几种国外煤炭燃烧特性的热重实验研究
煤的热重分析技术及其应用——赵凤杰,刘剑
煤的热重分析技术及其应用赵凤杰，刘剑(辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁阜新123000)摘要：为了使热重分析技术在煤炭研究领域里发挥更大的作用，介绍了以TG—DTG、TG—DTA、TG—DSC法为核心的热重分析技术原理，并且利用研究实例叙述了该技术在煤的工业分析、热解特性研究、燃烧特性研究中的应用情况。
这种以实验为基础的热分析方法科学有效且能降低实验室的工作量，提高了工作效率，因此值得深入探索和应用推广。
关键词：热重分析；工业分析；热解特性；燃烧特性中图分类号：TQ531 文献标识码：A1 热重分析技术原理[1]热重分析（Thermogravimetric Analysis，TGA)是在程序控制温度下测量物质的质量与温度关系的一种技术。
用于热重法的仪器是热天平，它能连续记录质量与温度的函数关系（TG曲线），将质量对时间求导则得出微商热重曲线（Derivative Thermogravimetric，DTG)。
热重分析通常与差热分析DTA或差示扫描量热DSC结合在一起使用，在同一次测量中可同步得到热重与差热信息。
差热分析(Differential Thermal Analysis，DTA)是在程序控制温度下，试样与参比物（一种在测量温度范围内不发生任何热效应的物质）之间的温度差与温度关系的一种技术。
在实验过程中，可将试样与参比样之间的温差作为温度或时间的函数关系连续记录下来，温差为纵坐标，温度为横坐标的差热曲线（DTA 曲线）向上或向下的峰反映了试样放热和吸热过程，峰的形状、位置与相应的温度可用来定性的鉴定研究对象峰的面积比例于热量变化，可用来半定量或某些情况下定量的测定反应热。
差示扫描量热[2](Differential Scanning Calorimetry，DSC)，试样和参比样于同一加热炉中在相同的条件下被加热，当试样有热量变化时，示差热电偶就会接受到一个温差，然后被放大反馈到电路单元，调整输入到试样这边的内加热器的能量，以便使试样和参比样的温差为零，反应热与DSC峰下的面积成正比。
煤自燃特性的热重-红外光谱实验研究
煤自燃特性的热重-红外光谱实验研究
余明高;郑艳敏;路长;贾海林
【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(028)005
【摘要】煤体的结构不同决定其具有不同的氧化活性,不同结构的煤需要不同的温度条件才能够发生明显的氧化反应并释放相应的热量.通过对3种具有不同自燃倾向性的煤进行动力学研究,并结合3种煤样进行红外光谱实验,根据煤的主要特征光谱峰以及特征官能团吸收光谱强度变化,确定煤分子中的化学键和官能团对煤氧化能力的影响.认为活化能是评判煤的氧化自燃性的一个指标;羟基是影响煤氧化特性的一个重要官能团,芳氢/脂氢的比例也反应出煤自燃性的大小.研究结果为防治煤的自燃提供了理论依据.
【总页数】5页(P547-551)
【作者】余明高;郑艳敏;路长;贾海林
【作者单位】河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作,454003;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作,454003;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作,454003;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作,454003
【正文语种】中文
【中图分类】TD75
【相关文献】
1.粒度对煤自燃氧化性能影响规律的热重实验研究 [J], 冯自宇;翟小伟
2.热重实验条件下不同氧气浓度对煤自燃反应能级的实验研究 [J], 屈丽娜;刘琦
3.褐煤自燃特性热重实验及动力学分析 [J], 张斌;刘建忠;赵卫东;袁绍;王智化;周俊虎;岑可法
4.利用热重法研究不同氧浓度对煤自燃特性的影响 [J], 文虎;陆彦博;刘文永
5.基于热重-差热-红外光谱技术的烟煤自燃特性研究 [J], 张红芬;王宝夫;曹伟;易海洋;高尔新
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《2024年基于DSC的煤自燃倾向性鉴定实验研究》范文
《基于DSC的煤自燃倾向性鉴定实验研究》篇一一、引言煤炭自燃是煤矿安全生产的重大隐患之一，对煤炭资源的有效利用和矿井安全造成严重威胁。
因此，准确鉴定煤的自燃倾向性对预防和控制煤矿火灾具有重要意义。
差示扫描量热法（DSC）作为一种热分析技术，具有快速、准确、灵敏度高的特点，在煤自燃倾向性鉴定方面具有广泛应用。
本文旨在通过DSC实验研究，深入探讨煤的自燃倾向性，为煤矿安全生产提供理论依据和技术支持。
二、实验材料与方法1. 实验材料实验所用煤样采自不同矿区、不同煤种的煤炭，经过破碎、筛分、干燥等处理后，得到符合实验要求的煤样。
2. 实验方法本实验采用DSC技术进行煤自燃倾向性鉴定。
DSC实验原理是通过测量样品在程序控制温度下的热流差异，研究物质的热物理性质和化学反应过程。
在实验过程中，将煤样置于DSC仪器中，以一定速率升温，记录煤样的吸热或放热过程，从而分析煤样的自燃倾向性。
三、实验结果与分析1. 实验结果通过DSC实验，我们得到了不同煤样的热流差异曲线，以及相应的热力学参数，如反应热、反应焓等。
这些参数反映了煤样的自燃倾向性。
2. 结果分析（1）不同煤种的自燃倾向性差异显著。
在DSC实验中，不同煤样的热流差异曲线表现出明显的差异，说明不同煤种的自燃倾向性不同。
这可能与煤的成分、结构、含氧量等因素有关。
（2）DSC技术可以快速、准确地鉴定煤的自燃倾向性。
通过DSC实验，我们可以得到煤样的反应热、反应焓等热力学参数，这些参数可以反映煤样的自燃倾向性。
与传统的煤自燃倾向性鉴定方法相比，DSC技术具有更快的检测速度、更高的灵敏度和准确性。
（3）煤的自燃倾向性与煤矿安全密切相关。
通过对煤样的DSC实验，我们可以了解煤的自燃倾向性，从而采取有效的措施预防和控制煤矿火灾。
这对于保障煤矿安全生产、提高煤炭资源利用效率具有重要意义。
四、结论本文通过DSC实验研究，深入探讨了煤的自燃倾向性。
实验结果表明，不同煤种的自燃倾向性存在显著差异，DSC技术可以快速、准确地鉴定煤的自燃倾向性。
采用热重分析法研究煤自燃过程的特征温度
01300 mm 的 5 种 样品 , 在室温 下进行充氮 保护 , 并置于广口磨砂瓶中备用。对于每一种粒度范围的 煤样 , 在样本室内分别通入含氧 体积 分数为 5% , 9 % , 1 3% , 17 % , 2 1 %的氮 氧混合物 , 并 分别采 73
用 5 ℃ /m in, 10 ℃ /m in, 20 ℃ /m in三种升温速度进 行试验 。所有 试验样 品均 在样 本室 内静放 5 m in 后 , 采用 非 等 温 (动态 ) 热 重 法 , 控 制 温 度 由 25 ℃ 升到 700℃ , 通气量 30 ～60 mL /m in。
2 试验结果分析
第 35 卷第 5 期 煤
炭 科 学 技 术 2007年 5 月
采用热重分析法研究煤自燃过程的特征温度
肖 1 , 马 砺 1 , 王振平 1 , 2 , 邓 军1, 王 威 3 ,向 欣4
( 11西安科技大学 能源学院 , 陕西 西安 710054 ; 2. 兖州煤业股份有限公司 , 山东 邹城 272100; 31 中国人民武装警察部队学院 消防工程系 , 河北 廊坊 065000; 4 达州恒成集团 , 四川 达州 635000 )
[1]
划分不明晰 , 且没有确定出具体的温度范围 。 En2 rico B iagini等 [ 4 ]利用煤 、木料 、纸浆等生物燃料及 其组分进行热重分析 , 相比较得出起始温度 、最大 热解率温度和主要热解最终温度 , 但也没有进行详 细的划分和确定出具体的温度范围 。本文采用非等 温测量法 , 对兴隆庄矿煤样进行了 TG分析 , 确定 煤自燃过程中特征温度的范围。
热重法研究煤的燃烧行为及其动力学模型
热重法研究煤的燃烧行为及其动力学模型
1煤的燃烧行为及其动力学模型
煤是一种重要的能源，用于家庭和工业的发电。
因此，了解煤的燃烧行为和动力学模型非常重要，以提高燃烧的有效性。
热重分析（TGA）是理解煤燃烧行为的重要方法，而TGA实验过程包括加热和冷却等多阶段温度变化。
实验过程中可以测量到煤燃料的持续气体释放以及温度对物质几何重量变化趋势的影响。
通过TGA实验，可以获得描述燃烧行为的动力学模型的参量，如爆解温度、和燃烧速率常数等。
利用这些参量，可以研究煤燃料的相关动力学机制。
此外，TGA实验还可以研究煤燃料中不同组分的组成及其特性，以及如何影响燃烧行为。
例如，不同组分的水分会影响煤燃料的燃烧速率和过程温度。
另外，人们还可以利用TGA实验测量微观煤燃料空隙的尺寸、形状及其分布，从而推断煤在燃烧过程中的气体运动规律及其影响。
通过TGA实验，可以实现对煤的有效分析，深入洞察煤的燃烧行为和动力学模型，从而更好地提高燃烧的有效性和利用效率。
煤自燃的热重分析研究
