的硅酸盐的形式存在㊂因此,煤中大部分的钠可采用水洗的方法脱除㊂而碱土金属Mg 和Ca 主要以醋酸铵可溶和盐酸可溶形态存在,水可溶的极少;另外,由于K 含量过低,故在此不做分析㊂表5 五彩湾煤中主要碱金属和碱土金属的赋存形态Table 5 Distribution of main AAEM *in WCW coalElement Content w /%water solubleNH 4AC solubleHCl solubleinsoluble Na 67.328.50.63.6Ca 2.016.076.55.5Mg3.930.754.710.7*:alkaline and alkaline earth metal2.2 不同条件下水洗处理对钠脱除效率的影响水洗温度对钠脱除率的影响见图2,由图2可知,在水煤质量比为5∶1,水洗时间2h 条件下,Na 的脱除率随水洗温度升高而提高㊂在30℃条件下可脱除50%以上的Na ,而温度提高到80℃,钠的脱除率也只有60.6%㊂图2 水洗温度对钠脱除率的影响Figure 2 Effect of washing temperature on sodium removal ratio 水煤质量比对钠脱除率的影响见图3㊂由图3可知,在恒定50℃水洗2h 条件下,随着水煤质量比的增加,Na 的脱除率增加,水煤质量比增加至30∶1时,Na 的脱除率达到65%以上㊂图3 水洗条件下水煤质量比对钠脱除率的影响Figure 3 Effect of water⁃coal mass ratio on sodium removal ratio by water washing treatment 从水洗结果看出,单纯水洗,需要耗费大量的水,且对碱金属Na 的脱除未达到理想效果(仅能脱除水溶形态Na ),经计算后发现水洗后五彩湾煤样灰成分中仍含有2%以上Na 2O ㊂水洗过程主要受水可溶的钠盐在煤的空隙结构中的传质和煤表面的钠向水中扩散两个过程控制,可以预见如果继续提8141 燃 料 化 学 学 报第42卷高温度,增加水煤质量比,甚至延长水洗时间,钠脱除率还将得到缓慢提高,但这将会进一步增加水耗和能耗,而且难以实现该煤种的锅炉纯烧,降低了工艺的实际工业应用价值㊂2.3 水热处理对钠脱除效率的影响从煤的水洗脱钠研究结果可以看出,提高水洗温度,钠脱除率还有进一步提高的空间㊂但是28.5%含量的醋酸铵溶形态的钠是与煤中官能团相连的,脱除这部分有机形态的Na ,只能通过煤分子结构上发生断键变化才能实现㊂Favas 等[9~11]釆用水热处理方法对褐煤进行改性时发现,水热处理的煤中的钠离子几乎全部析出到废水之中㊂因此,为了达到理想的脱钠效果,实验进一步研究了水热处理对钠脱除率的影响㊂不同水热处理温度对煤灰中主要元素的影响见图4,为了能较直观的与原煤作对比,水热处理的样品通过固体收率与灰产率统一换算为干燥原煤基准㊂由图4可知,原煤经水热处理后碱金属Na 含量显著降低,而其他元素的含量变化不明显㊂温度㊁恒温时间和水煤质量比对碱金属Na 脱除率的影响见图5㊁图6和图7㊂图4 不同水热处理温度对煤灰中主要元素的影响Figure 4 Elements content in the samplestreated under different temperatures 由图5可知,在恒定水煤质量比2∶1,水热恒温时间为30min 条件下,钠的脱除率随水热温度升高而显著增加,在温度为300℃时,钠的脱除率达到了90.5%,大部分醋酸铵溶形态的钠也得到了脱除㊂刘红缨等[12]在用水热法对褐煤进行改性时发现,随着水热温度的升高煤中的羧基含量逐渐降低,至300℃时羧基含量减少了60%㊂赵卫东等[13]认为,随着水热温度升高,活性较高的含氧官能团会不断分解释放出CO 2等小分子㊂这说明实验水热过程煤很可能发生了脱羧反应,一些有机形态的钠因此得以一同脱除㊂图5 温度对钠脱除率的影响Figure 5 Effect of temperature on sodium removalratio图6 恒温时间对钠脱除率的影响Figure 6 Effect of holing⁃time on sodium removalratio图7 水热条件下水煤质量比对钠脱除率的影响Figure 7 Effect of water⁃coal mass ratio on sodium removal ratio by hydrothermal treatment 由图6可知,在恒定水热温度为220℃,水煤质量比为2∶1条件下,钠的脱除率随恒温时间的延长而缓慢增加,至30min 后基本不再变化,说明30min 内钠在固相与液相之间已经达到了动态平衡㊂这也说明了只有升高温度才能促使煤中有机官能团的继9141第12期赵 冰等:高钠煤水热脱钠处理及其对燃烧特性的影响续断裂或分解,从而达到深度脱除有机形态钠的效果㊂由图7可知,在恒定水热温度为220℃,恒温时间为30min 