混煤燃烧过程中的交互作用与动力学特性研究_马国伟
燃烧器不同因素对燃料转化率影响的数值计算
燃烧器不同因素对燃料转化率影响的数值计算乔伟彪;马贵阳;陈杨;杜明俊;齐国栋【期刊名称】《化学工程》【年(卷),期】2011(039)005【摘要】随着天然气、煤层气的不断开采和广泛应用,对甲烷-空气非预混燃烧特性的研究显得尤为重要.基于涡耗散理论,采用有限容积法建立组分燃烧与输运控制方程,针对长2 m,直径为0.9 m的圆筒形燃烧器内甲烷-空气非预混燃烧过程进行数值计算.分析了组分不同入口流速、温度对燃烧过程燃料转化率的影响.结果表明:随着空气入口流速的不断增加,甲烷空气非预混燃烧过程不充分,在距入口轴向2 m处,水和CO2的量相对较少,而氧气较多,转化率较低;随着甲烷入口流速的不断增加,非预混燃烧过程相对充分,燃料转化率提高;当改变甲烷入口温度时发现:随着甲烷温度的升高,燃烧器内氧气质量分数增加,非预混燃烧过程不充分,转化率低.提高甲烷入口流速,降低甲烷温度可有效提高燃烧过程燃料的转化率.%With the unceasing exploiting and wide application of liquefied natural gas(LNG) and coalbed methane ( CBM), it is very important for the research of the non-premixed burning process of methane and air. Based on the theory of the vortex dissipation, by using the limited volumetric method the controlling equation of the burning and transporting phase was established. The non-premixed burning process of methane and air in the cylindrical combustor with length of 2 m and diameter of 0.9 m was simulated numerically. The effects of air and methane inlet flow and temperature on the conversion in burning process were analyzed. The research results show that at the placeof 2 m away from the axial inlet with the air inlet flow increasing, the methane and air mixture burns insufficiently, the mass fraction of water and CO2 is low, however, the mass fraction of oxygen is high, and the conversion is low; with the methane inlet flow velocity increasing, the methane and air mixture burns sufficiently, and the conversion is high; with the methane inlet temperature increasing, the mass fraction of oxygen is adding in the combustor, the non-premixed methane and air burn insufficiently, and the conversion is low. Enhancing the methane inlet flow velocity and lowering the methane temperature may improve the fuel conversion in the process of the burning effectively.【总页数】4页(P81-84)【作者】乔伟彪;马贵阳;陈杨;杜明俊;齐国栋【作者单位】辽宁石油化工大学,石油天然气工程学院,辽宁,抚顺,113001;辽宁石油化工大学,石油天然气工程学院,辽宁,抚顺,113001;辽宁石油化工大学,石油天然气工程学院,辽宁,抚顺,113001;中国石油集团工程设计有限责任公司,华北分公司,河北,任丘,062552;中国石油抚顺石化公司,辽宁,抚顺,113001【正文语种】中文【中图分类】V231.2【相关文献】1.影响企业电子商务网站转化率因素系列研究之三影响企业电子商务网站转化率的网站品牌因素研究 [J], 卞保武;陈彦2.影响企业电子商务网站转化率因素系列研究之四影响企业电子商务网站转化率的客户服务因素研究 [J], 卞保武;沈桂南3.影响企业电子商务网站转化率因素系列研究之六影响企业电子商务网站转化率的流量质量因素研究 [J], 卞保武;陈蕾4.影响企业电子商务网站转化率因素系列研究之五影响企业电子商务网站转化率的用户体验因素研究 [J], 卞保武;李莉5.影响企业电子商务网站转化率因素系列研究之二影响企业电子商务网站转化率的商品吸引力因素研究 [J], 卞保武;董文华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
气煤混烧技术在集中供热等工业锅炉上的应用
被烟 气携 带飞 出炉 膛 ，这些逃 逸的颗粒 一部 分
被旋 风 分 离 器捕 集 经 返料 装 置 返 回炉 内参 与 下一循环 ，而部分 细小颗粒继 续被烟 气携带 ， 最后经 除尘器捕 集而排 出炉外 ，这 部分未燃烬 又 未被 旋 风 分 离器 捕 集 的颗 粒 即 构成 了锅 炉 的机械 不完全 燃烧热损失 。由于气 流在炉膛 截
面 上 分布 的 不 均匀 性 揭 示 了在 炉 膛 空 间气 固
混 和 的 不均 匀 性 ，气 流 混和 的 差 异必 然 导 致 在氧 化 反应 强烈 的 中心 区出现 氧量 供应 不足 ，
温 度水平 ，使燃料进 入炉膛后 尽快得 到预 热 ，
干燥和 引燃 ，同时借 助燃气 喷入引起 的气流扰
供 热专 栏
气煤混烧技术在集中供热等 工业锅炉 上的应 用
马培根 晋 城 市 热 力 公 司
针对煤 炭企 业 、化工企 行业 以及 冶金企 业 生 产 中排 放大量 可燃气体 ，提 出了利用“ 气煤 混 烧 技 术 对其工业锅 炉进行 改造 ，从而达到废 气 利 用 ，保护 环境 ，节 能降 耗 ，提 高 锅炉 燃烧 效 率 及 企业经 济效 益 的 目的 ，并 进行 了定性 和 定
度在炉 膛截面 的分布上 存在不均 匀性 ，其 中心 流动 速度高于 壁面气 流速度 ，同时进入炉 内的 燃料粒 度发生 变化 时 ，炉 膛上部 的物料浓 度相
３ ． １ 链条炉排锅 炉改 造方案 对于 链 条 炉排 锅 炉 ，燃 料进 入 炉 膛后 以
固态 形 式 随炉 排 的 移 动边 燃 烧 边 前进 ，直 至
加环保设 施的经济 性要 优越的 多 ， 其优点 如下：
600 MW锅炉小差异特性混煤燃烧数值模拟
收稿日期：２０１８ － ０６ － ２０ 作者简介：程 凯（１９９４—） ，男，硕士研究生，研究方向为电站锅炉燃烧优化及污染物排放控制。
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电力科学与工程
２０１８ 年
０ 引言
我国的能源结构决定了我国电力行业仍然以 火力发电为主［１］ 。 近年来，煤炭价格大幅度上涨 导致发电成本进一步增加，再加之煤炭市场的紧 张，燃煤电站很难长期获得设计煤种，实际运行过 程中通常采用两种或多种煤进行掺烧［２］ 。 在混燃 过程中，组分煤之间存在复杂的耦合传热传质和 化学反应的交互作用［３］ 。 混煤配置合理，可以提 高锅炉效率和经济性。 因此，如何经济稳定地掺 烧具有十分重要的应用意义。
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｌｅｎｄｅｄ ｃｏａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｍａｌｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ ６００ ＭＷ ｂｏｉｌｅｒ
ＣＨＥＮＧ Ｋａｉ， ＣＨＥＮ Ｈｏｎｇｗｅｉ， ＷＡＮＧ Ｚｈａｏｙａｎｇ， ＺＨＵ Ｌｏｕ， ＺＨＵ Ｄｏｎｇｑｉ
