富氧气氛下升温速率对煤燃烧及动力学的研究.pdf

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1、第37卷第4期煤炭转化Vo1．37No．42014年1O月COALCONVERSION0ct．2O14富氧气氛下升温速率对煤燃烧及动力学的研究杨妮”卿山王华。张爱敏’李文滔’王俊勇。’摘要在同步热分析仪上对小龙潭褐煤进行了不同升温速率(5K／min，10K／min和20K／rain)下的Oz／co燃烧特性实验，确定不同升温速率下煤粉的燃烧特性参数及动力学参数．实验结果表明，随着升温速率的增大，煤粉的TG曲线和DTG曲线均向低温区偏移，煤样的着火温度和燃尽温度升高，燃烧时间延长，可燃性指数和综合燃烧特性指数增大，同时，反应动力学参数随升温速

2、率的变化而不同，频率因子呈上升趋势．关键词O／CO气氛，热重分析，升温速率，燃烧特性，动力学中图分类号TQ534，O643表1煤样的工业分析和元素分析(％，ad)0引言Table1Proximateandultimateanalysisofcoalsamples(Y0，ad)0z／CO燃烧技术，又称为富氧燃烧技术(oxy—gen—enrichedcombustion)或空气分离／烟气再循环技术，它选用比空气中氧浓度高的气体进行燃烧，不炉内气氛为210／79CO的混合气体，在同步仅能获得高浓度的C0，还能综合控制燃煤污染物热分析仪上对小龙潭

3、褐煤进行不同升温速率的燃烧的排放，是一种高效的新型燃烧技术，被称为资源创特性实验，气体流量为50mI／rain，保护气为高纯造性技术．[1近年来，随着新型制氧设备工艺的出氩，载气量为20mI／min，TG数据与DTG数据均现和大力发展，特别是膜法富氧技术的发展i=3]，富氧由同步热分析仪自动采集．燃烧技术逐步得到推广．进行0／co。气氛下煤粉2燃烧特性以及反应的动力学分析对于研究煤粉的富氧助燃、低负荷稳燃以及富氧点火有很大的帮助．[4笔者通过对小龙潭褐煤在不同升温速率下的燃烧实验进行研究，分析在不同升温速率下煤粉的燃烧特旦性，并通过计算分

4、析煤的燃烧动力学参数，为富氧燃烧技术的实际应用提供有参考价值的实验数据．图1热重实验装置Fig．1Schematicofthermogravimetryexperiment1实验部分1Gascylinder：2Pressurereducingvalve：3Thermalbalance4-Thermobalancecontrolmeter；5-Computer实验使用德国NETZSCH公司制造的STA449F3Jupiter同步TG—DSC热分析仪，选用刚玉2结果与讨论坩埚．热分析的程序为：从室温～1100℃，升温速2．1热重曲线分析率分别

5、为5K／rain，10K／min和2OK~rain．样品质量约为10mg，实验选取了云南小龙潭褐煤，通过球采用TG—DTG法确定煤粉燃烧过程中的着磨机研磨后，经过筛选，选取53肚m～75ptm的煤粉火点和燃尽点(见第51页图2)：在DTG曲线上过粒径研究分析，煤粉的工业分析与元素分析见表1．峰值A点作垂线交TG曲线于一点B，过B点作*国家自然科学基金资助项目(51064015)．1)硕士生；2)教授(通讯作者)；3)教授；4)研究员，昆明贵金属研究所，650106昆明；5)硕士生，昆明理工大学冶金与能源工程学院，省部共建复杂有色金属资源清

6、洁利用国家重点实验室，650093昆明收稿!Et期：20140225；修回日期：2014-05—12第4期杨妮等富氧气氛下升温速率对煤燃烧及动力学的研究51TG曲线的切线，该切线交TG曲线上开始失重时释放；第二阶段，300。C～600℃之间，这一阶段主的平直线于一点C，则C点对应的温度定义为着火要是热解阶段，此过程TG曲线急速下滑，DTG曲温度．与TG曲线最终的质量延长线交于一点D，线在约370。C时出现了最大失重峰，此过程生成和该点所对应的温度为燃尽温度丁．排出大量的挥发物，煤的官能团发生分解，在发生解聚和分解后，煤释放出大量的可燃型气

7、体，固化形成半焦；第三阶段，600。C～1100。C，TG曲线和DTGi未曲线均出现平缓区，此过程以缩聚反应为主，半焦缩三童聚成焦炭，释放的气体主要是Hz和CO．毒由图3a可知，升温速率对小龙潭褐煤的富氧燃烧有比较大的影响．不同升温速率的TG曲线总体变化趋势一致，随着升温速率由5K／min升高至图2着火温度与燃尽温度曲线20K／min，曲线向右偏移，煤样着火和剧烈燃烧均Fig．2Schematicdiagramofinitialandterminated延迟．在相同的失重情况下，小龙潭褐煤燃烧所需要burningtemperatures的

8、温度随着升温速率的升高而增大，如当失重率2．2O：／co气氛下燃烧失重曲线分析一40时，不同升温速率5K／min，10K／rain和20K／min所对应的温度分别为351．O0℃，366．76