分解炉内贫氧高CO_2燃烧条件下挥发分NO生成机理

基于GRI3.0详细动力学反应机理数据库,采用生成速率分析方法,从化学反应动力学角度分析水泥分解炉内煤粉挥发分贫氧燃烧时低温、高浓度CO2条件下挥发分NO生成机理及挥发分中HCN转化生成NO的主要转化路径.分析结果表明,煤粉在过量空气系数为0.8的贫氧燃烧条件下,分解炉内高浓度CO2气氛会促进NO生成,增大NO的排放浓度;850～950℃温度范围内,CO2体积分数为0%～35%条件下挥发分NO生成的主要机理反应式为N+O2?NO+O、HNO+H?H2+NO和N+CO2?NO+CO;高体积分数CO2通过推进反应HNO+H?H2+NO和N+CO2?NO+CO促进NO生成;其中HNO是NO生成过程中最重要的活性含氮中间产物,对NO生成起主要的贡献作用;HCN氧化生成NO的主要反应路径为HCN先转化生成NHi,再进一步转化生成HNO活性含氮中间体,最终生成NO.

花生秸秆热解挥发分在HZSM-5负载Ga催化剂上的裂解特性

生物质热解能够将木质纤维素类生物质转化为生物油,但粗油含氧量高、热值低。利用负载Ga的HZSM-5催化剂对生物质热解挥发分进行催化裂解,可以促进生物油的选择性脱氧和芳构化,实现生物油提质。分别采用离子交换法和水热法制备了两种负载Ga的HZSM-5催化剂(Ga-H5-E和Ga-H5-H),采用两段式固定床反应器进行了花生秸秆热解在线联合热解挥发分催化裂解实验。花生秸秆在反应器下段以10℃/min的加热速率从室温升温至700℃,其间逸出的挥发分通过保持在600℃的上段催化剂层进行催化裂解。结果表明,相比无负载的HZSM-5,Ga-H5-E和Ga-H5-H使BTX(苯、甲苯和二甲苯)产率分别提高了77%和93%,其中甲苯和二甲苯的增加尤为明显。采用热重分析仪、电感耦合等离子发射光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱仪、比表面积分析仪和化学吸附仪等对催化剂进行了表征分析。结果表明,两种Ga负载催化剂的积炭产率显著低于原催化剂(HZSM-5);Ga负载使催化剂强酸位显著增多,有利于增加脱氧反应的催化活性中心;相比于Ga-H5-E,Ga-H5-H含有容积较大的介孔和较小的平均孔径,而且更多Ga浸入了颗粒内部,这些差异可能促进乙烯和丙烯在介孔内发生芳香化反应,从而提高了单环芳香烃产量。

低阶煤热解挥发分热催化重整研究进展

低阶煤清洁高效利用是我国的重大战略需求之一。在煤热转化技术中,煤热解挥发分催化重整可将复杂热解产品定向轻质化制备化学品,具有广泛应用前景。改变工艺条件是提高热解转化率和产品收率的重要手段,优化反应器设计以及开发高活性和稳定性催化剂是该技术发展的重要方向。本文首先介绍了低阶煤及其挥发分的催化重整方式,在此基础上综述了温度、气氛、停留时间等反应条件的影响以及固定床和流化床反应器应用的策略和挑战,然后对金属类、炭基和沸石类催化剂的后处理及原位控制等改性方法与作用原理进行了分析,阐述了热解挥发分的催化裂解机理。此外,指出了煤热解挥发分催化重整技术在工业化生产中的瓶颈,明确了挥发分中低碳烃类与大分子化合物的催化转化路径对煤热解过程中二次反应定向调控的关键作用,深入探究了催化剂中酸催化质子化作用对催化剂失活机制的影响。

基于PLIF检测的生物质挥发分燃烧多环芳烃生成特性

针对生物质挥发分燃烧过程,采用平面激光诱导荧光技术对火焰中1~2环、3~5环多环芳烃(PAHs)的二维分布进行了研究,分析对比了升温速率(1 000 K/min和1 500 K/min)、O_(2)体积分数(21%~50%)等关键因素对木屑、核桃壳颗粒挥发分燃烧过程中PAHs生成与转化特性的影响.结果表明:提高升温速率,生物质挥发分燃烧过程中1~2环和3~5环PAHs信号强度峰值显著增加,同时升温速率提高促进了1~2环和3~5环PAHs向小分子碳氢化合物转化;1~2环和3~5环PAHs信号强度峰值随O_(2)体积分数提高而增加,这是由于增加的O_(2)体积分数促进了PAHs的释放.但是由于O_(2)体积分数的提高同样增加了OH自由基浓度,导致PAHs消耗加快,使得1~2环和3~5环PAHs信号强度持续时间随O_(2)体积分数提高先增加后减少.木屑和核桃壳颗粒挥发分燃烧过程中生成的3~5环PAHs信号强度峰值和信号强度持续时间较为一致,但木屑颗粒生成的1~2环PAHs信号强度峰值更高,这可能是由于木屑颗粒脂肪烃和芳香环含量更高,同时燃烧过程中生成的OH自由基较多,有利于多环PAHs向1~2环PAHs的转化.