ａ ｔ ａｉｎ ｅ ｅ ｇ ａ ｔ ｄｅ ｃｉ ｔ ｎ ｒ ｙ ｗ ｓｓｕ ｉ ｖ ｏ ｄ．Ｉ ｓ ｏ ｅ ｈ ｔａ ｔ ａｉｎ ｅ ｅｇ ａ ｅ ａ ｃ ｎ ｕ ｔｉｄ ｘ ｏ ｉｉｅ ｓ ｎａ ｅ ｕ ｏ ｕ ｔ ｎ ｔ ｈ ｗ ｄ ｔａ ｃｉ ｔ ｎ ｒ ｃ ｎ ｂ ｏ ｓ ｌ ｎ ｅ ｆｄｖｄ ｐ ｔ ｏ ｓｃ ｍ ｓｉ ｖ ｏ ｙ ｏ ｎ ｂ ｏ
求 出动力 学参 数 。
１ １ 研 究 目的 ．
温氧 化而释 放 的热 量 如 不 能及 时 放 散 ， 的温 度就 煤
会升 高 ， 当煤 的温 度 达 到 着 火 点 时 就 会 导致 自燃 。 热重 法被广 泛应 用于化 石燃 料燃 烧 和热解 的特 征分 析 。热 重法用 来 测定 煤 的燃 烧 反 应 性 ， 要 对 质 量 需 或者 质量减 少率 的变化 进行 持续 的测 试 。这种 方法 可 以用来 对煤燃 烧 的全 过 程 或者 某 个 阶段 ， 比如 低
第４ 卷
第１ 期
中 国 安 全 生 产 科 学 技 术
Ｊ ｕ ａ ｆＳ ｆｔ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ｌ ａｅｙ Ｓ ｉ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｏ ｎ
Ｖｏ ． Ｎｏ． １４ １ Ｒｅ） ０ ８ １．２ ０
２ ０ 年 ２月 ０８
文 章 编 号 ：１７ —１３ ２０ ） １ ０ １ ３ ６３ ９Ｘ（０８ 一０ —０７ —０
煤 自燃 的 热 重 分 析 研 究 ＊
吴 强， 陈文胜
（ 黑龙江科技学 院安全工程学 院 ， 哈尔滨 １０２ ） ５０７ 摘 要： 利用实验模拟煤的 自然发火过程 ， 运用 了非定温 热重分析 和微分 热重分 析手段 ， ４种煤 对
印尼褐煤和山西烟煤燃烧的热重实验及反应动力学分析
ＸＩ ＡＮＧ Ｙｉ ， ＺＨＡＯ Ｗｅ ｉ ｄ ｏ ｎ ｇ ， ＱＩ Ｕ Ｌｉ ｃ ｈ ｕ ｎ 。 ， ＺＨＡＯ Ｃｈ ｅ ｎ ｊ ｉ ｅ ， ＬＩ Ｕ Ｊ ｉ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ，
第４ ４ 卷 第 １ １ 期 ２ ０ １ ５年 １ １月
热 力 发 电
ＴＨ Ｅ ＲＭＡＬ Ｐ ＯＷ ＥＲ ＧＥ ＮＥＲＡＴ１ ０Ｎ
Ｖｏ １ ． ４ ４ ＮＯ ．１ｉ
ＮＯＶ ． ２ Ｏｌ ５
印 尼 褐 煤 和 山 西 烟 煤 燃 烧 的 热 重 实验 及 反 应 动 力 学 分 析
调 节褐煤 燃烧特 性 。
［ 关
键
词］ 褐煤 ； 烟煤 ； 热 重分析 ； 反应 动 力学 ； 升 温速 率 ； 煤粉 粒径 ； 着火； 燃尽
［ 中 图分类号 ］ Ｔ Ｋ１ ６ ［ 文献标识 码］ Ａ ［ 文 章 编 号］ ｉ ｏ ｏ ２ — ３ ３ ６ ４ （ ２ ０ １ ５ ） １ Ｉ － ０ ０ １ ４ — ０ ６ ［ Ｄ ＯＩ 编 号］ Ｉ Ｏ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ２ — ３ ３ ６ ４ ． ２ ０ １ ５ ． １ １ ． ０ １ ４ Ｔｈｅ ｒ ｍｏ ｇ ｒ ａ ｖ ｉ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｋｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ
［ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ摘
要］ 为 了掌握 印尼褐 煤 的燃烧性 能 ， 为 电厂掺烧褐 煤提供 理 论依据 ， 采 用热重 分析仪 进行 了印 尼褐
不同品质煤的着火动力学参数研究
不同品质煤的着火动力学参数研究今天，煤是我国能源结构中的主要来源。
从应用角度来看，不同品质的煤在经过表观活化处理后具有不同的性能，因此，详细探讨不同品质煤着火动力学参数对煤的热性能和结构性能具有重要意义。
首先，根据国内外资料，可以知道，不同品质的煤的物理性质和化学性质的差异较大，将影响其着火性能。
因此，研究多种品质煤的着火性能参数，能准确地反映其着火特性，是理解煤着火特性和消除煤火灾风险的重要研究课题。
其次，要研究不同品质煤的着火特性，首先必须针对不同的品质煤，测定其着火动力学参数。
首先，可以使用西谙热量激活实验法测定煤样品的自燃温度，以及热容量、密度和灰分等物理性质，以了解煤的物理特性；其次，使用MethCheck实验法可以定量分析煤及其煤渣样品的有机组分；最后，可以使用穿透电子显微镜和X射线能谱仪结合化学分析仪研究煤样品的结构特征。
最后，针对不同品质的煤，采用室温至高温条件下的热量激活实验，结合多种着火动力学实验，研究不同品质煤的着火特性，探讨其着火动力学参数，如易燃温度、热容、反应活性、反应速率、冒烟温度、烟气组成及比热等。
这些参数对于提高我国煤炭的利用效率，减少火灾风险具有重要意义。
综上所述，不同品质煤的着火动力学参数研究具有重要的理论和实践意义，研究该课题有助于改善我国煤炭的利用效率，提高煤炭的安全性，减少火灾的发生。
只有通过不断的实验研究，才能进一步研究多种品质煤的热性能和结构性能，使我国的煤炭质量得到提高，生产安全高效。
关于不同品质煤的着火动力学参数研究，也在不断发展。
科学家通过实验，发现不同品质煤具有不同的着火特性；通过仿真分析，可以发现煤着火过程中各种因素之间的关系；通过大量实验，可以找出影响不同品质煤着火特性的关键参数，并设计出更安全、高效的煤炭利用方式。
另外，多年来，我国煤炭工业安全稳定发展，充分利用煤炭资源，稳步推进煤炭结构性改革，为可持续利用煤炭提供了强有力的保障。
以上就是本文关于“不同品质煤的着火动力学参数研究”的研究内容。
实验一煤燃烧特性的热重分析
实验一燃烧特性的热重分析实验目的1．了解热重分析仪的基本结构，掌握仪器操作；2．学会应用热重法分析煤/生物质的燃烧特性。
实验内容及要求1．熟悉热重分析工作原理；2．学会处理煤/生物质燃烧热失重曲线，求解典型燃烧特性参数，并分析燃烧特性。
三、实验步骤1．试样、气体准备，如预先干燥、磨制、筛分、称量试样等，罐装所需浓度和纯度的保护气体和反应气体。
检查仪器放置平稳、管路气密性及电源连接完好等。
2 . 开启系统：（1）打开恒温水浴槽（温度设定：22C）;（2）接通气体（氮气流量：30ml/min ；空气流量：100ml/min ）；（3）待恒温水浴槽达到设定温度和气流稳定后，打开TGA 主机; （4）打开计算机进入Windows NT ，双击“ STAR e” 图标打开STAR e软件。
3. 根据软件建立试验方法，设置升温速率10C ~30C/min、最大温度900C,完毕后按提示放置样品，按提示开始、结束（重新开始）试验。
4．根据随机软件进行数据处理。
5. 关闭系统：（1）须在TGA主机的炉温低于300C后关闭恒温水浴槽；（2）关闭TGA 主机;（3）关闭气体;（4）关闭计算机。
四、实验报告1 ．热重燃烧特性指标的含义和求解方法；2 ．热重燃烧条件下各燃烧特性参数代表的意义；3．求解煤/ 生物质燃烧特性参数；4 ．结合所得数据分析燃烧特性。
瑞士 Mettler-Toledo 公司的TGA/SDTA851 e 热分析系统图1、图2为热分析系统原理图。
该系统包括热重/差热同步分析仪，热重天 平和高温恒温浴槽。
具体参数如下：型号：TGA/SDTA851 e ；温度范围：室温~1600°C ;大测试 炉：直径12mm ,容积900卩；温度准确度：±).25C ；温度重复性：±).15C ；线 性升温速率：0.01~100C /min ; SDTA 分辨率：0.005C 。
图1中，天平和测试炉组成的测试单元是热重/差热同步分析的核心，采用 平行支架微量/超微量天平，称量不受样品支架长度变化(如热胀冷缩效应)的 影响；内置砝码全自动校准；称量部件处于恒温室内( 22.0 ±.1C)，不受环境 因素的影响。
煤热解燃烧气体产物的热重_红外联用分析
文章编号:100428774(2004)02223204第一作者:苏桂秋(1967-),女,吉林人,南京理工大学工业化学专业本科毕业,现主要从事能源动力工程、环保与环境监测方面的研究。
煤热解燃烧气体产物的热重—红外联用分析收稿日期:2003207203苏桂秋1,崔畅林1,卢洪波2(1.东北电力学院动力系,吉林132012;2.上海理工大学热工程研究所,上海200093) 摘 要:利用热重分析仪对煤的热解过程进行实验研究,并使热解后煤中的固定碳在模拟空气状态下充分燃烧。
同时利用联机的傅立叶变换红外光谱仪对气体产物(烟气)进行实时红外光谱跟踪分析,研究煤在热解燃烧过程中烟气的排放规律以及升温速率、试样用量对烟气红外光谱的影响。
