混煤的微觀理化特性與反應(yīng)性的試驗(yàn)研究.pdf

1、混煤的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)特征與混煤熱反應(yīng)性的客觀規(guī)律對(duì)于闡述優(yōu)化配煤理論，實(shí)現(xiàn)混煤優(yōu)化燃燒具有重要意義。本文選擇兩類煤質(zhì)特性差異較大的無(wú)煙煤和煙煤組成混煤，從微觀角度入手，研究了混煤熱反應(yīng)過(guò)程中的表面結(jié)構(gòu)變化，探討物理?yè)交旖Y(jié)果的混煤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)性改變的內(nèi)在原因。通過(guò)TG/FTIR聯(lián)用測(cè)試手段深入研究熱解、燃燒反應(yīng)機(jī)理，從熱分析動(dòng)力學(xué)角度預(yù)測(cè)混煤的反應(yīng)性。采用管式爐堆積燃燒，跟蹤分析混煤污染產(chǎn)物的動(dòng)態(tài)析出過(guò)程，為硫的脫除和氮氧化物的控制提供理論

2、基礎(chǔ)。拓展了優(yōu)化組合算法在配煤領(lǐng)域的應(yīng)用，為提高優(yōu)化配煤模型的時(shí)效性提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。 紅外微觀物性和XRD微晶結(jié)構(gòu)分析表明混煤具備成為化學(xué)意義上的新煤種的條件。采用管式爐熱解制備煤焦，采用氮?dú)馕椒椒ê蚐EM相結(jié)合對(duì)混煤焦的微觀孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，探討混煤焦表面形態(tài)變化的原因。揮發(fā)分的析出和煤粒受熱變形的共同影響導(dǎo)致混煤焦的比表面積低于相同熱解條件下的組分煤種。局部孔隙分布隨著混煤組分比例的改變呈多段變化：混煤組分比例相同

3、時(shí)，混煤焦的中孔分布同于無(wú)煙煤焦；煙煤比例<50％，混煤焦的中孔分布隨煙煤比例增加而萎縮；煙煤比例>50％，混煤焦的中孔分布隨煙煤比例增加而膨脹。 采用TG-FTIR聯(lián)用的手段對(duì)熱解氣體產(chǎn)物和熱解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析，探討了混煤的熱解機(jī)理。混煤最大熱解速率對(duì)應(yīng)的溫度基本上不發(fā)生變化，反映出混煤具有結(jié)構(gòu)上的相似性。揮發(fā)分釋放特性曲線呈多峰分布、半峰寬較寬，體現(xiàn)出混煤組分的熱解性具有相對(duì)獨(dú)立性。全局熱解活化能用于描述有無(wú)煙煤組分的混煤的熱

4、解反應(yīng)性是不夠準(zhǔn)確的。分段熱分析動(dòng)力學(xué)可以用擴(kuò)散機(jī)理和N=6的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理綜合描述混煤的熱解過(guò)程。混煤的熱解初析溫度隨著混煤氧元素含量的增加線性降低。混煤熱解沿程產(chǎn)物分布以及熱解產(chǎn)物總的析出量與元素的存在形式息息相關(guān)，受混煤組分比例的直接影響。 混煤燃燒呈階段性分布，揮發(fā)分的均相燃燒和煤焦的非均相燃燒產(chǎn)生的熱量分布受氧氣分壓條件的影響，導(dǎo)致在某些配比下無(wú)法實(shí)現(xiàn)著火性能和燃盡性能的雙重改善?；烀?0％易燃質(zhì)的燃燒時(shí)間與煙煤相近，活

5、化能描述的混煤著火性能隨著易燃組分比例的增長(zhǎng)呈雙曲線形式改善。混煤剩余50％有機(jī)質(zhì)的燃盡時(shí)間均高于混煤組分的燃盡時(shí)間，隨著煙煤比例的增加逐步惡化。煙煤的配比在1/3～2/3時(shí)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)較好的著火和燃盡。燃燒氣體產(chǎn)物的紅外分析顯示，混煤碳元素轉(zhuǎn)化為CO/CO<,2>的相對(duì)反應(yīng)速率與熱解產(chǎn)物中碳的分布以及燃燒氣氛有關(guān)。 為了尋求混煤燃燒污染控制的舉措，需要對(duì)氮、硫污染物的動(dòng)態(tài)析出過(guò)程進(jìn)行分析。在管式爐燃燒條件下，主要考察了氧量變化對(duì)

6、NO、SO<,2>生成規(guī)律的影響。NO的動(dòng)態(tài)析出曲線呈多峰分布，降低氧量有利于抑制揮發(fā)分N向NO的轉(zhuǎn)化，在某些條件下，也容易導(dǎo)致焦N向NO轉(zhuǎn)化的加強(qiáng)。混煤組分比例改變導(dǎo)致NO波峰對(duì)應(yīng)的反應(yīng)時(shí)段有較大的波動(dòng)，在采用空氣分級(jí)控制氮氧化物生成的措施時(shí)，需要考慮這一因素的影響。SO<,2>的動(dòng)態(tài)析出曲線呈雙峰分布，析出量隨氧量的增加而增加?；烀篠O<,2>總的析出量隨著硫元素含量的增加近似線性增加。煤質(zhì)在線檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展對(duì)優(yōu)化配煤?jiǎn)栴}的時(shí)效性提