混燃掺烧方式主要分为炉前掺混与炉内掺混 两种方式［４］ 。 混煤的燃烧特性不能认为是各单煤 燃烧特性的线性加权，段学农等［５］ 提出混煤的燃 烧接近组成混煤单煤中易着火的煤；Ｃｈｉ 等［６，７］ 研 究指出掺烧的两种煤性能差异性越大，燃尽特性 越差；朱光明［８］ 通过对烟煤和无烟煤的掺烧，发现 在一定范围内掺烧无烟煤，对混煤燃烬特性影响 不大；文献［９ ］ 利用沉降炉对高挥发分烟煤与贫煤 进行掺烧 试 验， 结 果 表 明， 当 烟 煤 掺 烧 比 例 超 过 ７５％ 时，混煤燃烬特性明显变差， 出现 “ 抢风” 现 象。 夏铭劭［１０］ 提出灰色聚类判别法对混煤掺混方 式进行分级评判，并针对 ３ 种炉型的锅炉进行混 煤不同掺混方式的对比试验，分析其经济性与燃 烧稳定性。 上述研究对确定合理的混煤掺烧方式 具有重要的指导意义。 但这些研究大多针对中大 差异特性混煤掺烧，而对小差异特性混煤的掺烧 研究较少。 本研究以某电厂 ６００ ＭＷ 锅炉为研究 对象，进行小差异特性煤种掺烧的数值模拟，以期 为相关研究提供参考。
660MW锅炉燃烧优化调整试验研究
660MW锅炉燃烧优化调整试验研究苏建宁;解尧;马国伟;马升【摘要】Aiming at the problems of the boiler slagging,combustible high combustible contents of fly ash and slag,and low efficiency after the No.1 boiler burner improved,based on the deep analysis of boiler slagging causes,makes regulation test on boiler combustion optimization. By the measures of reducing primary air pressure and fineness of pulverized coal,controls effectively the boiler internal slagging,the combustible contents of fly ash and slag reduced from 10.37% to 2.99% and 4.75% to 0.91%. The result shows that:the optimization regulation test has obvious effect, can control averagely fineness of pulverized coal and primary air velocity within the acceptable range,improves obviously boiler efficiency,prevents effectively the boiler slagging, improves the security and economy of boiler operation.%针对某电厂1号锅炉燃烧器改造后锅炉结焦、飞灰及炉渣可燃物含量高、锅炉效率低等问题,在对锅炉结焦原因深入分析的基础上,进行了燃烧优化调整试验.通过采取降低一次风压、降低煤粉细度等措施,炉内结焦得到了有效控制,飞灰、炉渣可燃物含量从10.37%、4.75%降低至2.99%、0.91%.结果表明:优化调整试验效果明显,煤粉细度、一次风速均可控在合适范围之内,锅炉效率显著提高,有效防止了炉内结焦现象的发生,提高了锅炉运行的安全性和经济性.【期刊名称】《宁夏电力》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P61-65)【关键词】660MW发电机组;锅炉;燃烧优化;调整试验【作者】苏建宁;解尧;马国伟;马升【作者单位】华电宁夏灵武发电有限公司, 宁夏银川 750045;华电宁夏灵武发电有限公司, 宁夏银川 750045;国电科学技术研究院, 宁夏银川 750011;国电科学技术研究院, 宁夏银川 750011【正文语种】中文【中图分类】TM227.1（1.华电宁夏灵武发电有限公司，宁夏银川750045；2.国电科学技术研究院，宁夏银川750011）某电厂1号锅炉型号为SG2093/17.5-M917，系亚临界压力中间一次再热控制循环汽包炉。
混煤燃烧特性分析及速度预测
（ 长 沙理工大 学能 源与动力工程 学院 ， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ０ ４ ）
摘 要： 基 于 热 重 分 析 方 法 研 究 煤 粉 的 燃 烧 特 性 对 燃 烧 速 度 的 影 响 。 通 过 对煤 粉燃 烧 速 度过 程 的 预测 有利 于
第 ４期 ２ ０ １ ３年 ７月
锅
炉
制
造
Ｎｏ ． ４
ＢＯＩ Ｌ ＥＲ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩ ＮＧ
Ｊ ｕ １ ． ２ ０１ ３
文章编号 ： Ｃ Ｎ ２ ３—１ ２ ４ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ０ 测
Ｔｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｗａ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ Ａ￣ｈ ｅ ｎ ｉ ｕ ｓ ｌ ａ ｗ． Ｔｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｉ ｒ ｄ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｔ ｒ ｅ ｎｄ ｏ ｆ ｂ ｕ ｎｉ ｒ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｂｕ ｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ １ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｐ ｕ ｌ ｖ ｅ ｉｚ ｒ ｅ ｄ ｃ ｏ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ；ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
生物质煤炭复合燃料动力学分析
生物质煤炭复合燃料动力学分析全球生态环境因为化石燃料的燃烧而遭到严重的破坏，并且这一问题变得越来越突出。
我们迫切需要化石燃料的洁净燃烧，尤其是煤炭的洁净燃烧，实现能源利用的可持续发展。
冬季在我国的北方地区，有大量燃烧秸秆的现象，产生的空气悬浮颗粒会加剧空气的二次污染。
文章重点研究了国内大量存在的生物质杨木和秸秆煤炭复合燃料动力学相关特征，分析其应用于实际锅炉利用的可能性。
标签：生物质；杨木；秸秆；煤炭；复合燃料；动力学引言近年来，可再生能源因其灵活性好、燃烧效率高、传热性高和NOX、SOX、CO2排放量低而廣泛获得关注。
生物质可以转化成能量，这被认为是潜在的可再生能源[1]。
生物质的主要的应用是使用锅炉单独燃烧或与煤联合燃烧。
在我国的北方地区，秸秆燃烧排放大量污染物，导致雾霾等严重空气污染过程的发生或加强。
国家已制定了禁烧的相关法案，但目前尚无有效替代燃烧处理秸秆的方法，不少地区燃烧仍很普遍。
因此，有必要进一步探讨解决秸秆燃烧污染效应的其他途径[2]。
因此，秸秆作为生物质煤炭复合被视为混烧过程的一种备选方案。
文献[3]指出，在我国的大环境下生物质成型燃料与煤炭价格的比价，表明生物质的合理利用可促进两者比价的合理化，生物质完全取代煤炭是很难实现的，混合使用可更好的提高其燃烧效率。
同时，混烧生物质与煤可以更好的克服并解决个别缺陷样品，如含有高挥发分的生物量和高硫分高灰分的煤[4]。
除此之外，混合后由于灰分的存在，会有协同作用的效果。
富碳材料的热化学设施工业发展的转换主要需要全面的燃烧参数数据及其对过程动力学的影响。
在这种情况下，热分析方法如热重量分析法（TG）、微分热重量分析法（DTG）、示差热分析（DTA）、差示扫描量热法（DSC），傅里叶变换红外光谱与热重联用（TG-FTIR）和热重质谱联用（TG-MS）技术被以日益增长的用于评价和表征化石燃料和可再生能源，并作为一种测定燃烧特性及动力学参数的重要手段[5]。
混煤燃烧特性及动力学分析
