用TG_DTA法研究新型燃烧促进剂对煤燃烧性能的影响

收稿日期:2007-09-24

王敏燕(1984-　),硕士生;100083北京市海淀区。

用TG -DT A 法研究新型燃烧促进剂对煤燃烧性能的影响

王敏燕　苍大强　王颖茹

(北京科技大学冶金与生态工程学院)

摘　要　分别在空气和氩气气氛下,用TG -DT A 法研究了一种新型煤燃烧促进剂对荣睿鑫无烟煤燃烧和热解性能的影响效果。又以大同烟煤为例研究了促进剂的加入量对促进效果的影响。结果表明,此新型促进剂能够使挥发分在较低的温度下快速、集中的释放,使着火更加容易,燃烧更加充分。对大同烟煤的研究结果表明,加入115%左右的促进剂能够有效降低煤样的着火温度、燃尽温度,并增大放热量和放热强度。文中还分析了促进剂对煤燃烧的作用机理。关键词　煤燃烧　促进剂　热重法

Study on the effects of a new additi ve on coa l co mbusti on by TG -DTA

W ang M inyan Cang Daqiang W ang Yingru (University of Science and Technol ogy Beijing )

Abstract The effects of a ne w combusti on additive on the combustibility and pyr olysis characteristics of Rongruixin anthracite by TG -DT A were studied experi m entally at air and argon at m os phere .I nflu 2ence of additi on of this accelerat or was studied -using Dat ong bitu m inous as case study .The results indicate that the volatile of coal was released rap idly at l ower te mperature,the igniti on was easier real 2ized and the coalwas burned more sufficiently with this ne w accelerat or .The research results of Dat ong bitu m inous show that 115%accelerat or in the coal is the best percentage which can decrease the igni 2ti on te mperature and the burn -out te mperature,increase the released heat during the combusti on p r ocess .The analysis of its p r omoting mechanis m is discussed in this paper .Keywords coal combusti on combusti on accelerant ther mogravi m etry

前言

我国是产煤大国也是消耗煤大国,出产的煤绝大多数用于直接燃烧,但直接燃烧存在一系列

问题:煤的热值低,不易着火,利用率低,燃烧过程中产生大量固体颗粒物以及有害气体对大气造成污染。要实现煤的高效洁净燃烧,除了改进燃烧设备和工艺外,使用煤燃烧添加剂也是提高燃煤效率的有效措施。国外在70年代就广泛开展了有关煤的催化燃烧及燃烧添加剂的研究,国内也在这方面开展了大量的工作,特别是近年来,煤燃烧添加剂的开发和应用发展很快,一些产品已在民用炉具中使用,并逐步开始在工业窑

炉及其它方面试用〔1〕

。热重分析仪是进行煤燃

烧气化等研究的重要工具,本文利用TG -DT A 分析方法研究了一种新的燃烧促进剂对荣睿鑫无烟煤、大同烟煤燃烧特性的影响,并对其作用机理进行了初步的探讨。1　实验方法及条件

试验选用荣睿鑫无烟煤和大同烟煤,加工为粒度≤200目煤粉,工业分析数据见表1。

实验前煤粉置于80℃烘箱中6h 去除游离水。本试验所用新型促进剂A 为易溶于水的有机盐。

实验中所用热分析仪为北京光学仪器厂生产的WCT -2型微机热天平。测试条件:升温范围为室温～900℃,升温速率20℃/m in,气氛为100mL /m in 稳态空气或氩气,DT A 量程为250

μV ,TG 量程为20mg,样品重量为15mg 。2

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表1　试验煤样的工业分析%燃煤A V S C W

荣睿鑫无烟煤11701775136

大同烟煤202601545158

图1　荣睿鑫无烟煤和加入5%A煤样的TG

曲线

图2　荣睿鑫无烟煤和加入5%A煤样的DT A

曲线

图3　荣睿鑫无烟煤和加入5%A煤样的热解TG曲线

为保证试验结果的准确和条件一致性,本次试验中燃煤促进剂的添加方法是将一定量添加剂溶于少量去离子水中配成溶液,再将溶液加入到一定量的煤样中,混合均匀呈泥状,于80℃的烘箱中烘干8h左右,冷却至室温后适度研磨至与原煤样同样粒径。

2　试验结果与讨论

211　空气气氛下促进剂对荣瑞鑫无烟煤燃烧性能的影响

从图1中可看出,加入促进剂后TG曲线与原煤在280℃左右即开始分离,说明A在挥发分析出的初级阶段即发挥了促进作用。由分析数据可得,在相同的反应时间内,加入5%A使原煤的燃烧失重率增加。以程序升温30m in,即加热到600℃为例,燃烧失重率从43%增加到56%,使煤燃烧的着火温度由409℃降低到381℃,下降了28℃,使燃尽温度由719℃降低到708℃,下降了11℃。对于同一煤种,着火温度由挥发分的析出速率、析出量以及氧气传递速率等因素所决定,着火温度越低,整个燃烧过程开始越早,在同样的外界条件下燃烧更充分。燃尽温度除了与上述因素有关外,还与固定碳的燃烧速率有关,燃尽温度越低说明使煤样充分燃烧所需的温度越低,时间越短。

通过分析差热曲线(DT A)可比较煤样的放热量、放热强度、放热速度等燃烧性能。其中放热面积和峰值温度是两个重要评价因素,放热面积(S)反映了燃烧放热量的大小,峰值温度

(T

f )反应了主要放热温度段出现的早晚。

煤燃烧DT A曲线中有两个放热峰,前一个

为挥发分燃烧放热峰,后一个为固定碳燃烧放热

峰。从图2可看出加入5%A使两个放热峰的高

度都有所增加,分析数据可得,促进剂使煤燃烧

的峰值温度从584℃降至563℃,下降了21℃,

使峰面积由424增至500,增加约18%。由此可

见,煤燃烧促进剂A对荣睿鑫无烟煤有明显的

助燃效果。

212　氩气气氛下促进剂对荣睿鑫无烟煤热解特

性的影响

煤的着火过程的关键在于挥发分〔2〕,为了

进一步分析促进剂对煤中挥发分的影响,在氩气

气氛下对荣睿鑫无烟煤和加入促进剂煤样进行了

热分解试验。

图3表明,曲线1与曲线2在280℃左右分

离,与空气气氛下的实验结果一致,这说明促进

剂使煤中的挥发分在较低温度下便迅速释放,为

煤的着火提供了很好的条件。加入5%A使原煤

的热解失重率从9167%增加到13133%。产生这

种结果的原因主要有两方面:一是促进剂使煤的

活性增强,使煤中挥发分不易析出的部分析出;