CaO调质污泥热解半焦催化重整挥发分过程的热力学研究

通过热解制取富氢合成气是实现污泥高值资源化利用的重要手段,采用CaO调质的污泥热解半焦对污泥热解挥发分进行重整,可进一步提升合成气及氢气产率。本文基于吉布斯自由能最小化原理,模拟了重整过程中挥发分与污泥半焦的氧化还原行为,分别考察了温度与CaO添加量对合成气组分以及污泥热解半焦中铁、钙化合物赋存形态的影响。研究结果表明,未经调质的污泥热解半焦中存在一定的Fe-S化合物和较低价态的铁氧化物,由于Ca较强的固硫固磷作用和Ca/Fe之间的金属协同效应。加入CaO调质可以促进半焦中铁元素向高价态铁氧化物的转化,从而提升热解半焦的催化活性。调质半焦在700℃至900℃可以有效地实现挥发分的重整,使合成气中H2和CO的组分含量达到近90%,从而得到高品质的合成气。

基于煤层挥发分的狐偃山岩体隐伏形态特征研究

为了寻找狐偃山岩体隐伏形态特征,基于侵入岩体侧畔煤层挥发分的空间变化特征,刻画侵入岩体在煤系地层中的隐伏形态特征机理;依据西山煤田狐偃山岩体附近469组煤层挥发分数据及前人研究结果,通过制作研究区内02^(#)、2^(#)、6^(#)、8^(#)、9^(#)煤层挥发分等值线图、垂直挥发分变化方向剖面图,研究了煤层挥发分与侵入岩体距离关系。结果表明:狐偃山侵入岩体侧畔依次出现接触变质带、恒温变质带、耗散变质带及正常煤带,岩体影响带宽度在7 km左右,其中接触变质带的宽度在1 km以内,恒温变质带宽度在4~5 km范围内,耗散变质带宽度在2~4 km范围内;狐偃山侵入体在煤系中的隐伏形态为一大型岩体,其中9^(#)煤层下伏有多个小型岩株,煤层自上而下遭受岩体烘烤影响的程度逐渐增大。

高挥发分气煤在配煤炼焦中的应用探究

为扩展炼焦用煤资源范围,合理高效利用不同类型煤炭资源,开发新的可用于炼焦生产的煤炭资源,以山西焦化股份有限公司炼焦生产配煤方案为基础,选取一种高黏结性、高流动度、高挥发分的气煤,分析其与基础配煤中气煤、中黏煤的煤质特性差异,通过40 kg焦炉炼焦试验,考察了高挥发分气煤对配煤焦炭质量的影响。结果表明:高挥发分气煤以适宜比例替代配煤中部分气煤或中黏煤,配煤焦炭质量明显高于基础焦炭,且配煤成本降低。

基于THz-TDS技术定量分析煤炭中的灰分和挥发分

为提高煤炭中灰分、挥发分定量分析的效率,减少污染,提出一种基于太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术的煤炭灰分、挥发分定量分析方法。研究煤炭太赫兹吸收特性与灰分的关系,结果表明,煤炭的太赫兹有效频谱范围为0.2~2.2 THz,在0.2~2.2 THz没有明显的吸收峰,灰分含量是影响太赫兹波段吸收特性的主要因素;对比预处理方法、支持向量机(SVM)模型和偏最小二乘(PLS)模型对预测效果的影响,采用样品数的3/4建立模型,其余1/4作为外部验证集进行验证,结果表明,Savitzky-Golay平滑和移动窗口平均(MAF)平滑对外部验证集的预测效果没有提升;SVM模型对灰分、挥发分的预测效果优于PLS模型。灰分、挥发分的SVM模型的外部验证集的相关系数(Rp)分别为0.933、0.724;预测均方根误差(RMSEP)分别为3.223、5.772。太赫兹技术结合SVM算法对煤炭灰分、挥发分进行预测,可将分析时间缩短至10 min内,提升分析效率。

煤液化沥青聚合中挥发分的形成及其对于中间相沥青特性的影响研究

以廉价的煤液化沥青为原料可制备低成本高性能中间相沥青基炭材料,反应过程中挥发分的形成对于中间相沥青的软化点、中间相形态、可纺性以及最终炭材料的性能有着显著的影响,研究挥发分的形成、控制及其对于中间相沥青特性的影响机制意义重大.将煤液化沥青在3种不同聚合工艺下合成中间相沥青,通过考察不同的聚合反应条件对于挥发分含量以及中间相沥青性质的影响,发现挥发分含量太高,中间相沥青软化点不均匀且可纺性差;挥发分含量太低,则中间相沥青软化点高、加工性能差、反应收率低.研究证实,采用常压吹扫与加压聚合分段工艺,可使挥发分在聚合体系中充分反应,得到反应收率较高、软化点较低、中间相形态分布均匀且可纺性好的中间相沥青.