混煤燃烧特性及动力学分析邢相栋;张建良;任山;曹明明;焦克新【摘要】Non-isothermal combustion experiments of different additive amount of bituminous (0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100%) were conducted by synthesized thermogravimetry analyzer(STA409PC) from room temperature to 900 ℃ in air. The changes of combustion characteristic parameters of pulverized coals in different atmospheres are analyzed. The results show that DTG curves of coal combustion move to low temperature zones when the amount of bituminous increases. It indicates that both ignition and burn out temperature are lower, burn out time decreases, combustion characteristic index obviously increases, and combustion performance of blending coal are improved. The iso-conversional method involving Flynn-Wall-Ozawa(FWO) methods was used for the kinetic analysis of the main combustion process. The results indicated that when the additive amount of bituminous varied from 0 to 100%, the value of activation energy which would sharply reduce if the additive amount of bituminous was under 60% increased from 133. 94 kJ/mol to 78. 03 kJ/mol by using FWO method.%采用综合热分析仪(STA409PC),系统研究了分别配加0％,20％,40％,60％,80％,100％烟煤对无烟煤煤粉燃烧特性的影响.结果表明,随着烟煤配加量的增加,燃烧DTG曲线呈现双峰状向低温区移动,着火温度及燃尽温度降低,燃尽时间缩短,综合燃烧指数明显提高,燃烧特性得到改善；采用非等温模型Flynn-Wall-Ozawa(FWO)对主要燃烧过程进行动力学分析,当烟煤配加量从0％～100％时,煤粉燃烧活化能从133.94 kJ/mol降低到78.03 kJ/mol,且烟煤的配加量低于60％时,能够显著降低煤粉燃烧的活化能.【期刊名称】《煤炭转化》【年(卷),期】2012(035)003【总页数】5页(P43-47)【关键词】热重法;燃烧;混煤【作者】邢相栋;张建良;任山;曹明明;焦克新【作者单位】北京科技大学高效钢铁冶金国家重点实验室,100083北京;北京科技大学高效钢铁冶金国家重点实验室,100083北京;北京科技大学高效钢铁冶金国家重点实验室,100083北京;北京科技大学高效钢铁冶金国家重点实验室,100083北京;北京科技大学高效钢铁冶金国家重点实验室,100083北京【正文语种】中文【中图分类】TQ534;O643.12煤粉燃烧是高炉喷吹节能降耗的重要措施，也是燃煤电厂锅炉的主要燃烧方式，提高煤粉燃烧效率、改善其燃烧特性和减少有害气体排放是煤粉燃烧技术领域的关键研究课题.近年来，混煤燃烧（特别是烟煤与无烟煤混合）在世界范围内得到广泛应用.混煤复配时，若煤种比例选择适当，混合均匀，则能充分发挥各煤种的优越性，弥补单一煤种自身燃烧特性存在的缺陷，给生产的安全性和经济性带来良好的影响.实际运行表明：混煤的燃烧特性与单一煤种相比发生很大的变化，这是因为混煤的反应性发生了变化.关于混煤燃烧特性的研究已有许多报道［1，2］，对于烟煤促进无烟煤的燃烧也已经普遍被接受，但对烟煤与无烟煤混合燃烧特性系统研究的内容并不多.本实验系统研究了混煤燃烧过程，主要以配加不同比例烟煤与无烟煤的混煤为研究对象，通过模式匹配的方法，初次以Flynn－Wall－Ozawa （FWO）模型为基础，采用综合热分析仪（STA409PC）研究了煤粉的燃烧特性，着重对燃烧反应的动力学参数活化能进行了研究.1.1 煤样分析实验所用烟煤及无烟煤样品为山东某钢铁企业提供，单煤种的煤质分析数据见表1. 由于煤粉水分（Mad）、灰分（Aad）、固定碳（FCad）和挥发分（Vad）含量具有线性加权性［3］，因此可以通过计算得到混煤煤粉煤质分析数据（见表2）.1.2 实验方法采用德国耐驰公司综合热分析仪（STA409PC）可获得试样的热重曲线（TG）和微熵热重曲线（DTG）.主要技术数据如下：热天平精度1μg；最大试样量1000mg；温度范围为室温～1400℃；实验气氛为空气和氮气；升温速率范围0.1K／min～30.0K／min；样品粒度小于80目.实验过程中以无烟煤为基准，分别配加0%，20%，40%，60%，80%，100%的烟煤，按要求均匀混合后取样，在空气气氛下，从室温加热至900℃，观察热重曲线变化，分析煤粉的燃烧特性，确定过程的动力学参数.升温速率分别控制为5K ／min，10K／min，20K／min，每次称取试样质量为（10±0.2）mg，为保证测量结果的准确性，同一实验条件下，实验重复3次.2.1 燃烧特征参数分析2.1.1 燃烧特征值的确定2.1.1.1 着火温度和燃尽温度本实验采用TG－DTG法［4］确定着火温度，即在DTG曲线上过第一个峰值点作垂线交TG曲线于A点，过A点作TG曲线的切线，与TG曲线上开始失重的平行线交于C点，C点对应的温度即为着火温度Ti，而燃尽温度Tf定义为试样失重占总失重98%时对应的温度.煤样从着火温度上升到燃尽温度所用的时间为燃尽时间.2.1.1.2 综合燃烧特性指数综合燃烧特性指数S全面反映了煤的着火与燃尽特性，S越大表明煤的燃烧特性越好［4］，S定义如下：式中：（dw／dt）max为最大燃烧率，%／min；（dw／dt）mean为平均燃烧率，%／min；Ti为着火温度，℃；Tf为燃尽温度，℃.2.1.2 TG／DTG曲线分析升温速率为10K／min时，不同烟煤配加量对混煤煤粉燃烧特性影响的热失重曲线（TG）和失热重微分曲线（DTG）见图1，TG曲线表征的是样品质量随温度递减的变化曲线；DTG曲线表示样品瞬时失重速率随温度的变化曲线，其反映某一时刻样品发生失重的剧烈程度.在给定的工况条件下，煤粉的燃烧经历了几个不同的阶段，大致分为三个区域：首先是从室温到煤粉着火点Ti的干燥脱气阶段，这一阶段主要是水分的挥发和少量挥发分的析出，煤粉热重曲线的外形基本没有发生变化；第二阶段是煤粉燃烧的主要阶段，在该阶段，随着温度的升高，煤粉中固定碳和大量有机物挥发燃烧；第三阶段的温度区间是第二阶段的末端温度之后到900℃，煤粉只有少量质量损失.其中第二阶段的反应最为强烈，也是研究煤粉燃烧动力学的主要反应区域.煤粉燃烧是一个复杂的物理化学过程，本文描述的三个阶段只是粗略划分.从DTG曲线可知第二阶段的质量损失速率明显大于其他两个阶段. 表3为升温速率为10K／min时不同烟煤配加量（0%，20%，40%，60%，80%，100%）煤粉燃烧的特征参数.表3中Ti为煤粉着火点，℃；T1，T2分别为DTG曲线峰值对应的煤粉燃烧温度，℃；（dw／dt）1和（dw／dt）2分别为DTG曲线峰值对应的煤粉燃烧率，%／min；（dw／dt）max为煤粉最大燃烧率，%／min；Tmax为煤粉最大燃烧率对应的温度值，℃；Tf为煤粉燃烧终点温度，℃.随着烟煤配加量的增加，煤粉DTG曲线第一个峰值均向低温区移动.由表3可知，烟煤和无烟煤单独加热燃烧时，煤粉的DTG曲线呈现单一峰值，混合之后呈现双峰，且随着烟煤配加量的提高，前峰所指的燃烧速率逐渐变大，后峰逐渐变小，其中前峰主要体现烟煤燃烧过程，后峰体现无烟煤燃烧过程.煤粉最大燃烧率体现了煤粉中百分比占优势的煤种燃烧特点［3］，同时，混合煤粉燃烧平均反应速率随着烟煤配加量的提高而逐渐增加.故高反应性烟煤的加入能够促进煤粉挥发分的析出，从而引起最大反应速率发生改变.2.1.3 烟煤配加量对煤粉燃烧特性的影响混合煤粉的着火温度和燃尽温度随烟煤配加量的变化关系见图2.由图2可以看出，随着烟煤配加量的增加，煤粉燃烧的着火温度和燃尽温度均有下降趋势.烟煤配加量对混合煤粉综合燃烧特性指数的影响见图3.由图3可以看出，烟煤的加入能够显著改善煤粉的燃烧性能，同时可以得出，烟煤对混合煤粉综合燃烧特性指数的影响并不是线性关系，配入量超过60%之后，影响程度明显增加.2.2 动力学分析2.2.1 燃烧动力学计算非等温、非均相燃烧反应过程中，样品热解速率或转化速率dα／dt与反应速率常数κ（T）和燃烧机理函数f（α）具有线性关系，其动力学方程为：式中：α为煤粉氧化分解过程的转化率，%；T为转化率等于α时所对应的温度，K；t为转化率等于α时的升温时间，s.κ（T）通常采用Arrhenius定律描述：式中：A为前置因子；E为活化能，kJ／mol；R为普适气体常数，其值为8.314J ／（mol·K）.f（α）描述为：式中：n为反应级数.