二是促进剂与煤反应,使长链分子断裂,生成一

些低沸点的小分子。

213　不同促进剂配比对大同烟煤燃烧性能的影响

随着A含量的增加,大同烟煤的着火温度

和燃尽温度呈下降趋势(见图4、图5)。最多

可使着火温度降低19℃,使燃尽温度降低24℃,

最佳的添加量为115%左右,可使着火温度降低

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19℃,使燃尽温度降低16℃

。

图4　不同配比A

对大同烟煤着火温度的影响图5　不同配比A 对大同烟煤燃尽温度的影响促进剂的固体颗粒附着在煤粒的表面或填充

在煤粒间的缝隙中,它在对挥发分的析出和固定碳的燃烧起促进作用的同时,对氧气的传递和气体的扩散也有阻碍作用,这两种作用共同影响决定了着火温度和燃尽温度的高低,所以A 添加量并不是越大越好,而是存在一个最佳范围。燃尽温度不仅与着火温度有关,还与固定碳的燃烧速率有关,随着挥发分大量析出,煤粉颗粒内部

的孔隙增大,促进剂对燃烧的阻碍作用不再明显,所以继续增加A 含量至5%时着火温度回升,但燃尽温度仍然降低。

在大同烟煤中随着A 加入量的增大,放热量随之增大,峰值温度随之降低。从图6、图7中可看出,当A 小于115%时变化趋势比较明显,大于115%后变化缓慢。放热量最大可增加21%,峰值温度降低49℃,最佳加入量为

115%。试验数据见表2

。

图6　不同配比A 对大同烟煤峰面积的影响

图7　不同配比A 对大同烟煤峰值温度的影响

表2　A 促进剂对大同烟煤燃烧性能的影响

A /%001050125015111525T s /℃325317323325317306314310T z /℃647646656647641631641623S /cm

2

458474484448470501514553T f /℃

521

528

511

503

520

472

482

489

214　促进剂作用机理

煤是以碳为骨架的多芳香环(包括氢化芳环)系统的有机高分子物质,年轻煤的大分子的结构单元含有较小的核和较多的侧链以及羧基、羟基等含氢官能团,挥发分含量高,燃烧性

能好〔3〕

。A 是一种有机盐,在煤化工上用于馏分的提取,它能与煤反应从而增加煤分子中的含氢官能团,人为的“降低”煤的变质程度,从而起到促进燃烧的作用。3　结论

(1)燃烧促进剂A 能够促进煤燃烧过程中挥

发分的析出和分解,降低着火温度,使放热提前并

在原有基础上增加燃烧总放热量。

(2)燃烧促进剂A 使荣睿鑫无烟煤在氩气气氛下热解量增加,挥发分在较低温度下集中析出。

(3)对于大同烟煤,燃烧促进剂A 添加量在115%左右可取得较好的促进效果。

参

考

文

献

〔1〕谭志诚,王树东,李莉等1热重法研究煤燃烧添加剂的催化助燃效果及作用机理1催化学报,1999,

20:263-266〔2〕许晋源,徐通模1燃烧学1北京:机械工业出版

社,1990〔3〕陶著1煤化学1北京:冶金工业出版社,1983

万　雪　编辑

4

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煤的先进燃烧技术

煤的先进燃烧技术 化艺1101 苗蓓目前，在我国的能源消费结构中，煤炭是第一能源，以煤、石油、和天然气为主的化石燃料的使用也随之带来一系列的环境问题。煤是最重要的固体燃料，它是一种不均匀的有机燃料，主要由植物的部分分解和变质形成的，所以其形成要经历一段很长的时期，常常是处于高压覆盖层以及较高的温度条件。而在燃烧过程中，煤的发热量低，灰分含量高，含硫量虽然比重油低，但为获得同样热量所耗煤量要大的多，所以产生的硫氧化物反而可能更多。煤的含氮量约比重油高5倍，因而氮氧化物生成量也高于重油，此外煤的燃烧还会带来汞、砷等微量重金属类污染，氟、氯等卤素污染和低水平的放射性污染。因此，采用先进的燃烧技术可以使煤充分燃烧，产生的污染会随之减少。 控制NO x 排放的技术措施可以分为两类，一是所谓的源头控制，其特征是通过各种技术手段，控制燃烧过程中NO x 的生成反应，另一类是所谓的尾部控制，其特征是把已经生成的NO x 通过某种手段还原为N2，从而降低NO x 的排放量。低NO x 燃烧技术措施一直是应用最广泛的措施，即便为满足排放标准的要求不得不使用尾气净化装置，仍需采用它来降低净化装置入口的NO x浓度，已达到节省费用的目的。从20世纪50年代起，人们就开始了燃烧过程中氮氧化物生成机理和控制方法的研究，到70年代末和80年代，低NO x 燃烧技术的研究和开发达到高潮，开发出低NO x 燃烧器等。90年代后，已开发的低NO x 燃烧器经过大量改进和优化，日臻完善。 一、低NO x 燃烧技术 目前工业采用的低NO x 燃烧技术主要包括低氧技术、烟气循环燃烧、分段燃烧和浓淡燃烧技术等。 1、低氧燃烧技术 NO x 排放量随着炉内空气量的增加而增加，为了降低其含量，锅炉应在炉内空气量较低的工况下运行，一般来说，可以降低15%-20%。锅炉采用低空气过剩系数运行技术，不仅可以降低NO x ，还减少了锅炉排烟热损失，提高锅炉热效率。需要说明的是，由于采用低空气过剩系数会导致一氧化碳、碳氢化合物以及炭黑等污染物相应增多，飞灰中可燃物质也可能增加，从而使燃烧效率下降，故电站锅炉实际运行时的空气过剩系数不能做大幅度调整。因此，在低空气过剩系数燃烧时，必须同时满足过路盒燃烧效率较高、而一氧化氮等有害物质最少的要求。 我国燃用烟煤的电站锅炉多数设计在空气过剩系数为 1.17-1.20（氧含量为3.5%-4.0%）下运行，此时一氧化碳含量为（30-40）*10^-6；若氧含量降到3.0%以下，则一氧化碳含量将急剧增加，不仅导致化学不完全燃烧损失增大，而且会引起炉内的结渣和腐蚀。因此，以炉内含氧量3%以上或一氧化碳含量等于2*10…^-4作为最小空气过剩系数的选择依据。 2、降低助燃空气预热温度 在工业实际操作中，经常利用尾气的废热预热进入燃烧器的空气。虽然这样有助于节约能源和提高火焰温度，但也导致氮氧化物排放量增加。实验数据表明，当燃烧空气由27℃预热至315℃，NO排放量将会增加三倍。降低助燃空气预热温度可降低火眼去的温度峰值，从而减少热力型NO x 生成量。实践表明，这一措施不宜用于燃煤、燃油锅炉；对于燃气锅炉，则有明显降低NO x 排放的效果。

