贫氧条件下半焦燃烧特性的研究

摘要

本文以贺斯格乌拉褐煤半焦、淖毛湖长焰煤半焦、神木烟煤半焦为原料，并选用柳树河页岩半焦和鸡西贫煤与煤热解半焦作对比，研究不同煤阶热解半焦、页岩半焦以及鸡西贫煤燃烧特性，为半焦及鸡西贫煤在燃烧方面的应用提供理论依据。
　　利用热重分析仪对四种热解半焦及鸡西贫煤进行不同条件下的燃烧实验研究，分析了升温速率、氧含量以及活化反应等因素对半焦及鸡西贫煤的燃烧反应特性的影响，运用动力学方程，得到了样品在不同条件下燃烧反应的动力学参数。
　　结果表明:(1)随着升温速率的增加，样品燃烧的TG和DTG曲线均向高温区移动，样品燃烧的特征温度（Ti、Tmax、Th）以及特性指数（SW、Rw、S）均随之增加。随着原煤煤阶的升高，其热解半焦着火温度也随之上升，着火更加困难。运用C-R法分析可知，五种样品的活化能E和指前因子A随着升温速率的增加而减小，半焦及鸡西贫煤越容易燃烧;运用DAEM法分析可知，五种样品随着转化率的提高，活化能E逐渐减小，在反应初期需要较大的能量，随着反应的进行，所需能量逐渐减小。(2)在考察贫氧条件对燃烧特性影响时，分别研究了样品＜0.2mm和样品＜0.05mm时在贫氧下的燃烧特性。当氧含量由21％降低到8％，所有样品燃烧的热重曲线均向高温区移动，样品燃烧的特征温度（Ti、Tmax、Th）增加，特性指数（SW、Rw、S）和燃烧速率下降，实验结果表明氧含量降低不利于半焦和鸡西贫煤的燃烧。当实验样品的粒度减小，燃烧反应的特征温度减小，说明粒度减小可以改变样品的着火和燃烬特性。(3)半焦经过活化比表面积升高，与未活化半焦相比，活化后样品燃烧的TG和DTG曲线向更高温区域移动，由于半焦及鸡西贫煤经过活化，可燃质减小，燃烧失重量明显减少。样品燃烧的特征温度（Ti、Tmax、Th）升高，特性指数（SW、Rw、S)随之减小，燃烧速率下降，燃烧反应的活化能增加，燃烧性能变差。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 中国的能源现状

1．2 煤炭综合利用

1．2．1 煤炭资源现状

1．2．2 煤炭利用现状

1．2．3 煤炭清洁高效可持续发展利用

1．3 中国的半焦产业发展概况

1．3．1 半焦的基本特征

1．3．2 半焦的主要用途

1．3．3 半焦产业的发展瓶颈及建议

1．4 DG法煤热解技术

1．5 半焦燃烧特性研究

1．5．1 半焦燃烧特性的研究方法

1．5．2 热重分析研究半焦燃烧特性

1．5．3 国内外半焦燃烧的研究现状

1．6 本论文研究内容

2 试验方法及装置

2．1 煤样分析

2．1．1 工业分析与元素分析

2．1．2 铝甑低温干馏实验

2．1．3 热重分析

2．2 半焦的制备

2．3 半焦的分析

2．4 灰成分分析

2．5 煤样及原料半焦的孔隙结构特性

3 半焦的燃烧特性研究

3．1 半焦燃烧实验

3．1．1 实验设备

3．1．2 实验内容

3．1．3 实验条件

3．2 半焦燃烧特性参数

3．2．1 着火点及燃烬点确定方法

3．2．2 燃烧特性判别指数

3．3 燃烧实验结果

3．3．1 升温速率对燃烧特性的影响

3．3．2 贫氧条件对燃烧特性的影响

3．3．3 活化反应对燃烧特性的影响

4 燃烧动力学研究

4．1 动力学模型的建立

4．1．1 Coats-Redfern法

4．1．2 DAEM法

4．2 不同升温速率下的动力学参数

4．2．1 Coats-Redfern法计算结果

4．2．2 DAEM法计算结果

4．3 贫氧条件下的动力学参数

4．3．1 样品(＜0．2mm)在贫氧条件下的燃烧动力学参数

4．3．2 样品(＜0．05mm)在贫氧条件下的燃烧动力学参数

4．4 活化样品的动力学参数

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