碱金属对煤燃烧特性的影响及动力学分析

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1、第35卷第10期煤炭学报Vol．35No．102010年10月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYOct．2010文章编号:0253－9993(2010)10－1706－06碱金属对煤燃烧特性的影响及动力学分析魏砾宏，齐弟，李润东(沈阳航空航天大学清洁能源与环境工程研究所，辽宁沈阳110136)摘要:采用热重法研究了碱金属盐(K2CO3、NaCl)对煤粉燃烧特性的影响。升温速率为20℃/min，20%(体积比)的氧气(99.999%)和氮气(99.999%)混合气体作为气氛气体，气体流量为80mL/min。实验结果表明:K2CO3、NaCl能够改善煤粉的燃烧性

2、能，当K2CO3、NaCl负载量(煤)在低于52.0497mg/g和8.9694mg/g时，随着负载量的增加着火温度降低，与原煤相比最多降低60℃和32℃。K对挥发分的析出、着火以及固定碳的燃烧都具有催化作用，Na主要催化固定碳的燃烧。Na、K均可降低煤样高温燃烧区的表观活化能，提高燃烧反应速度。关键词:煤;碱金属;燃烧特性;动力学;热重分析中图分类号:TQ534文献标志码:AEffectsofalkalimetaloncombustionofpulverizedcoalandkineticanalysisWEILi-hong，QIDi，LIRun-dong(Institu

3、teofCleanEnergyandEnvironmentalEngineering，ShenyangAeronauticalUniversity，Shenyang110136，China)Abstract:Theeffectsofalkalimetalsalt(K2CO3，NaCl)oncombustionpropertyofpulverizedcoalwereinvestigatedbythermalanalysis．Thetemperaturewasincreasedatarateof20℃/minfromroomtemperature(about25℃)to900℃

4、linearly，anoxygen-argonmixtureasthecarriergaswith80mL/min．TheresultsshowthatK2CO3orNaClcanimprovethecombustioncharacteristicsofpulverizedcoal，theignitiontemperaturedecreaseswiththeincreaseofK2CO3orNaClloading．Theignitiontemperaturedecreasesatmaximumof60℃and32℃withtheK2CO3andNaClloadingof52

5、．0497mg/gand8．9694mg/grespectively．ThecatalysisofK2CO3tothepulverizedcoalcombustionisembodiedintheenhancementoftheemissionofvolatilematters，reducingtheignitiontemperatureandpromotingthecombustionoffixedcarbon，whileNaClmainlycatalyzesthecombustionoffixedcarbon．KandNacanreducetheap-parentact

6、ivatedenergyofpulverizedcoalandimprovethecombustionreactionrate．Keywords:coal;alkalimetal;combustioncharacteristics;kinetics;thermalanalysis提高煤的燃烧效率和降低污染物排放是煤炭能气化，煤的热解，以及焦炭燃烧具有催化作用，能够降［1］［3－8］源高效利用的关键。已有研究表明，选择适当的低反应过程的活化能，提高反应速率，并且得出［9－10］燃煤催化剂可以降低煤粉的着火温度，提高燃烧速率碱金属对活性碳孔隙结构的形成机理。另外，及燃烧效率，即

7、达到提高煤粉自身燃烧性能的目的，碱金属对煤焦还原NO具有催化作用，减少燃料氮向［11－13］同时还有脱硫脱氮作用，减轻煤燃烧对环境的污染。NO的转化。在进行催化研究时，常用的方法［8，14－15］碱类催化剂，特别是钠盐来源广泛，价格便宜，催化作是对煤粉进行脱灰处理再掺入催化剂，但脱［12］用显著，可用工业废碱(黏胶废液、纸浆废液等)代灰处理会导致煤结构发生变化，高变质程度煤反［2］［13］替，很有应用前景。国内外学者已开展了碱金属应活性提高，低变质煤反应活性下降。因此，脱灰对燃料的气化、热解及燃烧的影响研究，并探讨