煤吸附水特性的研究

3第37卷　第4期 2006年7月 　 太原理工大学学报 J OU RNAL OF TA IYUAN UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GY 　Vol.37No.4 　J uly2006 文章编号:100729432(2006)0420417203 煤吸附水特性的研究 李祥春,聂百胜 (中国矿业大学资源与安全工程学院,北京100083) 摘　要:主要分析了煤吸附水的机理及其对吸附瓦斯的影响。分析表明,煤对水分子的吸附从本质上是由于水分子与煤表面分子相互吸引的结果,它们之间的作用力主要包括van der Waals力和氢键。van der Waals力来源于原子和分子间的色散力、取向力(静电力)、诱导力和交换力4种作用。由于水分子与煤表面分子的作用力比较强,煤中水分的存在降低了煤的甲烷吸附量。 关键词:煤;水;吸附;分子间力 中图分类号:TD77 文献标识码:A 我国是煤炭资源大国,煤层气资源极为丰富。煤层气的开采具有重要意义:一是从根本上消除了煤炭开采中造成的瓦斯爆炸、瓦斯突出等灾害;二是降低了大量瓦斯排放造成的环境污染;三是可以缓解我国的能源紧张局面。由于煤层气藏的形成需要有一个稳定的水动力条件,因此,储层中含有大量的水和煤层气共存。在煤层气开采过程中存在单相水流阶段、非饱和流阶段和水气两相流阶段,因此,研究煤吸附水的机理及其对吸附瓦斯的影响对煤层气的开采将很有意义。 1　煤的物理结构 煤是一种多孔介质,其分子结构存在着晶体缺陷,具有较大的内表面积和容纳空间。其孔隙结构分为基质孔隙和裂隙孔隙,是一种双重孔隙系统。其特征为:煤基质被天然裂隙网分成许多方块(基质块体)。基质是主要的储存空间,裂隙是主要的渗流通道。裂隙孔隙主要包括独特的割理系统和其它天然裂隙,后者与割理系统相比,受局部构造等因素控制,重要性小得多。煤层割理主要是由煤化作用过程中的煤物质结构、构造等的变化而产生的裂隙。根据在层面上的形态和特征,分为面割理和端割理,通常正交或近似正交,垂直或近似垂直于煤层面。煤的孔隙性测定表明,煤的孔隙分布是很不均匀的,并且各种煤孔隙及孔隙连通类型也不同。煤的孔隙包括了互相连通和互不连通的两大部分,前者指流体(气体、液体)可以通过的孔隙,后者指流体不能通过的部分。通常认为相互连通的孔隙空间称为有效空间,不能相互连通的孔隙空间称为无效孔隙空间,而整个孔隙空间称为总孔隙空间。煤的天然孔隙率和裂隙率是煤的一个主要特征,它决定了煤的吸附容积和煤的储存性能。 2　煤吸附水的本质 煤体表面是在煤体破裂或晶体生长时形成的,无论哪一种情况,表面都有剩余的不饱和键和键能,因此具有“表面能”[1]。由能量最低原理可知,系统的能量越低越稳定,所以煤表面在平衡过程中总是力图吸收周围其它物质以降低其表面自由能。另外,由于煤体在地层深部受到上覆岩层压力的作用、地质活动的影响以及采矿等因素的影响,一直处于流变或变形过程,会生成许多新的表面,在这些新生表面上也会产生许多悬键,它们也具有极性,处于力的非平衡态,煤的新生表面实际上是众多断裂化学键的集合,这些断裂化学键是非常活泼的,也是极不稳定的,具有极高的能量,它们极易与周围其它物质的分子或原子发生作用而得以饱和,降低表面的能量,达到新的能量平衡态。正是这种表面能的存在,使得表面对外界的物质分子、原子、离子等均会产生吸附作用,对水分子当然也会产生吸附作用。表面能的高低对煤体表面的吸附能力起决定性的影响。处于煤体表面的分子、原子或离子的吸引力和表面 3收稿日期:2005209202 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50404015) 作者简介:李祥春(1979-),男,内蒙古呼盟人,博士研究生,主要从事矿井瓦斯吸附渗流理论方面的研究,(Tel)133********, (E2mail)chinalixc123@https://www.wendangku.net/doc/0613186127.html, 通讯联系人:聂百胜,副教授,(Tel)010-823756620,(E2mail)Bshnie@https://www.wendangku.net/doc/0613186127.html,

煤炭的燃烧过程

一、?煤碳的燃烧过程 ? 煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。 良好燃烧必须具备三个条件： 1、温度。温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。层燃炉温度通常在1100~1300℃。 2、空气。空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。 3、时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。 碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。也就是说，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。因此，加大送风，增加空气冲刷碳粒的速度，就容易把外包层的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。如果氧气不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。对于大块煤，必须有

较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。 ? 二、链条炉排的燃烧特点 ? 链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。煤的上 面先着火，然后逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层区域，如图共分五个区。燃料在新燃烧区1中预热干燥，在炉排上占有相当长的区域。在区域2中燃料释放出挥发分，并着火燃烧。燃烧进行得很激烈，来自炉排下部空气中的氧气在氧化区3中迅速耗尽，燃烧产物CO2和水蒸气上升到还原区4后，立即被只热的焦碳所还原。最后在链条炉排尾部形成灰渣区5。 在燃烧准备区1和燃烬区5都不需要很多空气，而在燃烧区2、3必须保证有足够的空气，否则则会出现空气在中部不足，而在炉膛前后过剩的现象。为改善以上燃烧状况，常常采用以下三个措施：合理布置炉拱；采取分段送风；增加二次风. ? 三、链条炉排对煤种的要求 ? 链条炉排对煤种有一定的选择性，以挥发分15%以上，灰熔点高于1250℃以上的弱黏结、粒度适中，热值在18800~21000kJ/kg以上的烟煤最为适宜。