条件下,随水煤质量比的提高,钠的脱除率呈增加趋势,但增加幅度小于温度的影响㊂水煤质量比由1∶1增加至5∶1,钠的脱除率由68.6%增加至84.7%㊂水量增加主要是通过降低液相中的Na 离子浓度,从而提高了煤与水相中钠的浓度梯度,促进煤中的钠离子向水中扩散与移动㊂上述结果表明,温度㊁恒温时间和水煤质量比对煤中Na 脱除率均有不同程度的影响,其中,受温度影响最为显著,水煤质量比次之,恒温时间超过30min 后,延长恒温时间对脱钠效果无明显提高㊂与单纯水洗相比,水热处理的高温高压的条件,促使高钠煤空隙结构中游离的钠和煤中有机结构分解释放出的钠转移至水相,从而明显降低了煤中的钠的含量㊂当温度达到300℃,煤中钠脱除率达90.5%㊂水热处理后煤灰灰成分分析见表6㊂由表6可知,煤灰成分中Na 2O 的含量可降至0.72%,达到中国动力煤对Na 2O 的含量要求[14]㊂表6 水热处理后煤灰灰成分分析Table 6 Ash composition analysis of the hydrothermal treated sampleTemperature t /℃Content w /%Na 2O CaOMgO K 2O Al 2O 3Fe 2O 3TiO 2P 2O 51202.6632.707.490.266.527.610.350.041702.6433.027.520.296.808.350.370.052202.0135.067.710.297.419.220.390.072701.2435.967.880.257.8710.240.420.073000.7235.017.570.197.549.610.360.072.4 水热处理对煤炭燃烧特性的影响原煤和不同水热温度处理后得到煤样的燃烧特性曲线见图8㊂由图8可知,水热处理后煤炭的燃烧特性曲线均移向低温区,最大燃烧速率比原煤均有不同程度的提高,但变化程度与水热处理温度之间没用直接的对应关系㊂图8 不同温度水热处理后煤样的燃烧速率曲线Figure 8 Combustion curves of samples under different hydrothermal treating temperature 为了更准确反映样品燃烧特性间的差异,采用着火点温度㊁燃尽温度㊁最大燃烧速率和最大燃烧速率点对应温度来表征[15],并通过燃烧指数S 综合反映煤样的着火和燃烧特性㊂实验通过TG⁃DTG 法确定煤的着火温度,即在DTGA 曲线上,过峰值点作垂线与TGA 曲线交于一点,过该点做TGA 曲线切线,该切线于失重开始时平行线的交点所对应的温度定义为着火温度㊂燃烧不断进行,DTG 曲线逐渐趋近于零值附近,过该点作垂线与TGA 曲线交于一点,该点对应温度定义为燃尽温度㊂过DTGA 曲线燃烧峰值点作垂线,与TGA 曲线交点横坐标为最大燃烧速率对应温度,竖坐标为最大燃烧速率点对应百分率㊂燃烧指数S 按下式计算[16]㊂S =W max ×W mean t 2i t h(1)式中,W max ㊁W mean 分别为最大燃烧速率和平均燃烧速率,%/min ;t i ㊁t h 分别为着火温度和燃尽温度,S 值越大,煤的燃烧特性越佳,详细燃烧特性参数见表7㊂由表7可知,水热处理温度升高,煤样的S 值逐渐增大,而处理温度达到300℃,S 值又明显降低㊂这可能与不同温度条件下脱除的钠的形态有关,较低温度下脱羧反应一般不发生,主要脱除的是无机钠盐,S 值增大说明这些无机钠盐的存在不利于煤炭的燃烧㊂这是因为煤炭在燃烧前期存在两个吸热反应,一是高含量的水溶性Na 由煤孔隙或表面挥发到气相中;二是水溶性Na 向酸溶和酸不溶形态转变[17~19]㊂伴随着煤中无机形态钠的脱除,该部分的吸热效应减小,进而使得煤的燃烧特性变佳;而温度300℃条件下,一部分对燃烧有催化作用[20]的活241 燃 料 化 学 学 报第42卷性有机钠也被一并脱除,导致煤的燃烧特性变差㊂另外,从表7可以看出,恒温时间和水煤质量比对S值影响不太明显,但与原煤相比,由于均脱除了大量的水溶性Na ,S 值均增大,燃烧特性均优于原煤㊂表7 不同水热处理条件得到煤样的燃烧特性参数Table 7 Combustion characteristic parameters of hydrothermal treated samplesEffect parameter Sample t i /℃t h /℃t max /℃W max /%S ×107Temperature t /℃raw coal397.9677.1500.89.45.05120⁃2⁃30*382.4627.0473.210.57.74170⁃2⁃30386.8653.2473.99.66.02220⁃2⁃30385.4621.0467.911.89.03270⁃2⁃30389.5637.7457.513.09.04300⁃2⁃30395.7640.2463.311.97.92Holding time t /min220⁃2⁃5390.1622.2469.111.98.67220⁃2⁃15390.6636.3464.711.47.67220⁃2⁃30385.4621.0467.911.89.03220⁃2⁃60387.8631.0465.411.28.03220⁃2⁃90386.5626.8467.411.48.39Water :coal (mass ratio )220⁃1⁃30389.8622.5458.712.39.03220⁃2⁃30385.4621.0467.911.89.03220⁃3⁃30394.3648.8467.510.26.40220⁃4⁃30390.6633.6464.110.97.60220⁃5⁃30387.1659.4463.310.26.25 t i :ignition temperature ;t h :burnout temperature ;t max :temperature at the maximum burning rate ;W max :maxmum burning rate*:temperature ⁃water /coal ⁃holding time3 结 论五彩湾煤中Na 主要以水溶性无机盐和醋酸铵溶有机形式存在于煤中,而Ca 和Mg 主要以水不可溶的物质形态存在㊂通过常压低温下水洗可以脱除煤中60%左右的钠,水洗处理后的煤中钠含量依然较高,不能满足动力用煤的要求㊂水洗脱钠耗水量大㊁耗时长,是一个受溶解扩散控制的物理过程㊂水热处理促使煤的空间结构在高温高压下发生变化,煤表面及空隙结构中游离的钠快速迁移至水相中㊂另外,在高温高压下发生的脱羧反应也进一步提高了钠的脱除率㊂当水热处理温度达到300℃,煤灰灰成分中钠的含量(以Na 2O 计)降至0.7%,属于低钠煤的范围㊂水热处理后煤样的燃烧特性与原煤有明显差异,燃烧曲线均移向低温区,根据燃烧特性评价指数S 值判断,燃烧特性均优于原煤㊂这与煤中不同形态的Na 对燃烧反应的影响有关,水溶性无机钠不利于煤的燃烧,而有机钠对燃烧有促进作用㊂致 谢:感谢中国矿业大学(北京)王永刚教授课题组在实验中提供的帮助!参考文献[1] 杨忠灿,刘家利,何红光.新疆准东煤特性研究及其锅炉选型[J ].热力发电,2010,39(8):38⁃40.(YANG Zhong⁃can ,LIU 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Hui⁃xing.Study of occurrence mode of sodium effect on the submicron ash paticle formtion during coal combustion[J].Journal of Engineering Thermophysics,2009,30(9):1589⁃1592.) 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煤矸石燃烧过程中的动力学特性研究
煤矸石燃烧过程中的动力学特性研究
张全国;马孝琴
【期刊名称】《农业工程学报》
【年(卷),期】1997(013)002
【摘要】采用非重温热重分析法研究煤矸石燃烧动力学过程，通过热重（ＴＧ），差热（ＤＴＡ），微商热重（ＤＴＧ）实验，提出了煤矸石挥发分析出过程的特性参数和反应动力学方程，测算了反映煤矸石燃烧放热特性的差热峤面积指标，并分析探讨了氯化钠等碱金属化合物对煤矸石燃烧动力学过程的影响规律。
【总页数】5页(P155-159)
【作者】张全国;马孝琴
【作者单位】河南农业大学;河南农业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TD849.5
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贤贤
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基于TG-FTIR研究O2／CO2气氛下烟煤的燃烧特性
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第３ ７卷 第 ６期
２０ ０ ７年 １ １月
东 南 大 学 学 报 （自然科 学版 ）
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液态煤炭助燃剂及其燃烧动力学研究
液态煤炭助燃剂及其燃烧动力学研究
王艳艳;严生
【期刊名称】《煤炭科学技术》
【年(卷),期】2010(038)003
【摘要】为提高煤的燃烧效率,以分散剂、氧化剂、渗透剂等高分子材料及纳米材料作原料,通过高速剪切、分散、乳化制得4种不同型号的液态煤炭助燃剂,并使用热重分析仪研究其燃烧动力学,测定其助燃效果.试验结果表明:液态煤炭助燃剂对煤粉有较好的助燃效果,其中4号助燃剂的助燃效果最佳.热重试验结果表明,添加4号助燃剂的煤粉在温度升至600℃时,燃烧失重率比原煤粉增加了16.01%;DTG峰值温度降低35℃,着火点温度降低25℃;煤粉表观活化能降低43.74 kJ/mol,反应级数降低1.247 4.