定义热解转化率α为［5］：式中：mi，mt和m∞分别代表反应开始前、反应t时刻和反应结束时样品的重量. 将式（3）和式（4）代入方程（1）中，得到方程（6）：升温速率：方程（6）变为：对式（8）进行积分并记为g（α）：式中：T0为初始温度，K.本文采用非等温转化的方法，设计了一系列不同升温速率的实验，根据非等温模型Flynn－Wall－Ozawa（FWO）计算出燃烧过程动力学参数活化能.Flynn－Wall－Ozawa（FWO）模型基于以下方程［5，6］：该方程可以根据与1／T的线性关系，计算通过不同转化率时的燃烧转化活化能Eα.2.2.2 动力学参数分析以方程（10）为基础，利用lnβ与1／T之间的线性关系可以计算出不同燃烧率条件下的反应活化能Eα.本实验采用非等温转化的方法，分别选取5K／min，10K／min和20K／min三个不同的升温速率评价反应活化能和转化率α之间的关系.在一定烟煤配加量的条件下不同升温速率对煤粉燃烧的特征参数见表4.由表4可以看出，升温速率不仅影响煤粉挥发分的析出和燃烧，同时影响煤粉的燃烧速率.图4是以FWO模型为基础绘制计算确定煤粉燃烧活化能Eα的趋势图.［7］采用FWO的方法计算了转化率α在［0.2，0.8］的活化能（见表5）.由表5可以看出，活化能Eα具有很好的线性相关系数，R2值在0.950 89～0.999 97之间，证明结果是可靠的.随着烟煤加入量的增加，活化能分别为133.94kJ／mol，122.22kJ／mol，97.52kJ／mol，85.11kJ／mol，85.04kJ／mol，78.03kJ／mol.混合煤粉燃烧活化能随着烟煤配入量的增加逐渐降低，这与混合煤粉中挥发分含量有关，混合煤粉中挥发分的含量见表2.混合煤粉挥发分含量增加，活化能逐渐降低，这主要是因为混合煤粉挥发分含量越高，相同温度条件下析出挥发分的量越多，挥发分浓度越高，挥发分分子间碰撞越剧烈，普通分子更容易转化为活化分子，煤粉氧化燃烧越容易.［8，9］烟煤的配加量低于60%时，能够显著降低煤粉燃烧的活化能.1）随着烟煤配加量的增加，煤粉燃烧DTG曲线向低温区发生移动，煤粉燃烧平均反应速率逐渐增加.2）随着烟煤配加量的增加，煤粉的着火温度和燃尽温度均降低，综合燃烧指数提高，煤粉的燃烧特性得到改善，这将有利于煤粉的燃烧和燃尽.3）挥发分对燃烧特性有较大影响，煤粉挥发分含量增加，煤粉活化能逐渐降低. 4）采用FWO方法计算燃烧过程活化能，得到活化能和烟煤配加量具有一定的数学关系，烟煤配加量低于60%时，能够显著降低煤粉燃烧的活化能.【相关文献】［1］刘亮，周臻，李录平.混煤燃烧反应动力学参数的实验研究［J］.电站系统工程，2006，22（2）：7－9.［2］秦瑾，何选明，刘瑞芝等.催化剂对劣质煤燃烧性能的影响［J］.煤炭转化，2011，34（2）：13－17.［3］张建良，张曦东，陈杉杉.利用热重法研究煤粉的燃烧［J］.钢铁研究学报，2009，21（2）：6－10.［4］唐强，王丽朋，闫云飞.富氧气氛下煤粉燃烧及动力学特性的实验研究［J］.煤炭转化，2009，32（3）：55－60.［5］ Zou S P，Wu Y L，Yang M Det al.Pyrolysis Characteristics and Kinetics of the Marine Microalgae Dunaliella Tertiolecta Using Thermogravimetric Analyzer［J］.Bioresour Technol，2010，101（1）：359－365.［6］ Boonchom B，Puttawong S.Thermodynamics and Kinetics of the Dehydration Reaction of FePO4·2H2O［J］.Phys B，2010，405（9）：2350－2355.［7］ Seo Dong Kyun，Park Sang Sh in，Hwang Jungho et al.Study of the Pyrolysis of Biomass Using Thermogravimetric Analysis（TGA）and Concentration Measurements of the Evolved Species［J］.Journal of Analytical and Applied Pyrolysis，2010，89（1）：66－73.［8］张洪.矿物质对煤粉燃烧特性和反应动力学影响的研究［J］.中国矿业大学学报，2009，38（3）：455－456.［9］李梅，吕硕，焦向炜.内在矿物质对煤焦燃烧特性影响的实验研究［J］.煤炭转化，2009，32（2）：33－36.。
混煤着火特征温度的试验测定及模型预测
混煤着火特征温度的试验测定及模型预测
邱建荣;马毓义;曾汉才;郭嘉;吕焕尧
【期刊名称】《电站系统工程》
【年(卷),期】1993(9)5
【摘要】文中介绍了采用小型动态着火试验炉对多种单一煤及混煤的着火特性所进行的试验研究,测定了单一煤及混煤的着火特征温度,并对其进行了比较和分析,提出了混煤“等效挥发分”的概念.在上述试验研究的基础上,对混煤的着火机理进行了初步分析,并提出了混煤的着火模型。
为混煤着火性能的进一步研究奠定了基础.为燃烧混煤的电站锅炉一次风配风提供了重要参考依据。
【总页数】4页(P51-54)
【关键词】混煤;着火特征温度;着火模型
【作者】邱建荣;马毓义;曾汉才;郭嘉;吕焕尧
【作者单位】华中理工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TQ534
【相关文献】
1.微分差热法确定沉降炉试验中低挥发分混煤的着火点 [J], 张保生;刘建忠;程军;赵晓辉;周俊虎;岑可法
2.煤的着火温度测定仪的试验 [J], 方全国
3.W型火焰旋流燃烧锅炉混煤着火试验研究 [J], 贾永会;李欣;张勇胜;安国银;闫慧
博;马辉
4.混煤煤粉着火和燃尽特性的试验研究 [J], 侯栋岐;冯金梅;陈春元;闻培音
5.混煤着火温度的测定及其数学模型 [J], 郭嘉;刘贵苏
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混煤燃烧过程中的交互作用与动力学特性研究
第 ２期
马国伟 ，等 混煤燃烧过程 中的交互作用与动力学特性研究
５ ７
Ｆ Ｃ ／Ｖ
可 以 用 来 评 价 煤 的 燃 烧 性 质 ，通 常 情 燃 烧 性 能 越 好 。从 表 １可 看 出 ，这 ３种 煤 着 火 和
实 验煤 样 的煤 质 特 性 数 据 包 括 工 业 分 析 、元
素 分 析 及 收 到基 低 位 发 热 量 ，如 表 １所 示 。其 中 ，
利 用各 种 燃 烧 特 性 指 标 ，研 究 分 析 混 煤 燃 烧 过 程 燃 料 比是 指 煤 中 固 定 碳 与 挥 发 分 的 比 值 ，表 示 为
中的交 互 作 用 。 以宁 夏 地 区 动力 混 煤 为研 究 对 象 ，
０ 引 言
目前 随 着 国 内 动 力 用 煤 供 应 形 势 日益 紧 张 ，
采 用 热 重 分 析 法 研 究 了 混 煤 燃 烧 过 程 中 的交 互 作 用 与 动 力 学 特 性 ，并 讨 论 了 配 比及 氧 浓 度 对 混 煤 燃 烧 特 性 的 影 响 。 实 验 结 果 表 明 ，燃 烧 性 能 差 异
１ 实 验
飞 灰 含 碳 量 高 、锅 炉 效 率 下 降 及 污 染 物 排 放混 。 实 验 所 选 用 的 混 煤 煤 样 为 灵 新 煤 （ Ｌ Ｘ） 掺 混 乾 程 煤 （ Ｑ Ｃ） 和 新 井 煤 （ ｘ ｊ ） 掺 混
国 内大 多 数 燃 用 混 煤 的 电 站 都 是 依 靠 经 验 ，
烧 技 术 已成 为 国 内燃 煤 电 站 的 必 然 选 择 。然 而 ， 混 煤 的燃 烧 特 性 比单 一 煤 种 复 杂 得 多 ，这 使 得 许 多 电站 在 燃 用 混 煤 时 出现 各 种 各 样 的 问 题 ，特 别 １ ． １ 煤样 的选 取与 制备 是 燃 用 特 性 差 异 较 大 煤 种 的 混 煤 时 ，常 出 现 制 粉 系统 出力 低 、煤 粉 偏 粗 、着 火 困难 、燃 烧 不 稳 定 、 本 实 验 选 用 了宁 夏 地 区 ３种 比较 典 型 的煤 种 ： 灵新 煤 （ Ｌ Ｘ） 、乾 程 煤 （ Ｑ Ｃ） 及 新 井 煤 （ ｘ Ｊ ）３ 种煤 样 分 别 经 过 破 碎 、磨 制 及 筛 分 后 按 照 质 量 配
甲醇-柴油混合燃料的燃烧特性研究