混煤燃烧KAS动力学分析_李姣

延安职业技术学院学报2012年6月高炉大量喷煤是我国钢厂炼铁系统节能减排和降低生产成本的重要措施，实现200kg/t 以上高煤比操作是各厂家高炉努力的目标。配煤混合喷吹是现阶段最大限度提高煤比可行而又有效的方法。配煤混合喷吹就是将种类不同的煤（如烟煤和无烟煤）进行适当选配，再混合制粉、喷吹。根据研究 [1,2] ，配煤混合喷吹具有某种催化燃烧 的混合效应。在同样的喷吹条件下，采用配煤混合喷吹可以改善煤粉的燃烧性能，提高燃烧率。因此，采用实验的方法研究燃烧特性相差较大的煤进行掺混的燃烧特性，具有重要的工程实际价值和理论研究意义。 热分析法具有试样量少、速度快并且能在测量温度范围内研究原料受热发生热反应的全过程等优点，是实验室研究燃料燃烧性能的常规方法[3]。本文通过模式匹配的方法，以Kissinger-Akah-Sunose （KAS ）模型为基础，讨论了无烟煤和烟煤组成的混合煤粉燃烧动力学特性，为生产过程选配煤种提供理论基础。 1实验1.1原料分析 实验所用烟煤及无烟煤样品为山东某钢铁企业提供，单煤种的煤质分析数据如表1所示。 表1煤粉工业分析、元素分析及发热值 煤粉水分(Mad)、灰分(Aad)、固定碳(FCad)和挥发分 (Vad)含量具有线性加权性[4]，因此可以通过计算得到煤粉 煤质分析数据，如表2所示。 表2煤粉工业分析计算结果 1.2实验设备和程序 采用德国耐驰公司综合热分析仪(STA409PC)可获得试样的热重曲线(TG)、微熵热重曲线(DTG)。主要技术数据如下：热天平精度1μg ；最大试样量1000mg ；温度范围为室温-1400℃；实验气氛为空气、氮气；升温速率范围 0.1-30.0K?min-1；样品粒度小于80目。 实验过程中，以无烟煤为基准，分别配加0%、20%、 40%、60%、80%、100%的烟煤，按要求均匀混合后取样，在 空气气氛下，从室温加热至900℃，观察热重曲线变化，分析煤粉的燃烧特性，确定过程的动力学参数。升温速率分别控制为5K.min-1、10Komin-1、20Komin-1，每次称 混煤燃烧KAS 动力学分析 李 姣,万 航 （1.延安职业技术学院，陕西延安716000；2.中冶陕压重工设备有限公司，陕西西安710000） [摘要]利用热重分析（TGA ）方法系统研究了配加烟煤对无烟煤燃烧特性的影响，采用非等温模型Kissinger-Akah-Sunose （KAS ）对主要燃烧过程进行动力学分析。结果表明，煤粉燃烧主要包含三个过程，烟煤配加量和升温速率对燃烧 过程有重要影响，当烟煤配加量从0%到100%时，煤粉燃烧活化能从128.5kJ?mol-1降低到53.6kJ?mol-1，且烟煤的配加量低于60%时，能够显著降低煤粉燃烧的活化能。 [关键词]热重法;燃烧;煤粉[中图分类号]TK6 [文献标识码]A [文章编号]1674-6198（2012）03-0084-03 煤种 无烟煤烟煤工业分析，% 元素分析，% 弹筒发热值 /Jog-1 Ｍａｄ１．３４３．１３Ａａｄ１３．２２８．３３ＦＣａｄ７６．０９４５．４０Ｖａｄ９．３２４２．５９Ｃａｄ７９．１７６６．５８Ｈａｄ３．４５３．８２Ｏａｄ３．５１１９．１０Ｎａｄ１．０１１．０６Ｓａｄ ０．９８１．０５２９１７２．６２２５８６７．５８ 加入量（％） ０％２０％４０％６０％８０％１００％ ＦＣａｄ７６．０９６９．９５６３．８１５７．６８５１．５４４５．４０ Ａａｄ１３．２２１２．２４１１．２６１０．２９９．３１８．３３ Ｖａｄ９．３２１５．９７２２．６３２９．２８３５．９４４２．５９ Ｍａｄ１．３４１．７０２．０６２．４１２．７７３．１３ [收稿日期]2012-04-23 [作者简介]李姣（1982-），女，陕西榆林人，延安职业技术学院教师；万航（1983-），重庆市人，中冶陕压重工设备有限公 司助理工程师，硕士。 延安职业技术学院学报Journal of Yan ’an Vocational &Technical Institute 第26卷第3期 Vol.26No.3 2012年6月 June 2012 ８４--

煤及其燃烧的介绍

．煤及其燃烧的介绍(资料) 煤的组成 煤由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，还含有一定水分，灰分和其它杂质。煤的燃烧部分：一是碳，二是挥发分。 碳是煤的主要成分，含碳量越高的，其发热量亦越高。由于碳的燃点较高（约700℃左右）故含碳量越高的煤越难点燃。 挥发分包括氢（H2）、氧（O2）、硫化氢（H2S）、甲烷（CH4）、乙烯（C 2H4）等。挥发分含量较高的煤燃点较低，容易点燃，但碳量相应减少，发热量也较低。 水分是煤的杂质之一，其含量以小于10%为好。 灰分是混入煤中的沙、石、灰土等杂质，一般应小于30%，其含量高的，将使炉渣增多，降低煤质，影响燃烧。但含量过少，在燃烧时又容易出现“流炉”漏炭。 2．煤的种类 煤有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种。云南常用的是褐煤、烟煤、无烟煤三种。煤的种类不同，其成分组成与质量不同，发热量也不相同（表4-15）。单位重量燃料燃烧时放出的热量称为发热量，人为规定以每公斤发热量7000千卡的煤作为标准煤，并以此标准折算耗煤量。 （1）褐煤：多为块状，呈黑褐色，光泽暗，质地疏松；含挥发分40%左右，燃点低，容易着火，燃烧时上火快，火焰大，冒黑烟；含碳量与发热量较低（因产地煤级不同，发热量差异很大），燃烧时间短，需经常加煤。

（2）烟煤：一般为粒状、小块状，也有粉状的，多呈黑色而有光泽，质地细致，含挥发分30%以上，燃点不太高，较易点燃；含碳量与发热量较高，燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间较长；大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。 （3）无烟煤：有粉状和小块状两种，呈黑色有金属光泽而发亮。杂质少，质地紧密，固定碳含量高，可达80%以上；挥发分含量低，在10%以下，燃点高，不易着火；但发热量高，刚燃烧时上火慢，火上来后比较大，火力强，火焰短，冒烟少，燃烧时间长，粘结性弱，燃烧时不易结渣。应掺入适量煤土烧用，以减轻火力强度。 3．煤的燃烧 （1）煤燃烧需要的条件：煤的燃烧是碳和其它可燃物剧烈氧化的反应。为了把煤炭所含有的热量尽量释放出来，就应充分满足煤对燃烧的要求，以达到使煤尽可能完全燃烧的目的。煤的燃烧需要以下条件： ①维持足够的炉膛温度。煤只有加热到一定温度时才能着火燃烧，而且炉膛内温度越高，煤的燃烧越快，越充分。所以应防止炉膛温度降低，影响煤的燃烧。 ②供给充足的氧气。通风供氧不足，煤不能燃尽。通风供氧过多，导致炉膛温度下降。适当偏多的通风，是保证充分燃烧的条件。在烘烤时，可根据火焰颜色判断通风量进行调节。通常，火焰呈黑红色的表示通风供氧不足，火焰呈亮白色的表示通风供氧过多，火焰呈麦黄色的表示通风供氧适当。 ③需有足够的燃烧时间。煤的燃烧要经过蒸发、分解、碳燃烧、燃尽等阶段。各阶段都需要