煤质灰分、挥发分及全硫测定不确定度分析

基于数学模型法,对煤质灰分、挥发分以及全硫测定不确定度进行综合分析。具体分析中采用库伦测硫仪、工业分析仪等设备实施煤质灰分、挥发分以及全硫测定分析,确定不确定度来源,并对各不确定度分类进行合成及评定,最终计算出合成不确定度和扩展不确定度。研究结果表明,影响最大的测试不确定度分量为仪器示值波动所引起的相对不确定度,对煤质灰分、挥发分以及全硫测定不确定度的影响分别为0.01%、0.03%、0.08%,样品称样以及重复性测定也会导致测定不确定度,但由于相关因素所引发的相对不确定度较少,所以可实施适当忽略处理。

浅述煤系针状焦挥发分测试

煤系针状焦因其具有良好的物理、机械及电性能,而被广泛地应用在石墨电极、锂离子电池负极材料和各种炭素制品领域。挥发分是表征针状焦质量的指标之一。GB/T 32158和YB/T 5189列出针状焦挥发分测试的原理和试验步骤等。作者旨在介绍方大喜科墨(江苏)针状焦科技有限公司实验室当前采用从日本新日化引进的针状焦挥发分测试方法,此方法在关键的设备、步骤和细节上进行优化,从而大大提高针状焦挥发分测试结果的准确性和精密度。同时考察了若干挥发分测试的影响因素。

煤质检测中发热量和挥发分的测定

为进一步探究煤质检测中发热量与挥发分的测定工作要点,以某火电厂的标准煤样为研究对象,对该样品进行处理,阐述了针对该样品的发热量与挥发分测定的主要实验步骤。在此基础上,分别对该样品煤质检测中发热量与挥发分测定过程的影响因素进行探究,明确了各种影响因素如何造成测定误差,并探讨了降低测定误差的有效举措,以期为今后的类似实验工作提供参考借鉴。

燃煤锅炉掺烧高挥发分煤种爆燃原因分析及解决措施

印尼煤因其高挥发分特性,使得制粉系统在运行、启停过程中容易发生爆燃、爆炸事故。通过分析煤粉的自燃及爆炸机理和影响煤粉气流中火焰传播的因素,再结合现场制粉系统爆燃事件的总结,探索出掺烧高挥发分印尼煤时,防止制粉系统爆燃的运行调整措施。自该措施实施以来,现场基本杜绝了掺烧印尼煤制粉系统的爆燃事件,提高制粉系统运行的安全稳定性。

煤发热量和挥发分的检测分析

为进一步探究煤发热量和挥发分检测中的更多细节因素,以某火电厂标准煤样为原材料,分别应用氧弹法和马弗炉法测定煤的发热量与挥发分指标,并在此基础上,进一步深入探究了影响煤质发热量和挥发分检测结果准确率的几项主要因素,由此确定检测指标的合理取值,可为后续的煤质检测提供参考借鉴。

煤炭工业分析中提高灰分和挥发分测定准确度的对策研究

煤,煤炭产业链中的煤矿挖掘、燃料燃烧及煤化工环节,精确测定能源物料的核心在于获取灰分与挥发分的关键数据。然而,灰分与挥发分的检测在工业分析中易受误差干扰,工业生产稳定性受此状况影响,此外,闲置资产及生态环境损害风险加剧。本文重点探讨煤炭工业分析技术及其应用范围,提高灰分与挥发分的测量精度,煤分析主要误差源分析,针对精确度提升,制定有效策略并深入分析,提高制造业产值及优化能源利用效率。

挥发分含量对煤炭燃烧特性的影响研究

本文系统研究了挥发分含量对煤炭燃烧特性的影响。文章首先介绍了煤炭燃烧的基本原理和影响因素,着重分析了挥发分含量在煤炭燃烧过程中的作用。通过对不同挥发分含量煤炭的实验研究,本文详细阐述了挥发分含量对煤炭点火特性、燃烧速率、热值释放等方面的影响规律。研究发现,挥发分含量较高的煤炭更易于点火,燃烧更为完全,但也可能导致更高的污染物排放。文章最后根据研究结果提出了优化煤炭燃烧过程的建议。