甲醇-柴油混合燃料的燃烧特性研究徐斌;潘永方;吴健;马志豪;范晨阳【摘要】通过试验研究,分析了小比例甲醇-柴油混合燃料对直喷式柴油机燃烧特性的影响.结果表明:在相同的平均有效压力和转速下,相比于纯柴油,甲醇-柴油混合燃料滞燃期延长,燃烧持续期缩短,缸内最大爆发压力、最大压力升高率及最高平均燃烧温度上升；甲醇-柴油混合燃料与纯柴油放热规律相似,最大瞬时放热率比纯柴油大,且峰值所对应的时刻滞后；混合燃料预混燃烧部分比柴油略大,燃烧放热重心向上止点后偏移.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2012(034)002【总页数】4页(P222-225)【关键词】甲醇;柴油;混合燃料;燃烧特性【作者】徐斌;潘永方;吴健;马志豪;范晨阳【作者单位】河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】TK421+.260 引言随着石油资源的日益匮乏和全球环境的不断恶化,寻找及开发一种资源丰富、经济可行的发动机代用燃料意义重大。
甲醇是一种可再生的含氧清洁燃料,它可以从煤、天然气或生物质等原料中制取，凡是可以得到CO和氢气的原料都可以合成甲醇，生产甲醇的工艺也比较成熟，具有十分广阔的应用前景。
实现甲醇在柴油机上的燃用，有利于排放特别是碳烟排放的改善。
由于甲醇物化性质与柴油差别较大,在柴油中掺烧甲醇比汽油困难，因此对其在柴油机上的应用研究工作还有待深入,对柴油机燃烧特性影响的结论尚需探讨。
目前，在柴油机上燃用甲醇的方式主要有甲醇与柴油直接混合[1-2]、甲醇与柴油缸内双喷射[3-4]以及甲醇进气管低压喷射柴油缸内引燃双燃料燃烧方式等[5-6]。
其中，甲醇与柴油直接混合方式对发动机结构变动小，使用成本低，易于推广使用，具有较好的应用前景。
生物质与煤共燃温度场的数值模拟
生物质与煤共燃温度场的数值模拟卢洪波;马玉鑫;祖国刚;方剑【摘要】Based on the 600 MW tangential boiler,the software of FLUENT was used to simulate the flow field and the temperature field when co-firing coal and biomass which was under the different ratios. Draw theinflu-ence to the flow field and the furnace temperature under the different ratios. The results showed that there is no obvious change in the flow field and the temperature decreased when co-firing. With the biomass increased,the temperature decreased with the proportion.%以内蒙某电厂600 MW四角切圆煤粉炉为例，利用流体动力学软件“Fluent”对生物质在各掺混比下与煤的共燃进行了数值模拟，得出不同混燃比例对炉内流场，温度场的影响。
计算结果表明，混燃生物质后炉内流场无明显变化，炉膛温度下降，且随着混燃比例的提高，炉膛温度降低。
【期刊名称】《东北电力大学学报》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P1-4)【关键词】生物质;混燃;温度场;数值模拟【作者】卢洪波;马玉鑫;祖国刚;方剑【作者单位】东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012;东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012;东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012;东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012【正文语种】中文【中图分类】TK224.1生物质与煤混燃发电是将部分生物质与煤进行混燃，这样做可以有效缓解能源短缺。
煤与生物质耦合燃烧的协同效应
煤与生物质耦合燃烧的协同效应周巍;王浩帆;熊晟熙;蒋思磊;何晓燕;马晓春;娄春;姚斌【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2024(30)2【摘要】生物质燃料是替代化石燃料的重要能源,在燃煤机组上掺烧生物质是当下生物质能利用的主要途径。
由于煤和生物质耦合燃烧过程中存在协同效应,生物质燃料与煤耦合燃烧性能与二者单独燃烧的燃烧性能差异无法通过化学成分或相关性质算术平均来确定,与此同时,生物质中富含的碱金属K也会加重受热面结渣倾向。
为研究煤与生物质混合燃烧过程中协同效应,选取神府烟煤与板栗壳作为试验样品,通过混合、研磨与压制,制备成圆饼形颗粒并在Hencken平焰燃烧器上进行燃烧试验。
利用高速摄像机结合图像处理技术计算着火延迟时间,利用光谱仪结合自发辐射理论测量燃烧过程中火焰温度、气相K浓度。
探讨耦合燃烧着火特性、燃烧特性与气相碱金属释放特性协同效应及其原因。
最后,结合灰分分析结果计算各工况结渣指数,获得燃烧气相碱金属释放量与结渣指数相关性关系。
结果表明:煤与生物质耦合燃烧着火延迟时间低于理论值,证明耦合燃烧着火存在协同效应,表现为促进着火。
受纤维素热解与碱金属元素催化共同影响,生物质质量分数为50%时,着火延迟时间与理论值之差达到最大1.91 s,协同效应最大;耦合燃烧释放的碱金属低于理论值,说明耦合燃烧气相碱金属释放协同效应表现为抑制气相碱金属释放,由挥发分-焦炭相互作用与无机反应共同控制,无机反应中Si、Al元素与K反应占主导;随气相K释放量增大,碱酸比与硅比数值增大,结渣倾向升高,结渣指数与气相K释放量间相关性系数均大于95%,说明气相K释放量与结渣指数高度相关,可见在线监测获得的气相K释放浓度具有判别结渣特性潜力。
【总页数】9页(P279-287)【作者】周巍;王浩帆;熊晟熙;蒋思磊;何晓燕;马晓春;娄春;姚斌【作者单位】江西赣能股份有限公司;华中科技大学能源与动力工程学院;新疆维吾尔自治区计量测试研究院【正文语种】中文【中图分类】TQ53;TK114【相关文献】1.生物质颗粒与煤粉耦合燃烧热态试验研究2.生物质与煤耦合燃烧电厂生物质掺烧比14C检测方法的研究进展3.生物质与煤耦合燃烧技术研究现状4.工业煤粉锅炉与生物质燃料耦合燃烧分析5.660 MWe机组煤粉炉耦合生物质气燃烧污染物排放分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
混煤燃烧过程中的交互作用:机理实验研究与数值模拟
混煤燃烧过程中的交互作用：机理实验研究与数值模拟马仑;汪涂维;方庆艳;谭鹏;张成;陈刚【摘要】为深入研究混煤燃烧过程中的交互作用机理,在沉降炉上进行了贫煤和烟煤不同配比混煤(贫煤掺混烟煤比例0,25％,50％,75％,100％)燃烧特性的实验研究与数值模拟.结果表明,混煤燃烧过程中易燃煤对混煤燃烧的促进和抑制2种交互作用的竞争决定了混煤的燃烬特性,促进作用表现为烟煤优先燃烧,提高了燃烧初期的局部温度,促进了难燃煤的着火与燃烧;抑制作用则表现为易燃煤抢先燃烧消耗了大量氧气,导致难燃煤燃烧处于欠氧状态,阻碍了难燃煤的燃烧与燃烬.由于煤种差异大,交互作用影响明显,混煤实际燃烬率与计算线性燃烬率差异较大.掺混25％易燃煤时,促进作用在混煤燃烧中占主导地位,燃烬率高于按掺烧比例线性计算得出的计算线性燃烬率;当掺混50％易燃煤时,混煤燃烬率的出现"拐点";进一步增加至75％时,抑制作用在混煤燃烧中占据主导地位,燃烬率明显降低.混煤燃烧NOx排放量与计算线性NOx计算值比较接近,其随着易燃煤的掺烧比例的增加而线性增加.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2015(040)011【总页数】7页(P2647-2653)【关键词】混煤燃烧;交互;沉降炉;燃烧特性;NOx;数值模拟【作者】马仑;汪涂维;方庆艳;谭鹏;张成;陈刚【作者单位】华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TK227目前，混煤掺烧在我国燃煤电厂中应用较为广泛。
混煤燃烧过程中包含着复杂的物理化学变化，掺混为简单的物理变化，而燃烧则为复杂的化学变化，混煤的着火特性、燃烧特性以及污染物排放特性等会受到混煤之间的交互作用影响而无法按线性可加性进行预测。
宁夏地区动力混煤可磨性及结渣特性研究
要： 针 对 宁夏 地 区动 力混 煤的 可磨 性及 结 渣特 性 ， 采 用沉 降炉 试验 和热 重试 验 方法 ， 对
掺 烧 各 煤种及 其 混煤 进行 灰 分分 析及 灰 熔 点试验 研 究 。结果 表 明 ： （ １ ） 动 力混 煤 的元素 分析 、
工业分析及发热量满足质量加权平均。 （ ２ ） 混煤的可磨性并不是都具有加权平均性 ， 需要针对