煤炭燃烧特性指标

煤炭燃烧特性指标 几乎所有的煤炭特性指标都与煤炭的燃烧特性是相关的，反之，也没有一个能完全、全面表征煤炭燃烧特性的指标。与此同时，不同的煤炭特性指标对于煤炭燃烧特性的重要性，也随着煤炭燃烧方式的不同而异，并具有相当的差别。作为影响煤炭燃烧特性或者说过程最明显的指标是煤炭的挥发份和粘结性或者说膨胀系数。前者表征着煤炭在燃烧过程中的以气相完成的份额和其对后续固相燃烧过程的影响；后者则关系到煤炭颗粒因形态、尺寸和反应表面积的变化而使其自身的燃烧特性受到的影响。而前者和后者有时又是具有密切联系的。与煤炭燃烧特性有关的还有挥发份的释出特性、焦炭的反应性、煤炭的热稳定值、重度等，以及煤炭在堆放过程中的风化、自燃特性和可磨度。 煤炭颗粒在受热过程中的熔融软化、胶质体和半焦的形式几乎所有的烟煤在受热升温的过程中与挥发份释出的同时，都会出现胶质体，呈塑性和颗粒的软化现象。煤炭颗粒间的粘结就是因颗粒胶体间的相互粘结而产生的，因此煤炭的粘结性也就于其所呈现胶体的条件相关。当一个按一定升温速度，经历着受热过程的煤炭颗粒进行观察时，考虑到在此受热过程中热量总是从表面传向颗粒核心的，在同一时间内表面温度也总高于核心。可以发现不同的烟煤，在表面温度达到320～350℃以前，颗粒的形态变化一般觉察不到，只

有煤化程度低的气煤才可观察到表面开始有挥发份气体释出。在温度到350～420℃时，可以观察到在颗粒表面出现了一层带有气泡的液相膜，表面上也逐渐失去原来的棱角，这层膜就是胶质体。当温度为500～550℃时，一方面因颗粒内部温度升高，使胶质体层向内层发展，以及外部的胶质体层因挥发份释出被蒸干转化为半焦，即从表面到中心由半焦壳、胶质体和原有的煤三层所构成，但这种形态所保持的时间是短暂的。随着受热的继续，胶质体的发展和体积的膨胀，半焦外壳出现裂口，胶质体流出。其后是胶质体向颗粒中心区域的发展，流出的胶质体被蒸干转变为半焦，直到整个颗粒都经历胶质体和半焦的形成。整个的过程如图3-2-2所示：试验证明软化温度越低的煤种，挥发份开始释出的时间越早。因此软化温度Tp（对于不同的烟煤表面开始出现液相膜的温度）和再固化温度TK（呈现最大塑性的温度TMAX以及被蒸干再次呈固体形状的温度）都是表明煤炭流变特性的指标，同样也间接表明了于煤炭燃烧特性密切相关的问题。 Ⅰ软化开始阶段Ⅱ开始形成半焦的阶段Ⅲ煤粒强烈软化和半焦破 裂阶段

煤的清洁燃烧

煤的清洁燃烧 第一章 1.储量：经过详查或勘探，达到控制或探明的程度，在进行了预可行性或可行性研究，扣除了设计和采矿损失，能实际采出的矿产资源数量。 2.能源的计量—标准煤当量（tce）。 3.中国能源储量结构—化石能源煤炭为主，石油储量偏低，天然气贫乏。 4.生物质能—从植物和其衍生物以及某些动物获得的能量。 5.环境—作用于人类的所有外界事物的总合。 6.生态系统—特定范围内，生物和非生物成分通过物质循环、能量流动等相互作用、演变制约形成动态平衡的功能体系。 7.环境污染—环境的化学组分和或物理状态发生变化，环境质量恶化，扰乱或破坏了原有的生态系统或正常的生产生活条件。 8.化石能源利用对环境的影响：煤炭和石油都会对环境造成污染和影响，天然气对环境友好，影响最小。 9.PM—空气中的有机、无机颗粒物。 10.霾—大气悬浮的细微烟、尘或盐类。 11.酸雨：降水pH<5.6 12.煤的清洁燃烧广义定义：煤炭从开采到利用的全过程中，为了减少排放和提高效率而进行的煤炭加工、燃烧、转化及污染控制等高新技术的总称。 第二章 1.煤燃烧的三种方式：煤粉燃烧、层燃、流化床燃烧 2.三种燃烧方式的特征：流化床燃烧特征①燃烧在整个燃烧室进行②气固之间大相对速度③气固高湍流度④横向混合⑤低温动力控制燃烧800~950℃ 第三章污染物控制（粉尘，NO X，SO X，重金属） 粉尘 1.颗粒密度—单颗粒粉尘单位体积（包含颗粒孔隙体积）粉尘的重量。 2.堆积密度—粉尘松散堆积状态下单位体积（包含颗粒孔隙体积和颗粒间体积）粉尘的重量。 3.粉尘的比电阻—截面积和长度均为1时粉尘颗粒的电阻值（Ω˙cm）。 比电阻怎么影响电除尘器的工作？ 粉尘比电阻—最适宜比电阻为104~5×1011Ωcm 比电阻ρ↓→感应正电荷→相斥→尘粒重新进入气流 比电阻ρ↑→较密负电荷→排斥荷电尘粒靠近收尘极板 4.活性—粉尘中的组分与其它物质在特定条件下化学反应的能力。

农业废弃物混煤燃烧特性及污染物排放特性研究

农业废弃物混煤燃烧特性及污染物排放特性研究农业废弃物是重要的生物质资源,由于它具有资源丰富和利用过程环境友好等特点受到了世界各国的广泛关注。然而在目前的技术条件下农业废弃物混煤燃烧是大规模利用农业废物的方法之一,农业废弃物混煤燃烧不仅可以降低污染物的排放,并且可以高效的利用低热值的农业废弃物物,是一种高效且环保的获取能源的方法。由于农业废弃物混煤燃烧的现在技术条件限制和对燃烧特性认识的欠缺以及国内没有相关的扶植政策,使得混燃技术在中国并没有普及。 本文以此为背景,选用麦秆、玉米秆和稻壳三种典型的农业废弃物,研究农业废弃物混煤(无烟煤和褐煤)燃烧时的燃烧特性和污染物排放特性。使用德国NETZSCH公司的STA409C型热重分析仪对农业废弃物和煤样单独燃烧和混合燃烧时的燃烧特性进行了研究,考察了在不同混合比例和不同升温速率下的混合物的燃烧特性。结果表明,当农业废弃物掺混比为20%的时候混合物整体表现出煤样的特性,当掺混比升高到50%的时候混合物整体表现出生物质的特性。 升温速率的升高有利于混合物的燃烧。运用Coats-Redfern积分法求得动力学特性参数,结果表明农业废弃物挥发分燃烧阶段所需的活化能明显低于焦炭燃烧阶段更低于煤燃烧所需的活化能,当农业废弃物混煤燃烧时能明显降低煤燃烧所需的活化能,提高煤的燃烧性能。总的来说农业废弃物混煤燃烧能明显提高煤的燃烧特性使用管式炉进行燃烧过程中污染物排放的实验研究,主要针对SO2、NO和HCl这三种污染物进行了研究,实验中对农业废弃物和煤单独燃烧时的污染物排放特性进行了研究并考察了不同掺混比和不同炉温条件下的污染物排放特性。 结果表明相对于煤单独燃烧而言,农业废弃物混煤燃烧能降低SO2和NO的排