关键词:傅立叶变换红外光谱;热重分析;热解;烟气;升温速率中图分类号:TQ53316 文献标识码:AAnalysis of the Smoke of Pyrolysis and Combustion of Coal B ased on TG -FTIR MethodSU Gui 2qiu 1,CU I Chang 2lin 1,L U Hong 2bo 2(1.Department of Thermal P ower Engineering ,N ortheast China Institute of E lectric P ower Engineering ,Jilin 132012China ;2.Institute of Thermal Engineering ,University of Shanghai for Science and Technology ,Shanghai 200093,China )Abstract :The coal pyrolysis process is studied with the Thermogravimetric Analyzer ,and Fixed Carbon in coal is burned in the simulated air state .At the same time ,the smoke products are analyzed by the interconnected FTIR in real time .S o the smoke release law in process of Pyrolysis and Combustion of Coal ,the effects of heating -rate and sample quantity in the TG on FTIR are found.K ey w ords :FTIR;TG Analysis;Pyrolysis;Smoke ;H eating 2rate1 引言煤是我国电站锅炉、工业锅炉的主要燃料,煤在热解、燃烧过程中产生的CO 2、CO 、SO 2等混合气体的排放对大气造成的污染十分严重。
热能动力工程-不同煤种混煤燃烧时NO_x生成和燃尽特性的试验
收稿日期:2003-06-24; 修订日期:2004-03-20基金项目:国家重点基础研究专项经费(G2001C B409600)作者简介:周 昊(1973-),男,江苏吴江人,浙江大学副教授.文章编号:1001-2060(2004)03-0242-04不同煤种混煤燃烧时NO x生成和燃尽特性的试验翁安心1,周 昊1,张 力2,岑可法1(1.浙江大学热能工程研究所,浙江 杭州 310027;2.湖南省电力勘测设计院,湖南 长沙 410007)摘 要:在一维沉降炉上对无烟煤、贫煤、烟煤及其混煤的燃烧特性进行了研究,分析了不同因素对NO x排放量的影响,并讨论了不同过量空气系数、掺混比及一、二次风比例对燃尽率的影响,试验结果表明:当烟煤的掺混比例为25%,NO x 的排放量较低,混煤燃烧时沿程分析结果表明,煤种特性的不同导致NO x排放时有不同的峰值。
关键词:混煤;NO x;掺混比;燃尽率中图分类号:X784 文献标识码:A1 引 言在我国,许多大型电站锅炉燃用混煤,燃用混煤是合理利用现有煤炭资源的一个发展趋势,混煤的合理配备可提高煤炭尤其是劣质煤的利用率,节约煤炭资源,为劣质煤的合理利用带来了广阔的前景。
然而混煤的特性较单一煤复杂,混煤的燃烧过程是比较复杂的过程,涉及到多种因素。
特别是混煤的配比,国内外学者已提出多种混煤的配比方法。
但总的来说,在确定混煤的配比时,应综合考虑混煤的着火、燃烧、燃尽和污染物的排放特性等。
本文在一维沉降炉上进行了无烟煤、贫煤、烟煤及其混煤燃烧时的NO x生成特性和燃尽特性的试验,从炉膛温度、过量空气系数、一二次风比值及给粉量等几个方面,对这三种煤及其混煤的氮氧化物的排放量进行了分析,并考察了过量空气系数、掺混比及一、二次风比例对燃尽率的影响,为燃烧混煤的大型电站锅炉的设计及运行提供了重要的科学依据。
2 试验方法试验是在一维沉降炉上进行的,试验选取了三种单一煤及其按不同比例组成的混煤,这三种煤分别代表了无烟煤、贫煤、烟煤,它们的煤质参数分析见表1,三种煤的平均细度为80μm。
热重法研究煤燃烧添加剂的催化助燃效果及作用机理
收稿日期:1999202212. 第一作者:谭志诚,男,1941年生,研究员.联系人:谭志诚.Tel :(0411)46719912713;Fax :(0411)4691570;E 2mail :tzc @.3国家“八・五”科技攻关项目,批准号852*********.热重法研究煤燃烧添加剂的催化助燃效果及作用机理3谭志诚王树东李 莉吴迪镛(中国科学院大连化学物理研究所,大连116023)提 要 用热重法研究了一种煤燃烧添加剂对南票煤和阜新矸石的催化助燃效果.结果表明,在煤样和矸石中加入添加剂后,都能加快燃烧速率,但对煤样的助燃效果更加明显.与此同时,研究了该添加剂对石墨燃烧反应动力学的影响,发现添加剂降低了石墨燃烧反应的活化能,加快了反应速率,从而产生助燃效果;揭示了添加剂的助燃作用机理.关键词 热重法,煤,矸石,石墨,燃烧,添加剂,动力学分类号 O643我国是产煤大国也是消耗煤大国,出产的煤绝大多数用于直接燃烧.对煤燃烧的要求是高效率和低污染,除了改进燃烧设备和工艺外,使用煤燃烧添加剂也是实现煤高效洁净燃烧的有效措施.国外在70年代就广泛开展了有关煤的催化燃烧及燃烧添加剂的研究.国内也在这方面开展了大量的工作[1～4],特别是近年来,煤燃烧添加剂的开发和应用发展很快,一些产品已在民用炉具中使用,并逐步开始在工业窑炉及其它方面试用[5].但是,目前这些工作多处于探索阶段,具有一定的盲目性;无论是对添加剂组成配方、效果评价、作用机理,还是添加量的优化及与煤种匹配等应用规律,都缺乏系统的研究和正确的理论指导.为了使我国煤燃烧添加剂的研究开发和应用工作走上科学的轨道,我们开展了有关煤燃烧添加剂的系统研究工作[6,7].本文应用热重法研究了北京地区生产的煤燃烧添加剂对煤和矸石的助燃效果,以及对石墨催化氧化反应动力学参数的影响,从而揭示添加剂的助燃作用机理.1 实验部分1.1 实验用原煤、矸石和石墨 实验用南票煤和阜新矸石的成分分析见表1.表1 南票煤和阜新矸石的工业分析及元素分析结果Table 1 Proximate and ultimate analysis result of Nanpiao coal and Fuxin gangueSampleProximate analysis result (w /%)M ad A d V daf Ultimate analysis result (w /%)C daf H daf O daf S daf N daf Nanpiao coal3.9925.4237.7880.13 5.3611.02 1.72 1.80Fuxin gangue 3.1763.8229.7885.594.677.71 1.050.96M —moisture ,A —ash ,V —volatile ,d —dried ,ad —air dried ,daf —dried ash 2free煤和矸石经粉碎磨细至通过150目筛,煤燃烧添加剂以粉末与之均匀混合,添加量为5%.石墨为高纯石墨试样,经光谱分析检出其杂质总含量为0101%,即含碳量为99199%.1.2 煤燃烧添加剂 实验用煤燃烧添加剂为北京地区生产(本文简记为BJ ),其主要成分为碱金属和碱土金属的氧化物及其盐类.实验时直接采用厂家商品原料,未作其它处理.1.3 实验装置及方法 热重实验装置为美国Dupout TA 2000系列TG 951型热天平(最高灵第20卷第3期催 化 学 报1999年5月Vol.20No.3Chinese Journal of Catalysis May 1999敏度1μg ),铂丝炉加热,铂铑热电偶测温和控温.试样置于炉管的恒温区,测试温区为室温至1473K ,升温速率在015～30K/min 范围内.样品量为10～100mg ,测试气氛有空气和氮气两种.所有热重数据均由与热天平配用的计算机系统自动采集与处理.本文采用稳态流动空气气氛,空气流速为100ml/min ,以20K/min 的升温速率使试样程序升温,样品量为50mg 左右.记录试样质量随温度的变化即得热重曲线,并以此计算试样的燃烧失重率R ,计算公式如下:R =1-w -w ′100-w 0′×100%(1)式中,w —样品剩余分数(%),w ′—BJ 剩余分数(%),w 0′—BJ 添加分数(%).2 结果与讨论2.1 煤燃烧添加剂对南票煤的助燃效果 图1为南票煤和含5%BJ 的南票煤的TG 和D TG 曲线,图2为两者的燃烧失重率随时间的变化曲线.由图中可以看到,添加5%BJ 的南票煤与南票煤相比,其峰顶温度约下降80K;在相同时间(25min )内,其燃烧失重率从2917%增加到3612%,增加率约为22%.由此可见,煤燃烧添加剂BJ 对南票煤有明显的助燃效果.图1 南票煤和含5%BJ 的南票煤的TG 和DTG 曲线Fig 1 TG and DTG curves of Nanpiao coaland 5%BJ 2Nanpiao coal 图2 南票煤和含5%BJ 的南票煤的燃烧失重率曲线Fig 2 Mass 2loss rates of Nanpiao coal and 5%BJ 2Nanpiao coal图3 阜新矸石和含5%B J 的阜新矸石的TG 和DTG 曲线Fig 3 TG and DTG curves of Fuxin gangueand 5%BJ 2Fuxin gangue 图4 阜新矸石和含5%BJ 的阜新矸石的燃烧失重率曲线Fig 4 Mass 2loss rates of Fuxin gangue and 5%BJ 2Fuxin gangue2.2 煤燃烧添加剂对阜新矸石的助燃效果 图3为阜新矸石和含5%BJ 的阜新矸石的TG 曲线及D TG 曲线,图4为两者的燃烧失重率随时间的变化曲线.