混煤的微觀理化特性與反應性的試驗研究.pdf

1、混煤的物理化學結構特征與混煤熱反應性的客觀規(guī)律對于闡述優(yōu)化配煤理論，實現(xiàn)混煤優(yōu)化燃燒具有重要意義。本文選擇兩類煤質特性差異較大的無煙煤和煙煤組成混煤，從微觀角度入手，研究了混煤熱反應過程中的表面結構變化，探討物理摻混結果的混煤發(fā)生化學反應性改變的內在原因。通過TG/FTIR聯(lián)用測試手段深入研究熱解、燃燒反應機理，從熱分析動力學角度預測混煤的反應性。采用管式爐堆積燃燒，跟蹤分析混煤污染產(chǎn)物的動態(tài)析出過程，為硫的脫除和氮氧化物的控制提供理論

2、基礎。拓展了優(yōu)化組合算法在配煤領域的應用，為提高優(yōu)化配煤模型的時效性提供理論依據(jù)和技術支持。 紅外微觀物性和XRD微晶結構分析表明混煤具備成為化學意義上的新煤種的條件。采用管式爐熱解制備煤焦，采用氮氣吸附方法和SEM相結合對混煤焦的微觀孔隙結構進行研究，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，混煤焦的中孔分布同于無煙煤焦；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)用的手段對熱解氣體產(chǎn)物和熱解動力學進行分析，探討了混煤的熱解機理。混煤最大熱解速率對應的溫度基本上不發(fā)生變化，反映出混煤具有結構上的相似性。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獨立性。全局熱解活化能用于描述有無煙煤組分的混煤的熱

4、解反應性是不夠準確的。分段熱分析動力學可以用擴散機理和N=6的化學反應機理綜合描述混煤的熱解過程?；烀旱臒峤獬跷鰷囟入S著混煤氧元素含量的增加線性降低?；烀簾峤庋爻坍a(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，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，導致在某些配比下無法實現(xiàn)著火性能和燃盡性能的雙重改善?；烀?0％易燃質的燃燒時間與煙煤相近，活

5、化能描述的混煤著火性能隨著易燃組分比例的增長呈雙曲線形式改善?；烀菏Ｓ?0％有機質的燃盡時間均高于混煤組分的燃盡時間，隨著煙煤比例的增加逐步惡化。煙煤的配比在1/3～2/3時能同時實現(xiàn)較好的著火和燃盡。燃燒氣體產(chǎn)物的紅外分析顯示，混煤碳元素轉化為CO/CO<,2>的相對反應速率與熱解產(chǎn)物中碳的分布以及燃燒氣氛有關。 為了尋求混煤燃燒污染控制的舉措，需要對氮、硫污染物的動態(tài)析出過程進行分析。在管式爐燃燒條件下，主要考察了氧量變化對

6、NO、SO<,2>生成規(guī)律的影響。NO的動態(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的轉化，在某些條件下，也容易導致焦N向NO轉化的加強。混煤組分比例改變導致NO波峰對應的反應時段有較大的波動，在采用空氣分級控制氮氧化物生成的措施時，需要考慮這一因素的影響。SO<,2>的動態(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。煤質在線檢測技術的發(fā)展對優(yōu)化配煤問題的時效性提