混合煤种的低温氧化机理及其污染物排放特性研究

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1、硕士学位论文混合煤种的低温氧化机理及其污染物排放特性研究作者姓名李双双学科专业工程热物理指导教师马晓茜教授所在学院电力学院论文提交日期2015年5月10日ResearchonThermochemicalKineticMechanismandPollutantEmissionCharacteristicsduringLowTemperatureOxidationofBlendedCoalsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiSh

2、uangshuangSupervisor：Prof.MaXiaoqianSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TK6学校代号：10561学号：201220110351华南理工大学硕士学位论文混合煤种的低温氧化机理及其污染物排放特性研究作者姓名：李双双指导教师姓名、职称：马晓茜教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：工程热物理研究方向：高效低污染燃烧论文提交日期：2015年5月10日论文答辩日期：2015年6月7日学位授予单位：华南理工

3、大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：赵增立委员：马晓茜、廖艳芬、杨承、余昭胜摘要中国是世界上少数以煤炭为主要能源的国家，近年来我国国民经济持续发展较快，化工、冶金、电力等行业的发展导致了对煤炭需求的逐年递增。煤炭是不可再生的矿产资源，但煤炭在利用中存在许多问题，例如，在煤仓堆放过程中，会受到空气的缓慢氧化作用，发生放热反应，热量累积到一定程度发生自燃，造成煤炭资源巨大的浪费和能量损失的同时，其低温氧化过程析出的气相污染物（包括CO，??2，???，???等）对环境造成不可小觑的影响。无论

4、何时，只要含碳材料和空气中的氧气接触就会发生低温氧化。这个过程跨越广泛的温度范围，从室温到300ºC时，直到热量集聚导致煤的自燃。综合国内外学者对于煤炭低温氧化动力学模型以及气相析出机理的研究分析得知，对于燃煤电站储煤的低温氧化研究基本上集中于各单独种类煤样的研究。目前较少人员对混合煤样的低温氧化机理及其污染物排放特性进行协同交互作用的研究。本课题采用瑞士梅特勒同步热分析仪对三种典型的华南地区燃煤煤种（神华煤、澳洲煤、印尼煤）的低温氧化过程进行了热力学分析；通过分析热重曲线（TG、DTG曲线），研

5、究单个煤种、不同煤种等比例混合以及煤种不同比例（1:9、3:7、7:3、9:1）掺混的热力学特性；根据实验结果，分析了混合煤种低温氧化过程中的交互影响规律，探讨了混合比例对低温氧化过程的作用效果，选用合适的模型进行了热动力学分析。并进一步应用热重-红外联用(TG-FTIR)技术对混合煤种低温氧化过程气相（CO，HCl，???，???）析出特性进行了研究。通过以上实验以及计算分析，本文主要得出以下结论：在低温氧化过程中，不同煤种之间存在协同交互作用，与高挥发性烟煤掺混可在一定程度上降低共混物的综合氧

6、化特性；高挥发性烟煤的掺混对低温氧化的抑制效果随着掺混比例的增加不呈正比趋势，印尼煤与神华煤等比例混合能实现对低温氧化的最佳抑制作用；煤低温氧化第一阶段的吸氧脱附阶段的反应模型为G(α)=[(1-α)-2-1]/2，表观活化能介于62~83kJ/mol，而第二阶段的吸氧增重阶段的反应机理模型为G(a)=[1-(1-α)1/3]2，表观活化能（195-226kJ/mol）。混合煤样低温氧化过程的气相析出特性：H2S?4、??2的生成速率随着混煤含水率的增大而增大，印尼煤与神华煤混合比例6:4、4:6

7、分别有利于抑制??2和??2排放；挥发份越高，炭的活性越大越有利于???减排；气相HCl主要来自含氯有机物，混煤堆放对HCN和HCl的排放具有抑制作用。I关键词：混合煤种低温氧化热动力学气相析出特性IIABSTRACTWiththedevelopmentofport,coalmining,grain,chemicalandpower,theconsumptionofcoalinChinaprogressiveincreasedyearbyyearwhichleadsChinatobecomeone

8、ofafewcountrieswhichtakecoalasthemainsourceofenergy.Theproblemsexistedintheusageofcoalplayabigroleinpowergenerationindustrywhileit’sakindofnon-renewablemineralresources.Forexample,thelowtemperatureoxidationofcoalcausedbytheexothermicinteractio