由图中可以看到,添加5%BJ 的阜新矸石与阜新矸石相比,其峰顶温度从733K 降至723K ,下降了10K.在相同时间内,加入BJ 的阜新矸石与不加BJ 的相比,其燃烧失重率增加.以程序升温到773K ,即反应时间为25min 为例,燃烧失重率从20%增加到21%,增加率约为5%,说明煤燃烧添加剂BJ 对低462催 化 学 报20卷热值阜新矸石也有一定的助燃作用,但效果远不如对南票煤好.2.3 石墨催化氧化动力学 石墨为纯碳物,研究煤燃烧添加剂对石墨催化氧化动力学的影响有助于了解煤燃烧添加剂催化碳燃烧作用的机理.图5为石墨和含5%BJ 的石墨的TG 和D TG 曲线.图5 石墨和含5%BJ 的石墨的TG 和DTG 曲线Fig 5 TG and DTG curves of graphite and5%BJ 2graphite 图6 石墨和含5%BJ 的石墨的Δln(-d C /d T )/Δln C ～Δ(1/T )/Δln C 关系曲线Fig 6 Δln (-d C /d T )/Δln C ～Δ(1/T )/Δln C of graphite and 5%BJ 2graphite 石墨氧化反应是简单反应,在本实验条件下不存在扩散障碍,因此可用Arrhenius 方程处理其反应速率问题.对程序升温(非等温)过程,有[7,8]:-d C d T=A β・e -E/R T ・C n (2)式中C —剩余分数(%),A —频率因子(min -1),E —活化能(kJ /mol ),β—升温速率(K/min ),n —反应级数,R —气体常数(J /(mol ・K )).将(2)式表述为:Δln -d C d T Δln C =-E R ・Δ1T Δln C +n (3)用差减微分法求解(3)式,以Δln (-d C /d T )/Δln C 对Δ(1/T )/Δln C 作图应得一直线(如图6所示),由斜率可得反应活化能E ,截距便是反应级数,再由(2)式可计算出频率因子A .计算得出石墨与添加5%BJ 的石墨的动力学参数和其它重要参数列于表2.结果表明,煤燃烧添加剂能够通过催化作用来改变碳氧化(或燃烧)反应过程,降低反应活化能,进而提高反应速率,从而体现出一定的助燃效果.表2 石墨和含5%BJ 的石墨氧化反应的主要参数Table 2 The main parameters for the oxidation of graphite and 5%BJ 2graphiteParameterT 0/K T P /K (-Δm/m )/%T F /K E /(kJ/mol )n A /min -1Graphite903112334.71343241.0 4.88.9×10125%BJ 2graphite 873111343.31303174.3 2.6 5.4×1010BJ —additive ,T 0—initial temperatuer ,T P —DTG peak temperature ,T F —final temperature5623期谭志诚等:热重法研究煤燃烧添加剂的催化助燃效果及作用机理662催 化 学 报20卷参考文献1 李华,林器.大连理工大学学报,1989,29(3):2892 徐万仁,杜鹤桂.燃料化学学报,1995,23(3):2723 李彩亭,龚建森,赵菊英.环境污染与防治,1989,11(1):174 蒋君衍,张鹤声.能源技术,1993,(55):305 焦学竹,孙树普,栾克玉等.CN1054263.19916 王树东,吴迪镛.燃料化学学报,1998,26(3):2487 谭志诚,张黎明,王树东,吴迪镛.煤化工,1998,(1):98 陈镜泓,李传儒.化学通报,1980,(1):79 Flynn J H,Wall L A.J Res N at B ur S tand A,1966,70(6),487THERMOGRAVIMETRIC STU DY ABOUT THE ACCE L ERATING EFFECT OF COAL2BURNING ADDITIVE ON COMBUSTIBI L IT YOF COAL AN D G ANGUETan Zhicheng,Wang Shudong,Li Li,Wu Diyong(Dalian Institute of Chemical Physics,The Chinese Academy of Sciences,Dalian116023) Abstract The accelerating effect of a coal2burning additive on the combustibility of Nanpiao coal and Fuxin gangue was studied by TG and D TG with linearly increasing temperature at air atmosphere.For Nanpiao bituminous coal,the addition of5%BJ, a coal2burning additive,made the temperature of the maximum combustion rate de2 crease about80K,and made the combustion rate at773K increase by20%.The similar results were obtained for the low rank Fuxin gangue,but the accelerating ef2 fect on it was not so good as that on Nanpiao coal.In addition,the catalytic effect of the coal2burning additive on the combustion of graphite was observed and the kinetic study was carried out.The activation energy,the reaction order and the frequency factor for the combustion of graphite were determined to be24110kJ/mol,418,and 819×1012min-1,respectively.The activation energy,the reaction order and the frequency factor for the catalytic oxidation of graphite doped with5%coal2burning additive were17413kJ/mol,216and514×1010min-1,respectively.K ey w ords thermogravimetry,coal,gangue,graphite,combustion,additive,ki2 netics(Ed W GZh)。
热重实验条件下不同氧气浓度对煤自燃反应能级的实验研究
文 章 编 号 ：１ ６ ７ ３—１ ９ ３ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） 一 ０ ８— ０ １ ３ ４— ０ ５
热 重 实验 条 件 下不 同氧气 浓 度对 煤 自燃 反 应 能 级 的 实验 研 究
屈 丽娜 ， 刘 琦
（ １ ． 河南理 工大学 能源科学与工程学院 ， 河南 焦作 ４ ５ ４ ０ ０ ０ ； ２ ． 中原 工 学 院 能 源 与 环 境 学 院 ， 河南 郑州 ４ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ，Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ｙ ｕ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ４ ５ ０ ０ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ｐ ｏ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｍｂ ｕｓ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｓ ｉ ｘ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ｐ ｏ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｇ ｒ ａ ｖ ｉ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｓ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ｐ ｏ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｋ ｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ｐ ｏ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｍｂ ｕｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｗｈ ｅ ｎ ｎ≠ １．ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｎ —
《基于DSC的煤自燃倾向性鉴定实验研究》
《基于DSC的煤自燃倾向性鉴定实验研究》篇一一、引言煤炭自燃是一种常见的矿井灾害，其发生不仅会造成巨大的经济损失，还可能对矿工的生命安全构成严重威胁。
煤的自燃倾向性鉴定是预防煤自燃灾害的重要环节，准确判断煤的自燃倾向性对于制定有效的防火措施具有重要意义。
近年来，随着科技的发展，差示扫描量热法（DSC）被广泛应用于煤自燃倾向性的鉴定实验中。
本文旨在通过DSC实验，对煤的自燃倾向性进行深入研究，以期为煤炭安全开采提供科学依据。
二、实验原理及方法1. 实验原理DSC（差示扫描量热法）是一种热分析技术，通过测量物质在加热或冷却过程中的热流变化，可以获得物质的热力学性质。
在煤自燃倾向性鉴定实验中，DSC技术可以用于测量煤样在加热过程中的热流变化，从而得到煤样的放热特性及反应过程。
根据这些数据，可以判断煤的自燃倾向性。
2. 实验方法（1）选取具有代表性的煤样，进行破碎、筛分等预处理，得到符合实验要求的煤样。
（2）将煤样置于DSC设备中，设置不同的温度梯度进行加热。
（3）记录煤样在加热过程中的热流变化数据，分析其放热特性及反应过程。
（4）根据实验数据，判断煤样的自燃倾向性。
三、实验结果与分析通过DSC实验，我们得到了煤样在加热过程中的热流变化曲线。
通过对这些曲线的分析，我们可以得到煤样的放热特性及反应过程。
根据这些数据，我们可以将煤样的自燃倾向性分为低、中、高三个等级。
在本次实验中，我们发现不同地区、不同种类的煤样在DSC 曲线上的表现存在明显差异。
这表明煤的自燃倾向性与其化学成分、物理结构等因素密切相关。
通过对DSC曲线的深入分析，我们可以得到以下结论：1. 某些煤样的DSC曲线在较低温度下即出现明显的放热峰，表明这些煤样具有较高的自燃倾向性，需要特别关注。
2. 某些煤样的DSC曲线在较高温度下才出现放热峰，或者整个加热过程中放热量较小，表明这些煤样的自燃倾向性较低。
3. 通过对比不同煤样的DSC曲线，我们可以发现不同煤种在自燃倾向性上的差异，这为制定针对性的防火措施提供了依据。
梅特勒-托利多热分析应用：混煤的热重分析
混煤的热重分析
煤的成分及残渣含量常用热重法（TGA ）来分析。
本文采用不同的气氛条件测试了一种混煤的双组分及其残渣含量。
样 品： 混煤，由北京电力专科学校提供
测试条件： 测量仪器： TGA851e
坩埚： 氧化铝，70μl ，无盖
样品制备： 球磨成粉状
测试程序： 30-800︒C ，40︒C /min
气氛： 空气或氧气，流量均为180ml/min 结果与解释
在空气或氧气中样品热失重行为是相似的，在100︒C 左右失去表面水份，然后开始吸氧，吸氧量均为1.5%左右。
然后是煤组分的燃烧，表现为明显的失重。
最终失重率均为84%左右，即残渣含量约为16%。
但是在空气或氧气中样品热失重行为的不同之处也可从图中明显的看出。
首先，热失重的起始点不同，空气下为412.67︒C ，氧气下为268.83︒C 。
其次，热失重的终点也有差异，空气下为636.20︒C ，氧气下为593.31︒C 。
而特别有意义的是：在空气中，煤的燃烧失重表现为一个台阶，但在氧气中，煤的燃烧失重分为两个台阶，且它们完全分开。
原因很容易找到：一个在纯氧中燃烧降解，而另一个在仅含约21%氧气的空气中燃烧分解。
图：不同气氛（空气和氧气）下混煤的TGA 曲线 结论
用TGA 分析混煤的组分，气氛条件非常重要，纯氧可使不同的煤组分快速充分地燃烧降解，从而易将它们在热失重曲线上的台阶分开。
煤的燃烧特性综合实验
◆ 工业分析组成包括水分（M）、灰分（A）、挥发分（V）和固 定碳（FC）（Fixed Carbon）四种成分，其总量为100。
四、燃料组成及其表示方法
煤的燃烧特性综合实验
◆ 表示煤组成的常用基准 1）收到基（as received）：指使用单位收到的煤的组成，也即是实际使
Vdaf＋FCdaf=100%
四、燃料组成及其表示方法
煤的燃烧特性综合实验
◆ 不同基准之间的换算
已知的基
收到基
空气干燥 基
干燥基 干燥无灰
基
收到基
1
所要换算的基
空气干燥 干燥基 基
(100Mad)/(100-
Mar)
100/(100Mar)
干燥无灰基
100/(100-MarAar)
(100-Mar)/(100Mad)
煤的燃烧特性综合实验
煤的燃烧特性综合实验
六、煤的燃烧特性的研究
(2)差热分析法 （煤燃烧实验4） 差热分析的基本原理是： 差热分析是把试样与参比物质，置于差
煤的燃烧特性综合实验
六、煤的燃烧特性的研究
6. 特性指数的确定
华中理工大学孙学信挥发份释放特性指数D和煤的燃烧特性 指数S，即：
D ( dw / dt ) vmax Tmax T1 /3
S
(dw / dt)max (dw / dt)mean Ti 2
Th
式中：(dw/dt)vmax 为挥发分最大释放速度,Tmax为其对
六、煤的燃烧特性的研究
煤的燃烧特性综合实验
1. 煤粉的热解特性
热重法高炉喷吹煤粉燃烧性的研究
第30卷第1期2010年3月黑龙江冶金H eilong jiang M etall u rgyV o.l 30 N o .1M arch2010收稿日期:2009-10-27作者简介:张田伟,毕业于鞍山科技大学,冶金工程专业。
热重法高炉喷吹煤粉燃烧性的研究张田伟(吉林钢铁有限公司,吉林134000)摘 要:采用热重法对高炉喷吹煤粉的燃烧性进行了研究,通过对单煤、混煤燃烧时的热力学分析,发现混煤的燃烧率大于组成该混煤的纯煤燃烧率的加权平均值。
结果表明,混煤喷吹有利于提高煤粉的燃烧率,扩大高炉喷吹量和降低喷煤成本。
关键词:热重法;燃烧性;混煤R esearch On Co m busti on Property w ith PCIZhang T ianw ei(Tonghua Iron and Steel Group ,Jili n 134000)Abst ract :Thr ough ther m og rav i m etr y research and analysis on the co mbusti b ility o f PC I .Ther m a lA nalysis and ther m odyna m ics for different m ine po w er and m ixture when burn i n g respectively ,it isfound that the burning rate of b lended coa l is greater than w eight average va l u e o f its pure coal co m po nents by research i n g t h e burning rate of si n g le coal and the b lended coa.l The test resu lt sho w t h at m ixed coa l injection benefit to raisi n g co mbusti b ility ,increased quantity and decreased cos.t K ey W ords :Ther mogravi m etry ;Co m busti b ility ;Plended coal 影响高炉稳定顺行的因素有很多,喷吹煤粉后会给高炉的稳定顺行带来一定的困难,其中煤粉的燃烧率就是一个重要因素。
利用热重法研究混煤的燃烧率
Ｖｏ Ｎｏ ３ Ｌ２７ ． Ｍａ ． ０ ｙ ２ ０８
冶
Байду номын сангаас
金
能
源
３ ３
ＥＮＥＲＧＹ ＦＯＲ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩ ＣＡＬ ＮＤＵＳ Ｉ ＴＲＹ
利 用 热 重 法 研 究 混 煤 的 燃 烧 率
张曦 东 张建 良 陈杉杉 吕 卫
燃 烧率 ｏ
，： Ｉ一 —Ｉｘ ｗ
—
部可燃值 ，６ × （ 一 。 １ ＇ 。 １ Ａ ）是未燃煤粉 中的可燃 值 ，燃烧率 ， 就是已燃烧 了的可燃值与全部可燃 值 之 比。 将 公式 （ ） 进行推 导 ，可得 到 ２
Ｉ＝
１ Ａ ／ ｌ ｔ × （ － ０Ａ ） ０ １ × ０Ａ － ０Ａ ｔ Ｊ ０ １ Ａ ／ １ —６ Ａ ／ ｌ ＇ ０ ｔ × （ － ０ ｔ Ｊ ０ １ Ａ）
＝＝ 一
根 据灰 平 衡 原 则 ，
×Ａ ６ Ａ ，则 １ ０＝１ ＇ ｌ ｌ× ６ ＇ ｌ
＝１ Ａ／ ｌ 未 燃 煤 粉 的重 量 ，则 １ ６ ＇ ０Ａ 是 ０× ６ ｔ ＇ Ｊ ０一ｔ ０× Ａ ／ 。 。 １ 就是 已燃烧了的可燃值。显然公 。Ａ ＝ 一６ ＇ 。 式 （ ） 中的燃 烧率 也 是 煤粉 已燃 烧 了 的可 燃值 ２ 与 全部 可燃值 之 比。 目前 ，测定煤 粉燃 烧率 还无 国家标 准 ，不 管
喷煤 ，混煤 喷吹可 明显 改善煤粉燃烧 、扩大煤 源、稳定成分 、增加磨煤机 出力等多项优势 。 混煤中的低挥发分煤可以发挥其高热值 、高置换 比的优点 ，混煤中的高挥发分煤可以发挥其容易