煤的种类及特性

一、煤的种类（按炭化程度分） 1. 泥煤（草煤、泥炭）8380~10500kJ/kg 2. 褐煤10500~16700kJ/kg 3. 烟煤21000~29400kJ/kg 4. 无烟煤（白煤）21000~25200kJ/kg 一、矿物原料特点 (一) 煤的物理性质 煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。其中，除了比重和导电性需要在实验室测定外，其他根据肉眼观察就可以确定。煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据，并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。 1.颜色 是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。呈褐色—黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。 2.光泽 是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。煤化程度越高，光泽越强；矿物质含量越多，光泽越暗；风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。 3.粉色 指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹，所以又称为条痕色。呈浅棕色—黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。 4.比重和容重 煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计算煤层储量的重要指标。褐煤的容重一般为1.05～1.2，烟煤为1.2～1.4，无烟煤变化范围较大，可由1.35～1.8。煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增大。 5.硬度 是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同，可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。煤的硬度与煤化程度有关，褐煤和焦煤的硬度最小，约2～2.5；无烟煤的硬度最大，接近4。 6.脆度 是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。在不同变质程度的煤中，长焰煤和气煤的脆度较小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，无烟煤的脆度最小。 7.断口 是指煤受外力打击后形成的断面的形状。在煤中常见的断口有贝壳状断口、参差状断口等。煤的原始物质组成和煤化程度不同，断口形状各异。

褐煤燃烧特性

褐煤燃烧特性 中国煤炭分类，首先按煤的挥发分，将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤；对于褐煤和无烟煤，再分别按其煤化程度和工业利用的特点分为2个和3个小类；烟煤部分按挥发分>10%~20%、>20%~28%、28%~37和>37%的四个阶段分为低、中、中高及高挥发分烟煤。 一、燃煤产生烟尘的主要因素： 煤燃烧产生的烟有两种：一种是煤粉太细，直接被风力带出形成黑烟，这种情况较少；第二种是煤的挥发分高，还没有完全燃烧，就变成烟尘飞出去了，变成黑烟。 在燃烧制度和操作规程没有改变时，在设计燃用烟煤的锅炉燃烧褐煤或部分掺烧褐煤，与设计用煤偏差较大, 发热量低, 入炉煤的灰分、水分均高于设计煤种, 更由于炉膛截面积相对较小，在锅炉输出热功率相同时的烟气量相对大, 导致炉膛烟气速度相对高，造成燃烧不充分，形成黑烟。 二、褐煤主要特性： 1)热值低, 一般收到基低位发热值Qn e.t ar为8 370~ 16 750 kJ/kg, 即2 000~ 4 000 kcal/kg, 蒙东褐煤大致为3 000~ 4 200 kcal /kg。在锅炉保持同样蒸发量的条件下, 褐煤的燃料消耗量要比烟煤更多。由于褐煤热值低, 相同负荷下, 相比燃用烟煤其煤耗会增大。如果总燃煤量不增大, 锅炉出力可能相应降低。 2)水份大, 一般收到基水分Mar为20~ 40%,蒙东褐煤为28~ 32% 左右。在制粉系统中不易被干燥, 要求干燥介质的输入热量更高一些。 3)挥发份高, 一般干燥无灰基挥发分Vdaf为40~ 60% , 蒙东褐煤为45% 左右, 容易着火燃烧，但也容易引起堆放自燃；褐煤中挥发分析出温度点低，前期燃烧迅速，着火前移相对较多；同时,由于烟气量的增大,导致烟气流速增大,使得煤粉颗粒与碳颗粒在炉内停留时间减少，致使褐煤不充分燃烧，加剧污染物排放浓度； 4)易结渣, 一般灰渣软化温度t2 比较低, 蒙东褐煤t2 为1200e 左右; 褐煤的煤灰成分中多数表征为A l2O3 含量偏低、C aO偏高, 灰熔点及灰特性表征褐煤大多为易结渣煤种。 三、改善措施 1、燃料对锅炉的适应性

印尼煤种特性

印尼煤的煤质分析：全水分27.74，灰分6，挥发分35.4，硫0.3，低位发热量4278Kcal。如用流化床锅炉燃烧此煤种，由于灰分太少，无法发挥流化床锅炉的优势，无法有效的传递热量，负荷肯定受影响，建议与其他物料或煤种掺烧。 流化床锅炉的掺烧方式大致有三种： 1、在印尼煤中掺烧石英砂，由于石英砂在高温下硬度非常大，会加剧受热面的磨损，最好不要采用。 2、如果贵厂还有链条炉或者附近有其他企业燃烧链条炉，可以将将链条炉渣掺烧到印尼煤中。链条炉渣的热值可以达到2000 Kcal左右。 3、在印尼煤中掺烧煤矸石，利用煤矸石的高灰分提高混合煤种的灰分比例。选择一种煤矸石：灰分73，挥发分20，低位发热量2231Kcal。将70%的印尼煤和30%的煤矸石混合后低位发热量为3664 Kcal，灰分为26.1，挥发分为30.78。经计算燃烧混合煤的锅炉热效率为88.7%，每小时燃煤量14.9吨（10.4吨印尼煤和4.5吨煤矸石）。 经过混合后的煤种品质可认为烟煤，完全适应471或478型流化床锅炉，但和燃用孟县煤有一些区别： 1、燃混合煤（低位发热量为3664 Kcal）的每小时煤量比用孟县煤（低位发热量5850 Kcal）大了60%。燃用孟县煤时需要适当调整一二次风量，保证煤与空气量相配合适。 2、燃烧不同煤种时循环流化床锅炉主循环回路和尾部对流

烟道的热量分配是用区别的。燃用低挥发分的孟县煤时，炉膛采用了较高的床温，因此进入尾部对流烟道的烟气温度高，携带的热量要比燃用混合煤多。燃用孟县煤时需要注意过热器气温和喷水量的调整。 济南锅炉厂设计处 2010年9月9日 根据锅炉专业通过丽村印尼保运人员了解，该煤种由于挥发份高，灰份低在炉子本身的燃烧调整上表现出来的主要特点如下： 1、具有较高的燃烧效率，非常容易燃尽，单从挥发份和灰份上讲类似于油页岩。 2、燃用此煤种很难蓄积料层，建立良好的物料循环，需要进行掺伴，1(印尼煤)/5（其他煤种）。 3、由于此煤种挥发份偏高会分较低，着火点低但同样其熔点也较低，表现出来的燃烧特性较粘，容易使落煤管、放渣管产生挂焦堵塞。 4、为了降低结焦的可能性保证锅炉的运行安全，床温控制较低一般不超过900度，对传热效率有一定的影响。 综上所述根据印尼煤的各种特性，我认为印尼煤进行掺伴燃烧具有较高的可行性，同时可以有效提高锅炉效率，与市场上低价位低热量、低挥发份的煤种进行掺伴，总体平衡经济性上应该占有一定的优势，但最佳的掺伴比例需要一定的时间段进行试烧