1069 t/h贫煤锅炉燃用高挥发分煤种的应用实践

为扩大某台蒸发量1 069 t/h贫煤锅炉的煤种适应范围,采用“钢球磨煤机炉烟干燥乏气/热风复合送粉技术”开展机组制粉系统、送粉系统及燃烧系统等的综合技术改造。运行结果表明:在燃用挥发分10%~50%煤种的工况下机组运行安全稳定,同时可实现不同煤种间灵活切换,机组煤种适应性与燃料灵活性大幅提升。由于高挥发分煤种燃用比例提升,显著提高了锅炉燃烧经济性。技术改造后可产生经济效益超过3 900万元/a,减少CO_(2)排放2万t/a,取得了良好的经济环保效益,可为同类机组燃料灵活性技术改造提供借鉴。

化学渗透脱挥发分模型在碳基固体原料热化学转化领域应用进展

化学渗透脱挥发分模型(Chemical Percolation Devolatilization,CPD)用于快速升温条件下煤炭脱挥发分的模拟,可以预测不同煤种热解过程中焦油、半焦和轻质气体的实时产率。模型基于晶格模型构建煤炭化学结构,具有煤种适用性广、输入参数少的特点,得到广泛关注。首先介绍了CPD模型的发展历程、煤炭模型构建方法和热解反应路径假设与动力学参数计算等,进而综述了CPD模型在煤炭、油页岩和生物质等碳基固体原料热化学转化领域的应用进展。为提高CPD模型在煤炭热转化领域的准确性和适用性,我国学者根据中国煤种结构分析建立了更准确的晶格参数计算方法。通过改进CPD模型中热解反应路径并修正动力学参数使模型更接近真实热解过程,通过对煤颗粒内部温度梯度分布修正及算法改进使得模拟更接近实际热解工况。在油页岩热转化方面,相关学者从油页岩中干酪根化学结构出发,结合油页岩热解特性建立了用于描述其热转化的CPD模型。通过分析生物质的结构特点和反应特性建立了生物质CPD模型,并从化学结构、热解反应路径以及动力学参数等方面进行改进来扩展模型的适用性。CPD模型虽然已得到了广泛应用,但根据煤炭元素分析和工业分析获得拟合参数适用的煤种范围较窄,准确性有待提高,需要进一步通过化学结构表征的方法建立更准确的碳基固体原料结构模型。CPD模型对热解反应过程进行了较大简化,需要根据实际热解反应路径进行修正,包括考虑煤炭热解过程中的二次反应、焦油之间的偶联、反应中自由基变化等问题。现有的CPD模型未考虑煤炭地下热转化过程的应力作用,需要从力-热耦合等复杂反应条件出发进行改进以提高模型的适用性。

罐式煅烧炉内石油焦热解挥发分迁移路径影响机制

采用计算流体力学(CFD)技术构建罐式炉煅烧石油焦过程仿真模型,研究不同因素对罐内压力及挥发分走向的影响规律。研究结果表明:(1)颗粒粒度是控制罐内压力和挥发分走向的最重要且最有效的因素。当等效粒径d_(p)为1 mm时,在L2~L8火道对应的料罐区域,罐内处于正压状态,挥发分热解气体存在向下迁移趋势,易造成“下火放炮”炉况异常。(2)适当提高火道温度、降低单位排料量和挥发分含量也是抑制“下火放炮”炉况异常的有效措施。火道温度越高,料罐中心的压力越低,料罐出口的热解气体泄漏量也随之降低。单位排料量和挥发分含量越大,料罐中心的压力也越大,料罐出口的热解气体泄漏量也相应增加。研究成果可为揭示“下火放炮”的本质,确保罐式炉稳定运行及节能降耗提供理论基础。

准东煤分步和直接化学链燃烧特性

化学链燃烧作为高效的低碳排放燃烧技术,在提高燃料利用率和减少CO_(2)排放方面显示出其独特优势。采用Fe_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)载氧体,利用两段式固定床反应器开展了准东煤直接和分步化学链燃烧试验,探究了载氧体反应前后理化特性。发现准东煤热解挥发分化学链燃烧碳转化率和CO_(2)选择性随温度和载氧体与煤质量比(OC/C)增加而升高。OC/C和温度升高提高半焦化学链燃烧碳转化率,但降低CO_(2)选择性。相比煤直接化学链燃烧,在相同条件,分步化学链燃烧CO_(2)选择性大幅提高、碳转化率有所降低。反应温度800℃,分步化学链燃烧CO_(2)选择性达89.51%,相比直接化学链燃烧提升了29.18%。反应温度950℃,分步化学链燃烧碳转化率在60.40%,比直接化学链燃烧降低6.78%。与半焦反应后载氧体还原程度高于与煤热解挥发分反应后载氧体,半焦与载氧体的反应是煤化学链燃烧的限制因素之一。本研究为实现准东煤低碳清洁燃烧提供重要理论依据和技术支撑。