燃 烧 的优点 。 煤 粉 的燃烧 率 （ ）是 煤 粉 燃 烧 性 能好 坏 的 ， 标 志 ，定 义 为 煤 粉 中 可燃 物 的气 化 率 】 。对 于 高 炉 喷吹用 煤 ，测定 煤粉 燃烧 率 的设备 较 多采用 两 段 式燃烧 炉 ，并 利 用 公 式 （ ） 或 （ ） 计 算 １ ２
煤粉细度对燃烧特性影响的实验研究
煤种
冷水江煤
斗笠山煤
细度 目
100
140
160
200
100
140
160
200
可燃性指数 Cb ×10 -6 稳燃性指数 G ×10 -6
3 .38 2 .985
3 .649 3 .21
3 .968 3 .464
4.169 3.690
1 .855 1 .624
3 .257 2 .876
3 .878 3 .294
2 煤样的热重分析
速率为 20 ℃ min , 在空气气氛下进行 。 试样质量为
试验煤样的工业分析及元素分析示于表 1 。
表 1 试验煤种的工业分析及元素分析成分
Tab .1 Industrial analysis and component analysis of the tested coal categories
56
126
700
100
487
0 .44 556
85
135
701
140
483
0 .76 547
101
156
698
160
479
0 .89 564
93
152
698
200
468
0 .96 553
50
114
694
dt)max 下对应的温度 T max 不同 , Ti 随煤变细而降低 。
Ti 的大小反映了煤种的着火性能或煤种活化能的
图 3 着火点确定法示意图 Fig 3 Illustrated determinat ion of an ignition point
根据实验结果可以得出 :不同煤种和细度其着 火温度 Ti 、燃烧峰的最大失重率及最大失重率(dw
非等温动力学研究煤的着火特性
非等温动力学研究煤的着火特性解凤霞;张丹;张欣欣【摘要】以乌煤和自洗蒙古煤为原料,采用TG-DTG法,应用非等温动力学方法研究了升温速率和粒径对煤着火特性的影响,并得出两种煤燃烧过程的动力学参数.根据煤燃烧产物释放特性指数R的大小来确定煤的燃烧性能.在实验条件下得出以下结论:1)乌煤在升温速率较低时,挥发分释放特性指数R值大,燃烧特性好,对煤着火有利；而升温速率对自洗蒙古煤的燃烧性能影响不大；2)乌煤:粒径0.2 mm～0.3 mm失重量最大,粒径小于0.15 mm和0.15 mm～0.2 mm失重量基本一致.自洗蒙古煤:粒径0.2 mm～0.3 mm失重量最小,粒径小于0.15 mm失重量和0.15 mm～0.2 mm失重量基本一致；3)通过对两种煤燃烧过程的动力学分析,得出乌煤燃烧过程的活化能高于自洗蒙古煤.%The ignition properties of Zixi Mongolia coal and Wu coal were investigated using the thermogravimetry technique (TG-DTG). The influence of ignition propertyes in different heating rate and different particle size were discussed. Kinetic parameters of coal combustion process were obtained. According to the index R of the release of combustion products of coal, the ignition properties of coal was determined. Under the experimental conditions the following conclusions were obtained: 1) the heating rate is lower, the index R of the release of combustion products is larger. So the lower heating rate is beneficial to the ignition. But the heating rate has little effect on the ignition properties of Zixi Mongolia coal; 2) the same rate of temperature conditions, the Wu coal; 0. 2 mm-0. 3 mm weightlessness is the largest, less than 0. 15 mm and 0. 15 mm-0. 2 mm basic consistently; since the burning of ZixiMongolia coal: 0. 2 mm-0. 3 mm weightlessness minimum, less than 0. 15 mm weightlessness and 0. 15 mm-0. 2 mm weightlessness are basically the same; 3) through two kinds of coal combustion process for the dynamic a-nalysis of the Wu coal combustion process that the activation energy of higher than the Zixi Mongolia coal.【期刊名称】《煤炭转化》【年(卷),期】2012(035)002【总页数】5页(P61-65)【关键词】升温速率;粒径;着火特性;动力学【作者】解凤霞;张丹;张欣欣【作者单位】西安工程大学环境与化学工程学院,710048西安;西安工程大学环境与化学工程学院,710048西安;西安工程大学环境与化学工程学院,710048西安【正文语种】中文【中图分类】TQ5340 引言煤的着火特性是煤的重要性质，了解和掌握煤的着火特性对于正确掌握启动点火过程和正确运行动态优化控制具有极其重要的作用，而且对于燃烧设备的启动燃烧器的容量设计有很大的指导意义.［1］目前研究煤着火特性的主要方法有：1）通过测定助燃剂的消耗或燃烧产物CO和CO2等的生成来反推煤的燃烧过程；2）小型流化床等实验台上测定；3）用热重技术检测煤燃烧过程的失重曲线来研究分析煤的燃烧特性.［2］热分析是国内外研究煤燃烧特性最常用的方法之一，是利用热天平研究煤的质量随时间温度的变化，从而分析煤的燃烧过程的一种方法.通过对热重曲线的处理，就可以得到一些煤燃烧的特性值，如着火温度、燃尽温度、燃尽时间、最大失重温度和最大失重率等，通过这些数据组合形成的判别指标，可以很好地对燃烧特性进行评价.［3－5］本研究以乌煤和自洗蒙古煤为原料，采用热分析技术（TG－DTG），根据挥发分释放特性指数R，研究了升温速率和粒径对煤着火特性的影响.采用多重扫描速率法和等转化率法处理煤的燃烧过程的热重曲线，根据非等温动力学模型得出两种煤燃烧过程的动力学参数：活化能、最可几机理函数以及速率方程中的指前因子.这些基本数据对于把握煤的燃烧特征和规律具有一定意义.1 实验部分1.1 试剂和仪器乌煤和自洗蒙古煤由包头钢铁集团有限公司提供，使用前在90℃恒温烘箱中烘干，用分样筛筛选出粒径范围分别为＜0.15 mm，0.15 mm～0.2 mm，0.2 mm～0.3 mm的样品.热分析仪器为瑞士梅特勒－托利多公司生产的TGA／SDTA851e型热重／差热同步热分析仪.1.2 实验方法热分析仪器使用开口的70μL Al2 O3坩埚盛放样品，样品质量约4 mg，升温速率β分别为5℃／min，10℃／min和15℃／min线性升温，载气为高纯氧气，流速20 m L／min.热分析仪器的温度采用标准金属In和Al进行标定.实验数据用origin8.0软件进行处理.2 结果与讨论2.1 升温速率对两种煤燃烧过程的影响以粒径为0.2 mm～0.3 mm的乌煤和自洗蒙古煤为例，探讨升温速率对两种煤燃烧过程的影响.第62页图1为不同升温速率下乌煤和自洗蒙古煤在氧气中燃烧的热重（TG和DTG）曲线.由图1可看出，在不同的升温速率下两种煤的燃烧过程基本一致，整个燃烧过程一步完成.TG曲线和DTG曲线数据（见表1）表明，燃烧的外推起始温度和峰值温度随着升温速率的升高而向高温移动，在实验条件下燃烧的温度范围为370℃～550℃，失重率大于80%.图1 两种煤在不同升温速率下的TG和DTG曲线Fig.1 TG and DTG curves of two kimds of coal a——Wu coal；b——Zixi Mongolia coal 1——5℃／min；2——10℃／min；3——15℃／min表1 不同升温速率两种煤燃烧过程的温度范围Table 1 Mass－loss temperature of two kinds of coal in d ifferent heating rateSample β／（℃·min－1）Onset temperature／℃Endset temperature／℃Peak temperature／℃Wu coal 5 387.81 495.93 458.01 10 413.08 513.92 470.36 15 411.21 538.69 478.86 Zixi 5 375.23 492.41 452.31 Mongolia 10 411.80 514.56 474.80 coal 15 418.17 528.99 478.92在研究煤的燃烧过程中，煤燃烧产物释放特性指数R能很好地反应煤的燃烧特性（见表2），R值越大，煤的燃烧特性越好，R＝（d w／d t）max／（Tmax·ΔT1／2·Ts），其中（d w／d t）max为挥发分最大释放速度；Tmax为最大释放速度对应的温度；ΔT1／2为（d w／d t）／（d w／d t）max对应的温度区间；Ts 为挥发分初始温度.