火电厂煤粉燃烧系统

火电厂煤粉燃烧系统 火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水生成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。今天我的课题是煤粉燃烧系统。 一、煤粉的制备及预热 用火车或汽车、轮船等将煤运至电厂的煤场后，经初步筛选处理，用输煤皮带送到锅炉的原煤仓。煤从原煤仓落入煤斗，由给煤机送入磨煤机磨成煤粉，并经空气预热器来的一次风干燥并带至粗粉分离器。在粗粉分离器中将不合格的粗粉分离返回磨煤机再行磨制，合格的细煤粉被一次风带入旋风分离器，使煤粉与空气分离后进入煤粉仓。 二、煤粉气流的着火和燃烧 (一)煤粉气流的着火 煤粉空气混合物经燃烧器以射流方式被喷入炉膛后，经过湍流扩散和回流，卷吸周围的高温烟气，同时又受到炉膛四周高温火焰的辐射，被迅速加热，热量到达一定温度后就开始着火。有实验表明，煤粉气流的着火温度要比煤的着火温度高一些。因此，煤粉空气混合物较难着火，这是煤粉燃烧的特点之一。 在锅炉燃烧中，希望煤粉气流离开燃烧器喷口不远处就能稳定地着火，如果着火过早可能使燃烧器喷口因过热被烧坏，也易使喷口附近结渣；如果着火太迟，就会推迟整个燃烧过程，使煤粉来不及烧完就离开炉膛，增大机械不完全燃烧损失。另外着火推迟还会使火焰中心上移，造成炉膛出口处的受热面结渣。 煤粉气流着火后就开始燃烧，形成火炬，着火以前是吸热阶段，需要从周围介质中吸收一定的热量来提高煤粉气流的温度，着火以后才是放热过程。将煤粉气流加热到着火温度所需的热量称为着火热。它包括加热煤粉及空气（一次风），并使煤粉中水分加热、蒸发、过热所需热量。 (二)煤粉燃烧的三个阶段 煤粉同空气以射流的方式经喷燃器喷入炉膛，在悬浮状态下燃烧，从燃烧器出口，煤粉的燃烧过程大致可分为以下三个阶段： 1．着火前的准备阶段 煤粉气流喷人炉内至着火这一阶段为着火前的准备阶段。着火前的准备阶段是吸热阶段。在此阶段内，煤粉气流被烟气不断加热，温度逐渐升高。煤粉受热后，首先是水分蒸发，接着干燥的煤粉进行热分解并析出挥发分。挥发分析出的数量和成分取决于煤的特性、加热温度和速度。着火前煤粉只发生缓慢氧化，氧浓度和飞灰含碳量的变化不大。一般认为，从煤粉中析出的挥发分先着火燃烧。挥发分燃烧放出的热量又加热炭粒，炭粒温度迅速升高，当炭粒加热至一定温度并有氧补充到炭粒表面时，炭粒着火燃烧。 2．燃烧阶段 煤粉着火以后进入燃烧阶段。燃烧阶段是一个强烈的放热阶段。煤粉颗粒的着火燃烧，首先从局部开始，然后迅速扩展到整个表面。煤粉气流一旦着火燃烧，

实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“STAR e” 图标打开STAR e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。其中的测试炉采用水平结构，可最大限度地消除可能产生的气体紊流的影响，克服热气体对流上升容易产生的“烟囱效应”。该系统采用单坩埚结构，使样品处于测试炉的几何对称中心，在升温室得到均匀加热。测量样品的温度传感器直接安装于坩埚底部，能准确测取样品温度。加热炉内可通入需要的各种反应气体，同时为了保护天平免受反应气体的腐蚀，需要通入保护气体。 图1 热分析系统示意图 图2 TGA/SDTA851e原理图 1—隔热挡板；2—反应性气体毛细管；3—石英护套；4—气体排出阀门（偶联接口）；5—样品温度传感器；6—加热炉；7—炉温传感器；8—电源接点；9—真空和清洁气体管；10—恒温天平室；11—平行导向超微量天平；12—样品室开启装置；13—冷却水管道；14—保护气体入口；15—反应气体入口；16—真空连接和清洁气体入口

煤的燃烧过程及燃烧条件讲课讲稿

煤的燃烧过程及燃烧 条件

煤的燃烧过程及燃烧条件 煤的燃烧是复杂的物理化学过程，煤进入炉内，收到高温烟气的加热，温度逐渐升高，在此期间经历干燥、干馏、挥发分着火燃烧、焦炭燃烧、焦炭燃尽等各个阶段。 1、干燥： 煤被加热时，首先是水分不断蒸发，煤被干燥，显然，煤中水分多，干燥多消耗的热量也多，时间也长。 2、干馏： 煤被干燥后，继续被加热，达到一定温度就开始析出挥发分，同时生成焦炭，即是煤的干馏过程，每种挥发分越多，开始析出挥发分的温度越低，加热的温度越高，时间越长，析出的挥发分越多，因此，测定挥发分时规定了加热的温度和时间。 挥发分多，其中碳氢化合物也越多，重碳氢化合物在高温、缺氧的条件下，会进行热分解，形成微笑的碳粒，称为炭黑。由于碳粒很小很轻，在炉内不易烧掉而随烟排走，形成黑烟，为了使燃烧充分，不冒黑烟，必须保证挥发分燃烧所需足够高的温度和充足的空气，例如加装二次风。 只有当挥发分达一定浓度，而且到一定温度时，才能着火燃烧，干馏阶段为燃烧前的准备阶段。 煤在燃烧的准备阶段中，非但不放热而且要吸收热量，所以必须组织好热量供应，其热源来自炉膛火焰或高温烟气、炽热的炉墙和炉拱等。热量供应情况就决定了准备阶段的时间长短。 3、挥发分着火燃烧：

煤继续被加热，挥发分不断析出，而且温度也随之提高，挥发分中可燃物质与氧气的化学反应也在逐渐加快，当挥发分达到一定温度和浓度时，化学反应速度急速加快，着火燃烧，形成明亮的黄色火焰，这里，挥发分要加热到一定的温度时个重要条件。 不同的煤的挥发分着火温度时不一样的，通常我们将挥发分着火温度看成煤的着火温度，挥发分燃烧时放出热量，将焦炭加热到赤红程度（已达到能够着火的温度），但是焦炭并不会立刻燃烧，因为挥发分包围了焦炭，挥发分首先遇氧将氧耗掉了，氧气不能扩散到焦炭的表面，焦炭只能被加热而不能燃烧。 挥发分多，着火温度低，着火容易；挥发分少，着火温度高，着火困难。 4、焦炭的燃烧： 当挥发分基本烧完以后，氧气不能扩散到焦炭表面上，焦炭开始着火燃烧，并发出较短的蓝色火焰。 焦炭时煤的主要可燃物，燃烧时能发出很多热量，例如：无烟煤的焦炭燃烧发热量占总发热量的95%左右，挥发分很多，碳含量较小的褐煤，其焦炭燃烧发热量也占总发热量的一半以上。 焦炭的燃烧时固体（焦炭）与气体（氧气）之间的反应，化学反应速度很慢，因此燃烧时间较长，所以组织好焦炭的燃烧往往煤燃烧的关键。 5、焦炭燃尽： 焦炭燃烧时，在其表面形成灰壳，阻碍空气与焦炭接触，同时焦炭被燃烧形成的二氧化碳和一氧化碳所包围，又妨碍空气向焦炭表面的扩散。因此，焦炭燃尽往往需要很长的时间，为了及时排掉燃烧产生的气体，还应保证空气有适当的速度，但也应注意供应太多的空气量，不利于保证一定的炉膛温度。