有效 访 问地址 ： ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｄ ｘ ． ｄ ｏ ｉ ． ｏ ｒ ｇ ／ １ ０ ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ — ３ ６ ４ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． ０ １ ０
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎｄ ｓ ｌ ａ ｇ ｇ ｉ ｎｇ ｓ ｐｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｆ ｏ ｒ ｂｌ ｅ ｎｄ ｅ ｄ ｃ ｏ ａ ｌ ｉ ｎ Ｎｉ ｎｇ ｘ ｉ ａ ａ ｒ ｅ ａ
ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ ． （ ２ ） ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｂ ｌ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ ｃ ｏ ａ ｌ ｉ ｓ ｍｕ ｃ ｈ ｃ ｏ ｍ ｐ ｌ ｅ ｘ ， ｎ ｅ ｅ ｄ ｍ ａ ｋ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｔ ｏ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｆ ｏ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｓ ｌ ａ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｂ ｌ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ ｃ ｏ ａ ｌ ｉ ｎ Ｎ ｉ ｎ ｇ ｘ ｉ ａ ａ ｒ ｅ ａ ， ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｂ ｕ ｒ ｎ ｏ ｕ ｔ ｏ ｖ ｅ ｎ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ — ｇ ｒ ａ ｖ ｉ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｔ ｅ ｓ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｈ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｅ ａ ｃ ｈ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｂ ｕ ｒ ｎ ．
混煤燃烧过程中的交互作用:掺混方式对混煤燃烧特性的影响
混煤燃烧过程中的交互作用：掺混方式对混煤燃烧特性的影响马仑;汪涂维;方庆艳;谭鹏;张成;陈刚【摘要】在沉降炉上开展了高、低挥发分煤不同配比(贫煤掺混烟煤比例0,25％,50％,75％,100％)下混煤燃烧特性实验,研究了“炉外”和“炉内”两种掺烧方式对混煤燃尽与NOx排放特性的影响.结果表明,混煤燃烧过程中烟煤对贫煤存在促进和抑制两种作用,两者的竞争共同决定了混煤的燃尽特性.“炉外”掺烧方式下,掺烧烟煤比例较小时,促进大于抑制作用,有利于混煤燃尽;进一步提高烟煤掺烧的比例,抑制作用增加并大于促进作用,不利于混煤的燃尽;NOx排放量随烟煤掺烧比例增加基本呈线性增加规律.掺烧烟煤比例控制在25％以内有利于提高混煤燃尽率;掺烧烟煤比例为75％时,混煤燃尽率显著降低.“炉内”掺烧方式下,混煤燃烧中的促进与抑制作用会同时减弱;掺烧大比例烟煤时,烟煤与贫煤混合越晚越有利于混煤燃尽;NOx排放量随着烟煤延迟混合而逐渐降低.“炉内”掺烧烟煤且烟煤延迟送入炉内有利于混煤燃尽率,且NOx的排放降低明显;而贫煤延迟送入炉内则会导致混煤燃尽率进一步降低,但NOx排放降低程度低于前者.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)009【总页数】7页(P2340-2346)【关键词】混煤掺烧;掺烧方式;滴管炉;交互作用;燃尽率;NOx【作者】马仑;汪涂维;方庆艳;谭鹏;张成;陈刚【作者单位】华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TP028.8混煤燃烧过程中包含着复杂的物理化学过程。
选择合理的混煤掺烧方式和运行条件，对提高混煤燃烧效率和降低污染物排放具有重要意义。
氨煤掺混燃烧反应动力学
氨煤掺混燃烧反应动力学
氨煤（NH3-coal）是指将氨气与煤混合形成的燃料，其燃烧反应动力学主要涉及氨气和煤的相互作用过程。
在燃烧反应动力学研究中，首先需要确定氨气和煤的反应速率常数。
氨气和煤反应的速率常数可以通过实验测定得到，常用的实验方法包括傅立叶变换红外光谱法、差示扫描量热法等。
燃烧反应动力学还涉及到燃烧的反应机理。
煤是一种复杂的有机物，其组成成分众多，因此煤的燃烧过程涉及到多种反应机理。
氨气的燃烧机理相对简单，通常可以认为是个一级反应。
燃烧反应机理的确定可以借助于实验和计算模拟方法，例如通过热重分析、热解研究和动力学模拟方法等。
在燃烧过程中，氨气和煤之间的混合也会对反应动力学产生影响。
混合方式和比例的变化可能会改变氨煤的燃烧特性以及反应速率。
因此，在研究氨煤的燃烧动力学时，还需要考虑到混合比例、燃烧温度、压力和气体浓度等因素的影响。
综上所述，氨煤的燃烧反应动力学是一个复杂的研究课题，需要综合考虑氨气和煤的反应速率常数、反应机理以及混合条件对燃烧过程的影响。
青霉素菌渣与煤混合燃烧动力学及协同效应分析
青霉素菌渣与煤混合燃烧动力学及协同效应分析作者：张岩薛李铭梁茹茹刘仁平来源：《河北科技大学学报》2022年第01期摘要：針对目前抗生素菌渣不能短时间内大量资源化利用问题，采用热重-差示扫描量热仪（TG-DSC）分别研究了青霉素菌渣及其与煤混合的燃烧特性和动力学，探讨了掺有5%～30%菌渣的混合燃烧过程，利用flynn-wall-ozawa（FWO）和vyazovkin（V）方法计算混合物燃烧过程的活化能，并采用积分主图法求解机理函数。
结果表明：混合燃烧过程包括菌渣的挥发分燃烧和煤固定碳燃烧2个阶段;当菌渣掺比为10%时，混合物平均活化能最低，协同效应最强，2种计算方法所得活化能分别为139.63 kJ/mol（FWO）和141.67 kJ/mol（V）;通过积分主图方法求解其机理函数，燃烧反应第1阶段机理函数为[-ln（1-α）]4，反应机理为“随机成核和随后生长”，第2阶段机理函数为α2，反应机理为“一维扩散”。
实验结果揭示了菌渣与煤混合燃烧的协调反应机理，可为实现菌渣的资源化处理提供理论支持。
关键词：固体污染防治工程;青霉素菌渣;煤;混合燃烧;协同效应;动力学中图分类号：X705;X787 文献标识码：ADOI：10.7535/hbkd.2022yx01012收稿日期：2021-09-09;修回日期：2021-12-12;责任编辑：王淑霞基金项目：国家联合基金（U20A20130）;河北省科技计划项目（2018JJ3174）第一作者简介：张岩（1995—），男（满族），河北承德人，硕士研究生，主要从事固体废物资源化处理方面的研究。
通讯作者：刘仁平副教授。
E-mail：******************Co-combustion kinetic and synergistic effects analysis of penicillin residue and coalZHANG Yan1，XUE Liming2，LIANG Ruru1，LIU Renping1（1.School of Environmental Science and Engineering，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang，Hebei 050018，China;2.Jiaxing Jiashan Ecological Environment Monitoring Station，Jiaxing，Zhejiang 314050，China）Abstract：Aiming at the problem that antibiotics residue could not be utilized in a short time，the combustion characteristics and kinetics of penicillin residue and its mixture with coal were investigated by using thermogravimetry-differential scanning calorimetry（TG-DSC）.The combustion