由表2可以看出，在相同的升温速率下乌煤的燃烧产物释放特性指数R大于自洗蒙古煤的燃烧产物释放特性指数R，因此乌煤的燃烧特性要好于自洗蒙古煤.对乌煤而言，升温速率越小R值越大，表明其燃烧特性越好，对煤着火越有利；而对自洗蒙古煤，不同的升温速率对应的燃烧产物释放特性指数R变化不大，因此升温速率对它的燃烧性能影响不大.表2 不同升温速率下两种煤的热解特性参数Table 2 Combustion characteristicparameters of two kinds of coal in different heating rateSample β／（℃·min－1）T s／℃（d w／d t）max／（mg·min－1）T max ΔT1／2 R／108 Wu coal 5 387.81 0.51 458.01 78.392 3.6 10 413.08 0.43 470.36 107.357 2.0 15 411.21 0.38 478.84 137.515 1.4 Zixi 5 375.23 0.24452.31 79.587 1.7 Mongolia 10 411.80 0.39 474.80 112.424 1.7 coal 15 418.17 0.468 478.92 131.553 1.72.2 煤粉粒度对燃烧过程的影响实验筛选出粒径分别为0.2 mm～0.3 mm，0.15 mm～0.2 mm，＜0.15 mm三种不同粒径的煤样，以升温速率为20℃／min探讨了粒径对乌煤和自洗蒙古煤燃烧的影响.三种不同粒径的乌煤和自洗蒙古煤的TG和DTG曲线见图2.由图2可以看出，乌煤粒径为0.2 mm～0.3 mm的失重率最大，燃烧最完全，当粒径小于0.2 mm时失重率基本相同.而自洗蒙古煤粒径为0.2 mm～0.3 mm时失重率最小，燃烧不充分.这是由于两种煤的煤化程度和化学组成不同，因而其燃烧特性有所差异.图2 不同粒径煤燃烧的TG和DTG曲线Fig.2 TG and DTG curves of Wu coal and Zixi Mongolia coal combustion in different diameter a——Wu coal；b——Zixi Mongolia coal 1——＜0.15 mm；2——0.15 mm～0.2 mm；3——0.2 mm～0.3 mmTemperature/℃2.3 燃烧反应动力学分析采用多重扫描速率法和等转化率法处理煤燃烧过程的热重曲线，根据非等温动力学模型得出两种煤燃烧过程的动力学参数：活化能、机理函数以及速率方程中的指前因子.2.3.1 表观活化能Ea活化能的计算依据下列两个方程式.Ozawa方程［6］：式中：α为转化率；G（α）为描述燃烧反应的机理函数积分式；A为指前因子；Ea为反应的活化能；T为热力学温度；β为线性升温速率.当转化率α一定时，G （α）即为定值，则方程式（1）lnβ和1／T 呈线性关系，方程式（2）ln（β／T2）对1／T 呈线性关系.在主反应期α为0.20～0.90之间，间隔0.05取值，在相同转化率时不同升温速率的lnβ对1／T和ln（β／T2）对1／T进行线性回归，由直线斜率可求得不同α对应的活化能Ea，数据处理结果见表3和表4.由表3和表4可看出，两种方法的线性回归系数R均大于0.99，说明所得的活化能数据是可靠的.活化能随α的增大变化不大，所以认为活化能为定值，则乌煤和自洗蒙古煤燃烧过程的活化能Ea分别为172.082 kJ／mol和148.659 kJ／mol.表3 两种方法所求的乌煤燃烧过程的活化能EaTable 3 Apparent activation energy Ea calculated with two methods for Wu coal combustionα Ozawa method Ea／（kJ·mol－1）R KAS method Ea／（kJ·mol－1）R 0.2 161.040 0.990 05 157.759 0.999 12 0.25 179.580 0.991 15 177.103 0.999 43 0.3 178.817 0.991 02 176.165 0.999 32 0.35 17 974.9 0.991 89 177.2760.990 67 0.4 178.663 0.990 02 175.794 0.999 87 0.45 181.214 0.990 78 178.393 0.999 01 0.5 176.057 0.990 02 172.883 0.999 31 0.55 172.242 0.990 6 168.792 0.999 64 0.6 170.656 0.990 62 167.048 0.990 21 0.65 171.017 0.991 79 167.356 0.990 41 0.7 168.891 0.990 74 165.043 0.998 75 0.75 169.328 0.990 44 165.425 0.996 75 0.8 170.109 0.991 41166.159 0.998 76 0.85 171.262 0.990 36 167.273 0.996 57 0.9 174.313 0.993 01 176.836 0.992 45 Average value 173.544 170.620表4 两种方法所求的自洗蒙古煤燃烧过程的活化能EaTable 4 Apparent activation energy Ea calculated with two methods for Zixi Mongolia coal combustionα Ozawa method Ea／（kJ·mol－1）R KAS method Ea／（kJ·mol－1）R 0.2 127.640 0.999 51 122.459 0.999 37 0.25 147.1440.997 23 142.865 0.996 84 0.3 153.285 0.995 76149.211 0.995 15 0.35 164.314 0.997 84 160.723 0.997 57 0.4 169.636 0.994 59 166.238 0.993 86 0.45 165.805 0.996 88 162.121 0.996 45 0.5 160.976 0.994 81156.952 0.993 99 0.55 154.187 0.994 51 149.722 0.993 51 0.6 148.168 0.994 17 143.315 0.993 04 0.65 146.325 0.993 36 141.295 0.992 02 0.7 143.900 0.991 82 138.662 0.990 13 0.75 143.185 0.990 06 137.8240.987 96 0.8 144.172 0.990 3 138.773 0.988 25 0.85 146.442 0.990 45 141.066 0.988 44 0.9 149.342 0.990 22 144.007 0.988 18 Average value 150.968 146.3492.3.2 主曲线法判断最可几机理函数根据等转化率法求得两种煤的活化能在误差许可的范围内基本不变，说明该失重过程（燃烧过程）可以用单一的机理函数来描述，排除了存在多个分解反应步骤相互重叠的可能性.本文采用主曲线法判断最可几机理函数.主曲线法是通过比较实验曲线和标准曲线的吻合情况来判断热分解反应的最可几机理函数的分析方法，具有直观、可信度高的优点.计算原理如下.式中：G（0.5）表示α＝0.5时的G（α），P（x0.5）表示α＝0.5时的P（x）.首先用常见的机理函数［9］以G（α）／G（0.5）对α作图得到一系列标准曲线；再根据活化能和不同α处的温度所对应的温度T，可得P（x），同理P（x）／P （x0.5）对α作图，得实验曲线；最后比较实验曲线或实验数据点与标准曲线的吻合情况确定机理函数，如果实验数据点全部落在某一条标准曲线上，则该标准曲线为该反应的最可几机理函数；如果实验曲线或实验数据点没有落在任何一条标准曲线而是与某一条曲线趋势相同，则该标准曲线的动力学指数经修正后可以描述该反应动力学机理.乌煤在不同升温速率下燃烧的实验数据点见图3.由图3可以看出，实验数据点没有落在任意一条标准曲线上，而是介于标准曲线F19（G（α）＝（－ln（1－α））3）和F20（G（α）＝（－ln（1－α））4）之间，所以，乌煤燃烧过程的机理函数积分式为G（α）＝（－ln（1－α））m（3＜m＜4）.自洗蒙古煤在不同升温速率下燃烧的实验数据点见图4.同理，根据图4得出自洗蒙古煤燃烧过程的机理函数积分式为G（α）＝（－ln（1－α））m（2＜m＜3）. 