煤的特性

煤炭指标定义 1、全水和内水 全水是煤的外在水分和内在水分之和。外在水分：在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时所失去的水分；内在水分：在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时所保持的水分。这两个指标对计算低位热值，影响很大，尤其是全水，1个全水影响低位热值大约60大卡。 2、灰分 煤在彻底燃烧后所剩下的残渣称为灰分。煤中灰分增加，发热量降低、排渣量增加，煤容易结渣；一般灰分每增加2%，发热量降低100kcz1/kg左右。 3、全硫 煤炭的硫含量。 4、挥发分 煤中有机质的可挥发的热分解产物。其中除含有氮、氢、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢等气体外，还有一些复杂的有机化合物。实验中将煤样在隔绝空气条件下高温加热，从煤中有机质分解出来的液体和气体的总量中减去水分，就得出挥发分。 5、固定碳 煤的固定碳是指煤在隔绝空气的条件下有机物质高温分解后剩下的残余物质减去其灰分后的产物，主要成分是碳元素。根据固定碳含量可以判断煤的煤化程度，进行煤的分类。固定碳含量越高，挥发分越低，煤化程度越高。固定碳含量高，煤的发热量也越高。 6、热值 7、灰渣特性 将煤灰与糊精混合塑成三角锥体，放在高温炉中加热，根据灰锥形态变化确定。 DT（变形温度）：灰锥尖端开始变圆或弯曲时的温度； ST（软化温度）：灰锥弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球形时的温度； HT (半球温度)：灰锥形变至似半球形，即高约等于底长一半时的的温度； FT（熔化温度、流动温度）。灰锥熔化展开高度在1.5mm以下薄层时的温度。 煤灰是多种矿物质组成的混合物,这种混合物并没有一个固定的熔点,而仅有一个熔化温度的范围.开始熔化的温度远比其中任一组分纯净矿物质熔点为低.这些组分在一定温度下还会形成一种共熔体,这种共熔体在熔化状态时,有熔解煤灰中其他高熔点物质的性能,从而改变了熔体的成及其熔化温度. 煤灰的熔融性和煤灰的利用取决于煤灰的组成. 8、硬度（可磨系数） 煤的耐磨性、软硬程度，是指煤样破碎成粉的相对难以程度，是指煤能低抗外来机械作用的能力。用HGI表示。

关于煤-无烟煤-烟煤

一．煤的物理性质 煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。其中，除了比重和导电性需要在实验室测定外，其他根据肉眼观察就可以确定。煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据，并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。 1.颜色 是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。呈褐色—黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。 2.光泽 是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。煤化程度越高，光泽越强；矿物质含量越多，光泽越暗；风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。 3.粉色 指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹，所以又称为条痕色。呈浅棕色—黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。 4.比重和容重 煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计算煤层储量的重要指标。褐煤的容重一般为 1.05～ 1."2，烟煤为 1."2～

1."4，无烟煤变化范围较大，可由 1."35～ 1."8。煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增大。 5.硬度 是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同，可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。煤的硬度与煤化程度有关，褐煤和焦煤的硬度最小，约2～ 2."5；无烟煤的硬度最大，接近 4。" 6.脆度 是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。在不同变质程度的煤中，长焰煤和气煤的脆度较小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，无烟煤的脆度最小。 7.断口 是指煤受外力打击后形成的断面的形状。在煤中常见的断口有贝壳状断口、参差状断口等。 煤的原始物质组成和煤化程度不同，断口形状各异。 8.导电性 是指煤传导电流的能力，通常用电阻率来表示。褐煤电阻率低。褐煤向烟煤过渡时，电阻率剧增。烟煤是不良导体，随着煤化程度增高，电阻率减小，至无烟煤时急剧下降，而具良好的导电性。 (一)煤的化学组成

煤炭种类及特性

煤炭种类及特性 一、煤炭五大常用指标： 第一个指标：水分 煤中水分分为内在水分、外在水分、结晶水和分解水。煤中水分过大是，不利于加工、运输等，燃烧时会影响热稳定性和热传导，炼焦时会降低焦产率和延长焦化周期。 现在我们常报的水份指标有： 1、全水份（Mt），是煤中所有内在水份和外在水份的总和，也常用Mar表示。通常规定在8%以下。 2、空气干燥基水份(Mad)，指煤炭在空气干燥状态下所含的水份。也可以认为是内在水份，老的国家标准上有称之为“分析基水份”的。 第二个指标：灰分 灰分是指煤在燃烧的后留下的残渣。不是煤中矿物质总和，而是这些矿物质在化学和分解后的残余物。 灰分高，说明煤中可燃成份较低。发热量就低。同时在精煤炼焦中，灰分高低决定焦炭的灰分。 能常用的灰分指标有空气干燥基灰分（Aad）、干燥基灰分（Ad）等。也有用收到基灰分的（Aar）。 第三指标：挥发份（全称为挥发份产率） 指煤中有机物和部分矿物质加热分解后的产物，不全是煤中固有成分，还有部分是热解产物，所以称挥发份产率。挥发份大小与煤的变质程度有关，煤炭变质量程度越高，挥发份产率就越低。在燃烧中，用来确定锅炉的型号；在炼焦中，用来确定配煤的比例；同时更是汽化和液化的重要指标。 常使用的有空气干燥基挥发份（Vad）、干燥基挥发份（Vd）、干燥无灰基挥发份（Vdaf）和收到基挥发份（Var）。其中Vdaf是煤炭分类的重要指标之一。 第四个指标：固定碳 不同于元素分析的碳，是根据水分、灰分和挥发份计算出来的。 FC A V M=100 相关公式如下：FCad=100-Mad-Aad-Vad FCd=100-Ad-Vd FCdaf=100-Vdaf 第五个指标：全硫 是煤中的有害元素，包括有机硫、无机硫。1%以下才可用于燃料。部分地区要求在0.6和0.8以下，现在常说的环保煤、绿色能源均指硫份较低的煤。 常用指标有：空气干燥基全硫(St,ad）、干燥基全硫(St.d)及收到基全硫(St,ar)。