process of blends （denoted as 5%～30%for the mass fraction bacterial residue） were systematically investigated，and the activation energy of the combustion process of the blends were calculated by flynn-wall-ozawa（FWO） and vyazovkin（V），andthe kinetic mechanism functions were solved by the integral master graph method.The results show that co-combustion of the blendsmainly consists of two stages which are the volatile matter combustion of antibiotics residue and the combustion of coal fixed carbon.When the antibiotics residue blending ratio is 10%，the average activation energy of the blends is the lowest，the synergistic effects are the strongest，and the activation energy calculated by the two methods are 139.63 kJ/mol （FWO） and 141.67 kJ/mol （V），respectively.The mechanism functions are further solved by integrating master graph method，and the mechanism function of the first stage of combustion reaction is [-ln（1-α）]4，the reaction mechanism is “random nucleation and subsequent growth”，the mechanism function of the second stage is α2，and the reaction mechanism is “one-dimensional diffusion”.The results reveal the coordinated reaction mechanism of the mixed combustion of antibiotics residue and coal，which provides theoretical support for the realization of the resource treatment of antibiotics residue.Keywords：solid pollution prevention and control project;penicillin residue;coal;co-combustion;synergistic effects;kinetics中国是世界上抗生素产量最大的国家，每年生产抗生素约24.8万t，种类达70多种，菌渣年产量达200万t以上[1-2]。
混煤燃烧特性及动力学分析
过计 算得 到混 煤煤 粉煤 质 分析 数据 （ 表 ２ ． 见 ）
１ ２ 实 验 方 法 ．
ｃ ｌ ｌ ｅ ｅ ｕｔ ｏ ｌｎ ｉｇｃ ａ 【ｄ ａ ｕａ ｄ ｒｓ ｌ ｆ ｅ ｄｎ ｏ ｌ 】 ｃ ｔ ｓ ｂ ａ
Ａｄ ｉｉｅａ ｏ ｎ ／ ｄｔｖ ｍ ｕ ｔ Ｆ Ｃ Ａ Ｖ Ｍ
煤 种相 比发 生很 大 的 变 化 ， 这是 因 为混 煤 的反 应 性
１ 实 验 部 分
１ １ 煤 样 分 析 ．
实 验所 用 烟煤及 无 烟煤样 品为 山东某 钢铁 企业
发 生 了变化 ． 于混 煤 燃 烧 特 性 的研 究 已有 许 多 报 关
提供 ， 煤 种 的煤质 分析 数据 见表 １ 单 ．
得 到改 善 ； 用非等 温模 型 Ｆ ｙ ｎｗａｌ ｚ ｗ （ ｗＯ） 采 ｌｎ — ｌ Ｏ ａ ａ Ｆ — 对主要 燃烧 过 程进 行 动 力 学分析 ， 当烟 煤 配
加 量从 ０ ～１ ０ 时 ， ０ 煤粉 燃烧 活化 能从 １ ３ ９ Ｊ ｍｏ 降低 到 ７ ． ３ｋ ／ ｌ且 烟煤 的 配加 量低 ３ ． ４ｋ ／ ｌ ８ Ｏ Ｊ ｍｏ， 于 ６ 时 ， ０ 能够显著 降低 煤粉 燃 烧的 活化 能．
关 键 词 热 重 法 ， 烧 ， 煤 燃 混
中图分 类号
ＴＱ５ ４ Ｏ６ ３ １ ３ ， ４． ２
０ 引 言
煤粉 燃 烧 是 高炉 喷 吹 节 能 降耗 的重要 措 施 ， 也
道Ｌ ， 于烟 煤 促 进 无 烟 煤 的燃 烧 也 已 经 普 遍 被 ｌ 对 ’ 接受 ， 但对 烟 煤与 无 烟 煤 混合 燃 烧 特 性 系 统研 究 的 内容 并不 多． 本实 验 系统研究 了混煤燃 烧 过程 ， 主要 以 配加不 同 比例 烟煤 与无 烟 煤 的 混 煤 为研 究 对 象 ， 通 过 模 式 匹 配 的 方 法 ， 次 以 Ｆ ｙ ｎＷａ － ｚｗ 初 ｌｎ － ｌ Ｏ ａ ａ ｌ （ ＷＯ） 型为基础 ， Ｆ 模 采用综 合 热分 析仪 （ Ｔ ０ Ｐ ） Ｓ Ａ４ ９ Ｃ
煤粉／生物质恒温混燃NO排放的协同特性
（ 华北 电力大学 能源动力与机械工程学 院 ，河北 保定 ０ １０ ） ７ ０３ 摘要 ：为探讨煤粉／ 生物质恒温混燃 Ｎ Ｏ排放 的协 同特性 ，利用管式炉 实验 系统对煤粉／ 生物质 恒温混燃进 行 实验 ，探讨 了掺 混比、温度及煤种等因素对其影响规律 。研 究表 明，随 着生物质掺 混比的增加 ，燃烧初
第 ６期
王金星 ，等 煤粉／ 生物质恒 温混燃 Ｎ Ｏ排放的协同特性
７ ５
应 ，流 量 量 程 为 ２Ｌ ｍ ｎ ／ ｉ 。瓷 舟 尺 寸 ７ ｃ ×１ｃ １ ２ 实验方 法 ｍ ｍ。 ． 采 用 德 国 ＭＲ Ｕ公 司 的 Ｄ ｌ ０ Ｃ —Ｉ 烟 气 分 ｅｔ ２０ ０ Ｄ ａ Ｖ
恒 温。
的 瓷 舟底 部 ，然 后 将 瓷 舟 支架 沿 导 轨 迅 速 送 人 管
式 炉 内 。利 用 ＭＲ ｎｉｅＶｉ ＵＯｌ ｅ ｎ ｗ软 件 对 烟 气 中 Ｎ Ｏ
进行 实 时监 测 ，利 用 编 制 程序 将 监 测 信 号 数 据 记
录 到 计 算 机 内 。此 外 ，校 正 实 验 表 明 ，该 流 量 已
下 的结论 。 李 庆 钊 等 在 沉 降 炉 上 利 用 在 线 烟 气 燃 的 实验 结 果 与 不 同单 一 燃 料 加 权 得 到 的 预 测 结 分 析 仪 研 究 了燃 烧 气 氛 、Ｃ 度 、温 度 及 燃 料 ／ 果进 行 比对 ，无 疑 能 在 协 同效 应 的 层 面 上 更 深 入 Ｏ浓 氧 气 化 学 当量 比对 ０ ／ Ｏ 气 氛 下 燃 煤 ＮＯ排 放 的 Ｃ 影 响规 律 。杨 冬 等 在 一 维 煤 粉 燃 烧 实 验 台上 对 地 研 究煤 粉 ／ 物 质混 然 污 染 物排 放 特 性 。 生 本 工作 对 生 物 质 与 几 种 煤 及 混 合 试 样 在 恒 温
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56第29卷第2期2013年2月电力科学与工程Electric Power Science and EngineeringVol.29，No.2Feb．，2013混煤燃烧过程中的交互作用与动力学特性研究马国伟1，张晓明2，刘建华1，马骏骥3（1.宁夏电力能源科技有限公司，宁夏银川750002； 2.西安航天动力研究所，陕西西安710100； 3.华电宁夏灵武发电有限责任公司，宁夏银川751401）摘要：采用热重分析法对混煤燃烧过程中的交互作用、燃烧性能及动力学特性进行了实验研究。
实验结果表明，燃烧性能差异较大的煤种掺烧时，在混煤燃烧DTG 曲线的易燃峰与难燃峰之间会发生明显的交互作用；燃烧性能接近的煤种掺烧时，不会发生明显的交互作用。
研究了配比和氧浓度对混煤燃烧特性的影响，发现随着混煤中易燃煤掺入比例的提高，混煤的燃烧特性得到改善；但难燃煤的掺混比例大于50%时，混煤的燃烬性能将大幅度下降。
随着氧浓度的提高，混煤的燃烧特性得到明显改善；但随着混煤中易燃煤含量的减少，氧浓度对混煤燃烧特性的影响将逐渐减弱。
实验证明，性能差异较大的煤种掺烧时，不能通过活化能的大小来判断混煤燃烧过程中的反应活性。
关键词：混煤；交互作用；燃烧特性；动力学分析中图分类号：TK16文献标识码：ADOI ：10.3969/j．issn．1672-0792.2013.02.011收稿日期：2012－12－18。