【总页数】4页(P113-115,119)
【作者】王艳艳;严生
【作者单位】南京工业大学,材料科学与工程学院,江苏,南京,210009;南京工业大学,材料科学与工程学院,江苏,南京,210009
【正文语种】中文
【中图分类】TQ534
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不同变质程度煤燃烧反应性及FTIR分析其热解过程结构变化
不同变质程度煤燃烧反应性及FTIR分析其热解过程结构变化李娜;刘全生;甄明;赵斌;冯伟;宋银敏;智科端;何润霞【摘要】利用TG/DTA 6300的热重分析仪对胜利褐煤(SL)、神华烟煤(SH)与塔旺陶勒盖无烟煤(TT)三种不同变质程度的原煤进行空气气氛下燃烧反应；通过FTIR(傅里叶变换红外光谱)分析了三种煤样及不同终温下固定床热解半焦的官能团组成；运用数学高斯函数对 FTIR曲线重叠吸收峰进行分峰拟合,利用拟合峰面积计算 FTIR的芳香度指数(R)、芳香结构稠合指数(D)及有机成熟度指数(C)结构参数。
结果表明：SL, SH 与TT煤着火温度分别为299.3,408.2及441.0℃；最大失重速率峰温度分别为348.6,480.5及507.0℃,即随煤样变质程度的不同,着火点和最大失重速率温度都不同程度提高。
煤中官能团结构较复杂,不同变质程度的煤样的红外光谱曲线中均可以观察到羟基(—OH)；脂肪烃(—CH2,—CH3)；芳环(C—C)；含氧官能团(C—O, C—O)等主要官能团的振动吸收峰。
随着热解炼焦温度的升高,三种煤样中脂肪烃类(—CH2—,—CH3)红外振动吸收峰均逐渐减小；炼焦后 C—O 在1700 cm-1伸缩振动峰在炼焦温度到达550℃时基本消失；SL原煤样在1000~1800 cm-1含氧官能团吸收峰区域红外曲线更为复杂,随炼焦温度升高较之其他煤样变化最为显著；而 SH 及TT煤芳环 C—C 吸收峰在温变过程中峰位及峰强度均无显著变化。
通过R,D及C值随热解终温的变化曲线,三种变质程度煤在热解反应过程中主体官能团变化趋势存在差异。
%The combustion reaction of raw coals in the air was analyzed withThermal Gravimetric Analyzer 6300 and FTIR (Fourier Transform infrared spectroscopy).The raw coals came from three different sources which were SL lignite,SH bitumite and TT anthracite.The chars were prepared by fixed bed pyrolysis equipment in different reaction temperature.The overlapping peaks were fitted intosome sub-peaks by Gaussian function.The aromatic index (R),aromatic structure fused index (D)and organic maturity index (C)were calculated through sub-peaks areas.It showed that three kinds of ignition temperature of SL, SH and TT were 299.3,408.2 and 441.0 ℃ respectively.The peak temperature of maximum weight loss rate were 348.6, 480.5 and 507.0 ℃ respectively.With the increase of coal rank,both ignition temperature and peak temperature of maximum weight loss rate increased in some degree.The result showed that coal structure was very complex.Vibration absorption peaks of hydroxyl (—OH ), aliphatic hydrocarbons (—CH2 ,—CH3 ), aromatic (C—C), oxygen-containing functional group (C—O, C—O)and other major functional groups could be observed in the infrared spectral curves of all samples.With the in-crease of pyrolysis temperature,infrared vibration absorption peaks of aliphatic hydrocarbons (—CH2—,—CH3 )were gradual-ly decreased.the stretching vibration peak of C—O which was at 1 700 cm-1 almost disappeared after coked at 550 ℃.SL samples’absorption peak area infrared curve of oxygen functional groups at 1 000~1 800 cm-1 was more complex.With the in-crease of coking temperature they changed more significantly compared with others.While peak position and peak intensity for aromatic C—C absorption peaks of SH and TT did not change apparently when temperature was changing.Variation trends of main functional groups among three ranks of coals were obviously different with changes of R,D and C values.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2016(036)009【总页数】6页(P2760-2765)【关键词】煤;变质程度;燃烧性能;FTIR【作者】李娜;刘全生;甄明;赵斌;冯伟;宋银敏;智科端;何润霞【作者单位】内蒙古工业大学化工学院，内蒙古工业催化重点实验室，内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学化工学院，内蒙古工业催化重点实验室，内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古金达威药业有限公司，内蒙古呼和浩特 010200;内蒙古工业大学化工学院，内蒙古工业催化重点实验室，内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学化工学院，内蒙古工业催化重点实验室，内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学化工学院，内蒙古工业催化重点实验室，内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学化工学院，内蒙古工业催化重点实验室，内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学化工学院，内蒙古工业催化重点实验室，内蒙古呼和浩特 010051【正文语种】中文【中图分类】O657.3煤是一种结构复杂、非均相的固体燃料。