催化剂对劣质煤燃烧性能的影响.pdf

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1、第34卷第2期煤炭转化Vo1．34No．22011年4月C0AIC0NVERS10NApr．2011催化剂对劣质煤燃烧性能的影响秦瑾何选明刘瑞芝。胡芝娟王世杰黄陈杰u李铁鲁D摘要主要利用热分析法研究了催化剂NaCIO，MnO。和BaCO。对劣质煤燃烧性能的影响．结果表明，三种催化剂均可以提高劣质煤的挥发分释放量；各催化剂对煤粉的着火特性和燃尽指数都有不同程度的促进作用，其影响大小排序为：NaC10>BaCO。>MnO。和BaCO。>MnOz>NaC1O；加入各催化剂后，煤粉的放热量均得到了提高．主要作用机理是：催化剂促进煤中挥发分的析出，降低煤的着火温度并且促进氧气与焦炭的充分接触，

2、从而加速煤的燃烧过程．关键词催化剂，劣质煤，催化燃烧，热重分析，水泥工业中图分类号TQ534，TQ4260引言供理论依据·煤炭是我国水泥工业的主要燃料，同时水泥工1实验部分业也是耗煤大户，随着我国工业的快速发展，能源问题日益突出，优质原燃材料供应的日趋紧张和煤炭1．1样品的采集与制备价格的持续上涨给水泥工业带来了成本大幅提高的实验选取来自于水泥厂的华润南宁无烟煤、江问题．受外部环境的影响，水泥工业正逐渐向利用劣西圣塔无烟煤、华润富JII无烟煤以及贵州豪龙烟煤质燃料的方向发展．但是，劣质煤在水泥生产中的使(编号分别为I，Ⅱ，Ⅲ，IV)作为催化燃烧实验用煤，用必然会影响到熟料煅烧、窑系统

3、工况稳定以及能煤样制备采用国标GB474—2008，测定180目筛，筛耗高低等．鉴于以上情况，许多水泥企业结合劣质煤余8以下，干燥备用．这四种煤的工业分析、元素理论研究和生产实践，提出了不同的改造工艺，但其分析和灰成分分析见表1和表2，实验所用试剂均大部分是对设备的改造和生产工艺的调整．[1。如为分析纯(天津市科密欧化学试剂有限公司生产)．何在不改变原有生产工艺的前提下，使劣质煤能够表1煤样的元素分析和工业分析(％)应用于实际生产，达到降低成本，提高生产效率的目Table1Ultimateandproximateanalysisofcoalsample()的，对这一问题的思考推动了煤

4、的催化燃烧研究．为Ultimateanalysis，dafProximateanalysis，ad改善劣质煤的燃烧特性，国内外研究人员对煤的催CHoNSMAVFCI91．432．83化燃烧进行了大量研究口，然而这些研究主要是针Ⅱ95．980．88对电厂锅炉及工业锅炉，并不适用于水泥生产．因Il90．782．12此，要想使劣质煤能广泛应用于水泥工业，必须根据IV81．725．14新型干法水泥生产对煤燃烧特性的要求寻找适宜的催化剂，达到降低煤粉的着火温度、提高放热量和改善煤粉的燃烧特性等目的．本研究在不改变水泥工业燃煤设备和煤粉细度的前提下，选用NaC1O，MnO和BaCO。为催化剂，借

5、助挥发分释放特性实验、热重分析和放热量分析等方法，研究它们对煤的挥发分释放特性、着火温度、燃尽特性以及放热量的影响，为劣质煤在新型干法水泥工业生产中应用提*武汉科技大学绿色制造与节能减排科技研究中心开放基金资助项目(B1015)．1)硕士生；2)教授；5)副教授，武汉科技大学湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室，430081武汉；3)高级工程师；4)教授级高级工程师，天津水泥工业设计研究院有限公司，300400天津收稿日期：2010-10-23；修回日期：2O10122314煤炭转化1．2燃烧性能分析方法TG曲线交于B点，过B点作TG曲线的切线，该切线与失重开始时的平行线的交点C所对应

6、的温度(D1．2．1挥发分释放特性点)定义为着火温度，该切线与失重为零时的平行为了探讨催化剂对煤燃烧挥发分释放过程的影线的交点E所对应的温度(F点)定义为燃尽温度丁f．响，本研究进行挥发分失重分析实验，获得各煤样挥通过煤粉燃烧过程的热重分析计算出燃尽指数．[43发分失重与时间的关系曲线．挥发分失重实验在r、(dw／dt)⋯950℃马弗炉中进行，样品置于带盖坩锅中，加热时一间分别为2min，4rain，6min，8rain，10rain，催化式中：△￡l／2——在(dw／dt)／(dw／dt)一1／2时所剂加入量为0．5．对应的时间；(d训／出)——最大燃烧速度，其中"tO1．2．2着

7、火温度与燃尽指数为样品质量，t为燃烧时间；tp——最大燃烧速度所对热分析实验条件如下：分析仪器为Netzseh应的时间；——燃尽所需时间；D——燃尽指数．STA409PC；气氛为空气，流速为0：13mL／min，1．2．3放热量吹扫N2：40mL／min；温度为室温～1000℃；升温利用煤样的差式扫描量热曲线(differential速率为10℃／min；样品称重：2Omg左右．scanningcalorimetry，DSC)分析得出煤样在添加催确定煤的着