作者简介：马国伟（1986-），男，助理工程师，主要从事电站锅炉技术监督、技术服务、试验研究、科研开发、锅炉检验和调试工作，E-mail ：mgw_123@126．com 。
0引言目前随着国内动力用煤供应形势日益紧张，越来越多的电站在实际生产运行时很难燃用设计煤种，在现有的燃煤条件下，为了最大限度保证锅炉燃烧的安全性、经济性以及环保性，混煤掺烧技术已成为国内燃煤电站的必然选择［1］。
然而，混煤的燃烧特性比单一煤种复杂得多，这使得许多电站在燃用混煤时出现各种各样的问题，特别是燃用特性差异较大煤种的混煤时，常出现制粉系统出力低、煤粉偏粗、着火困难、燃烧不稳定、飞灰含碳量高、锅炉效率下降及污染物排放量增加等问题［2］。
国内大多数燃用混煤的电站都是依靠经验，缺少理论指导和科学依据，尽管近年来众多研究机构针对动力混煤的燃烧特性开展了诸多研究，但是缺少对混煤燃烧过程中交互作用的研究。
本文通过对比混煤燃烧实验结果和理论计算的差别，利用各种燃烧特性指标，研究分析混煤燃烧过程中的交互作用。
以宁夏地区动力混煤为研究对象，采用热重分析法研究了混煤燃烧过程中的交互作用与动力学特性，并讨论了配比及氧浓度对混煤燃烧特性的影响。
实验结果表明，燃烧性能差异较大的煤种掺烧时，在混煤燃烧DTG 曲线的易燃峰与难燃峰之间会发生明显的协同交互作用。
1实验1.1煤样的选取与制备本实验选用了宁夏地区3种比较典型的煤种：灵新煤（LX ）、乾程煤（QC ）及新井煤（XJ ）3种煤样分别经过破碎、磨制及筛分后按照质量配比均匀掺混。
实验所选用的混煤煤样为灵新煤（LX ）掺混乾程煤（QC ）和新井煤（XJ ）掺混乾程煤（QC ），粒径分布为100 125μm 。
1.2煤质特性实验煤样的煤质特性数据包括工业分析、元素分析及收到基低位发热量，如表1所示。
其中，燃料比是指煤中固定碳与挥发分的比值，表示为第2期马国伟，等混煤燃烧过程中的交互作用与动力学特性研究57FCdaf /Vdaf，可以用来评价煤的燃烧性质，通常情况下挥发分越高，燃料比越小，煤的着火特性和燃烧性能越好。
从表1可看出，这3种煤着火和燃烧性能由好到差顺序为LX＞XJ＞QC。
表1实验煤样煤质特性分析Tab．1Coal characteristics analysis of tested coal samples煤样工业分析元素分析Q net，arw（FC）w（V）w（A）w（M）w（C）w（H）w（O）*w（N）w（S）/（MJ·kg－1）燃料比LX46.0925.7018.1910.0257.40 3.0310.100.930.3319.76 1.79 QC45.9718.1235.160.7554.94 3.10 4.61 1.090.3519.76 2.54 XJ55.8324.2814.70 5.1965.82 3.00 6.770.84 3.6823.20 2.30注：w（O）*=100－w（C）－w（H）－w（N）－w（S）－w（A）1.3实验方法本文采用德国NETZSCH公司生产的STA409热重分析仪，对3种单煤及其混煤进行热重实验研究。
所用煤样的样品量为10ʃ0.1mg，采用Al2O3坩埚盛放煤样。
实验气氛为氧气和氮气的混合气体，氧气与氮气的体积流量比为21ʒ79，气体总流量为100mL/min。
实验前，用Sartorius 公司生产的MC5型微克级电子天平称量所需的样品量，放入热重分析仪后，用实验气氛吹扫30 min，待仪器稳定后开始实验，在20ħ/min的升温速率下，将煤样从室温加热到1200ħ。
2混煤燃烧过程中的交互作用研究混煤燃烧的理论DTG曲线可由组分煤种单独燃烧的DTG曲线按加权平均方法计算得到，其计算表达式如下：（d G/d t）calc =xA（d G/d t）A+xB（d G/d t）B（1）式中：（d G/d t）A和（d G/d t）B分别为A煤种和B 煤种的燃烧速率；x A和x B分别为A煤种和B煤种在混煤中的质量分数。
混煤热重实验的TG－DTG曲线如图1和图2所示。
2.1灵新煤与乾程煤掺烧从图1可看出，灵新煤与乾程煤单独燃烧时，灵新煤的热重燃烧曲线明显比乾程煤靠近低温区；灵新煤的着火、燃烬及整个燃烧过程均比乾程煤提前，这主要是由于灵新煤的燃料比（1.79）与乾程煤（2.54）相差较大，其燃烧性能明显优于乾程煤。
当灵新煤与乾程煤掺烧时，混煤的燃烧热重曲线介于参与掺混的两种单煤之间；并且随图1灵新煤掺烧乾程煤TG－DTG曲线Fig．1TG－DTG curves of blended coals of LX and QC 着混煤中乾程煤所占比例的提高，混煤燃烧失重曲线向高温区移动，混煤的着火性能变差，燃烬时间明显变长，燃烬性能变差。
由图1还可发现，混煤的着火温度接近于挥发分含量较高的灵新煤，而燃烬温度接近于挥发分较低的乾程煤。
分析灵新煤与乾程煤掺烧的DTG曲线可以发现，与单煤燃烧过程不同，混煤在燃烧过程中出58电力科学与工程2013年图2新井煤掺烧乾程煤TG－DTG曲线Fig．2TG－DTG curves of blended coals of XJ and QC 现双峰，第一个峰为易燃峰，其接近于着火性能较好的灵新煤的最大燃烧速率峰；第二个峰为难燃峰，其接近于燃烧性能较差的乾程煤的最大燃烧速率峰。
G1与G2分别表示易燃峰与难燃峰下烧掉的燃料量，通过计算得出：当乾程煤的掺混比例分别为33.3%，50.0%及66.7%时，难燃峰的燃烧量占总燃烧量的比值G2/（G1+G2）分别为23.3%，39.0%及63.1%，这表明在灵新煤的燃烧过程中伴随着部分乾程煤的燃烧。
比较图1中混煤燃烧的理论DTG曲线与实验DTG曲线可以发现：在300 470ħ混煤的实验燃烧速率与理论燃烧速率非常接近；在470 600ħ混煤的实验燃烧速率明显大于理论燃烧速率；在650ħ之后，混煤的实验燃烧速率与理论燃烧速率也非常接近。
造成这种现象的主要原因是：乾程煤的着火温度为498ħ，在300 470ħ燃烧的全部为灵新煤；在470 600ħ灵新煤与乾程煤同时燃烧，两种单煤之间发生了强烈的协同交互作用；灵新煤的燃烬温度为514ħ，在600ħ之后，燃烧的全部为乾程煤。
由表2可知，混煤的易燃峰对应温度为470ħ左右，而难燃峰对应的温度为600ħ左右。
由此可见，混煤燃烧过程中组分煤种之间的交互作用主要发生在DTG曲线的难燃峰与易燃峰之间。
表2混煤燃烧的特征温度Tab．2Characteristic temperatures of blended coals煤样着火温度/ħ易燃峰对应温度/ħ难燃峰对应温度/ħ燃烬温度/ħLX417.9460.2—514.1LXʒQC=2ʒ1426.8472.5597.6541.9LXʒQC=1ʒ1430.0475.2594.9561.9LXʒQC=1ʒ2421.6477.1596.8641.3 QC498.5565.2—663.7XJʒQC=1ʒ2488.3560.7—647.5XJʒQC=1ʒ1484.3558.5—637.5XJʒQC=2ʒ1477.2549.2—622.4 XJ471.4552.9—617.6 2.2新井煤与乾程煤掺烧从图2中可看出，当新井煤与乾程煤掺烧时，不同配比下混煤的燃烧失重过程与单煤非常相似，在DTG曲线上也没有出现“双峰”现象。
这主要是由于新井煤的燃料比（2.30）与乾程煤（2.54）相差不大，燃烧性能非常接近，两种单煤的燃烧过程几乎同时进行。
通过比较图2中混煤燃烧的理论DTG曲线与实验DTG曲线，可以发现：在混煤的整个燃烧过程中，实验DTG曲线与理论DTG曲线之间没有明显的差异。
这说明，两种燃烧性能差异较小的煤种混烧时，在燃烧过程中两种单煤之间不会发生明显的协同交互作用。
3混煤的燃烧特性研究3.1配比对混煤燃烧特性的影响本文采用着火指数C b［3］来反映混煤在燃烧前期的反应能力，利用燃烬指数H j［4］来反映混煤在燃烧后期的燃烬性能，其表达式如下：第2期马国伟，等混煤燃烧过程中的交互作用与动力学特性研究59C b =（d G /d t ）maxT 2i（2）H j =（d G /d t ）maxT i ·T max ·ΔT h /ΔT（3）式中：T i 为着火温度，ħ；（d G /d t ）max为最大燃烧速率速率，mg ·min －1；T max 为最大燃烧速率对应速率，ħ；T h 为燃烬温度，ħ；ΔT h 为DTG 后半峰对应的温度区间，ħ；ΔT 为DTG 总峰宽对应的温度区间，ħ。
混煤着火及燃烬指数随配比的变化规律如图3所示。
图3混煤的燃烧特性指数随配比的变化规律Fig．3Change rule of blended coal combustioncharacteristic index with blended ratio从图3（a ）中可看出，灵新煤的着火指数C b和燃烬指数H j 均大于乾程煤，这主要是由于灵新煤的燃料比（1.79）明显低于乾程煤（2.54），燃烧的反应能力高于乾程煤。
灵新煤与乾程煤掺烧时，随着乾程煤掺混比例的提高，混煤的着火特性和燃烬特性均表现出降低的趋势，且混煤的着火特性随配比基本呈线性变化。