图3 常见的动力学模型函数所对应的标准曲线与乌煤在不同升温速率下燃烧的实验数据Fig.3 Standard curves of kinetic functions and experiment data of Wu coal combustion at different heating rate图4 常见的动力学模型函数所对应的标准曲线与自洗蒙古煤在不同升温速率下燃烧的实验数据Fig.4 Standard curves of kinetic functions and experimentdata of Zixi Mongolia coal combustion at different heating rate2.3.3 指前因子A和m1）乌煤燃烧过程的动力学参数指前因子A和m 确定方法如下.G（α）＝（－ln （1－α））m 带入式（3）并整理后得：表5 乌煤燃烧过程的动力学参数指前因子A和mTable 5 A and m of kinetic parameters for Wu coal combustionβ／（℃·min－1） a b r2 A／s－1 m lnA／s－1 19 3.404 43.78 10 2.974E－26 3.29 0.999 97 2.708E20 3.29 47.05 15 1.044 9E－25 3.123 0.999 92 1.156E20 3.123 46.5 5.670 4E－27 3.404 0.999 96 1.027E 202）自洗蒙古煤燃烧过程的动力学参数指前因子A和m的确定方法同乌煤.同理，可求出自洗蒙古煤燃烧过程的动力学参数指前因子A和m分别为：ln A（s－1）＝32.07，m＝2.56（见表6）.表6 自洗蒙古煤燃烧过程的动力学参数指前因子A和mTable 6 A and m of kinetic parameters for Zixi Mongolia coal combustionβ／（℃·min－1） a b r2 A／s－1 m ln A／s－1 55 10 5.534 6E－20 2.453 0.999 31 1.684E14 2.453 32.76 15 1.280E－19 2.554 0.999 52 1.092E14 2.554 32.5 9.292E －21 2.795 0.999 93 5.015 9E13 2.795 31.323 结论1）随升温速率的增大，两种煤的燃烧初始温度、失重峰温度及燃烧终止温度向高温区迁移，且DTA峰值增高.2）两种煤燃烧产物释放特性指数R表明：同一升温速率下，乌煤的燃烧特性要好于自洗蒙古煤；对乌煤而言，升温速率越小，R值越大，其燃烧特性越好；而升温速率对自洗蒙古煤的燃烧特性影响不大.3）相同升温速率条件下，当乌煤的粒径范围为0.2 mm～0.3 mm时，燃烧最充分；而粒径范围小于0.2 mm时燃烧率基本一致.自洗蒙古煤的燃烧率随着实验范围内的粒径尺寸变小而稍有增加.4）根据非等温动力学模型得出两种煤燃烧过程的动力学参数：乌煤燃烧过程的活化能为172.082 kJ／mol，最可几机理函数的积分式G（α）＝（－ln（1－α））m（m＝3.272）及指前因子ln A（s－1）＝46.33；自洗蒙古煤燃烧过程的活化能为148.659 kJ／mol，最可几机理函数的积分式 G（α）＝（－ln（1－α））m（m＝2.56）及指前因子ln A（s－1）＝32.07.两种煤的动力学三因子不相同是由于它们的煤岩组分的分子结构不同，使得反应历程不同.参考文献［1］胡文斌，杨海瑞，吕俊复等.煤着火特性的热重分析研究［J］.电站系统工程，2005，21（2）：8－10.［2］毛如玉，方梦祥，骆仲泱.O2／CO2 气氛下煤焦热重试验研究［J］.电站系统工程，2004，20（5）：17－18.［3］刘元俊，贺传兰，邓建国等.热重法测定聚合物热降解反应动力学参数进展［J］.工程塑料应用，2005，33（6）：70－72.［4］刘粉荣，董雪松，李文等.热重法研究煤的燃烧行为及其动力学模型［J］.煤炭转化，2011，34（2）：8－12.［5］鲜晓红，杜云贵，张光辉.TG－DTG／DTA研究混煤的燃烧特性［J］.煤炭转化，2011，34（3）：67－70.［6］ Oana C M，Maria Z，Georgeta J.Kinetic Parameters Determination in Non－isothermal Conditions for the Crystallisation of a Silica－soda－lead Glass［J］.J Thermal and Calorimetry，2006，86（2）：429－436.［7］ Chunxiu G，Yufang S，Donghua parative Method to Evaluate Reliable Kinetic Triplets of Thermal Decomposition Reactions［J］.J of Thermal Analysis and Calorimetry，2004，76（1）：203－216.［8］ Gao Zhiming，Nakada M.A Consideration of Errors and Accuracy in the Isoconversional Methods［J］.Thermochim Acta，2001，369：137－142.［9］胡荣祖，高胜利，赵凤起等.热分析动力学［M］.北京：科学技术出版社，2008：151－155.。
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（ｂ）气化速率随时间的变化 图４ ＸＬＴ煤焦的Ｃ０２气化反应性
对比文献已有的报道可知，ＸＬＴ褐煤焦的气化 反应性要明显高于其他烟煤／无烟煤焦的气化反应
万方数据
０引言 随着国内煤炭需求量的增加和国际能源市场 的变化．近年来我国煤炭进口量开始迅速增长，并 已成为世界上最大的煤炭进口国。考虑到国内传统 煤田资源储备量的减少及国外煤价的大幅下跌。预 计在２０２０年之前我国的煤炭进口仍保持相当规
日常使用的印尼褐煤、澳洲煤、俄罗斯煤，利用热重
实验系统地研究了这３种煤的着火燃烧特性．并考 察了多种因素对其燃烧特性的影响．为国内电厂使 用国外煤的工业应用提供理论依据。
１ 图１样品燃烧ＴＧ曲线（升温速率３０。Ｃ／ｒａｉｎ）
实验样品、设备和工况 本实验分别选取１种印尼褐煤、澳洲煤和俄罗
斯煤。３种煤的工业分析和元素分析如表１所示。由 表１发现印尼褐煤的挥发分、水分要远高于其他２ 种煤，是一种典型的低阶煤；澳洲煤的燃烧热值最 大：俄罗斯煤灰分最高。３种样品均经过破碎、干燥 处理．并使用标准筛将粒径控制在２００目左右。
Ｋ—ｌ＿一平均燃烧速率。
Ｋ。值等于ＤＴＧ曲线上的最大失重速率值，
Ｋ一值由样品从失重开始时刻到结束时刻间的失 重速率数据求平均得到。将得到的Ｋ一和Ｋ一除以
样品初始质量求得最大比燃烧速率Ｋ’。及平均比
燃烧速率Ｋ’一，并替换式（１）中的Ｋ。和Ｋ一，从而
得到修正的综合燃烧特性指数Ｓ’．Ｓ’值越大说明样
品的综合燃烧性能越好。这样可以避免样品初始质
渐增大，当增加到一定程度时，开始逐渐减小，直到 气化反应完全。ＸＬＴ煤焦气化速率达到最大值时对 应的时间为５０ Ｓ左右。
性。如ＸＬＴ煤焦完全气化所需时间仅为３００ Ｓ，而其 他高变质程度煤焦所需时间基本在ｌ 活性应该主要归因于其物化特性。 ３结语 相比小龙潭煤．其煤焦的碳微晶结构有向有序 化演化的趋势，但其无序化程度仍较高；热解后，煤 焦表面的一些官能团消失．但仍含有一定的碳一氧 官能团．如羰基官能团和碳一氧键等；煤焦具有疏松 无序的表面结构。孔隙结构较为发达。小龙潭褐煤 焦具有较高的气化反应性。完全气化所需时间仅为
量存在差异导致的分析误差．
②可燃性指数＆
可燃性指数＆代表反应前期达到着火温度后 的反应能力，值越大可燃性越强。其表达式 ＆＝Ｋ一／砰
③着火稳燃特性指数尺。
Ｒ。为着火稳燃特性指数，值越大着火稳定性越 好。其表达式 Ｒ，，＝５６０１Ｔｉ＋６５０１瓦。＋０．２７×Ｋ～ （３）
中．灰分会在煤粒表面形成一层灰壳，阻碍氧气与
０００ Ｓ以上，
其气化速率也远低于ＸＬＴ煤焦。ＸＬＴ煤焦的高气化
时问／ｓ
（ａ）碳转化率随时间的变化
３００
Ｓ．远高于烟煤焦和无烟煤焦。这主要与煤焦的
物化性质及其组成有关．如煤焦发达的孔隙结构及 较高的铁钙含量等。
参考文献： １１］王辅臣．大规模高效气流床煤气化技术基础研究进展［Ｊ］．中国
基础科学．２００８（３）：４—１３．
［２］谢克昌．煤的结构与反应性［Ｍ］．北京：科学出版社，２００２． ［３］任立伟，魏蕊娣，王建森．影响煤气化反应性的关键因素［Ｊ］．煤 炭技术，２０１４，３３（８）：２８２—２８４． ［４］范晓雷，杨帆，张薇，等．热解过程中煤焦微晶结构变化及其对煤焦
时删Ａ
气化反应活性的影响［Ｊ］．燃料化学学报，２００６，３４（４）：３９５－３９８． 作者简介：任立伟（１９８３一），河北馆陶人，讲师，工学博士，研究 方向：煤等含碳固体原料清洁高效利用，电子信箱：ｒｅｎｌｉｗｅｉ９１１＠１６３． ｃｏｍ：通讯作者：刘建忠． 责任编辑：赵勤收稿１５１期：２０１５—０２－０６
Ｃ。为燃尽特性指数，综合考虑了煤的着火和燃 烧稳定性等因素对燃尽的影响．值越大燃尽性能越 好。其表达式
ｃｂ－－Ａ Ｘ．尼／丁
（４）
式中＾——初始燃尽率，即着火时煤的转化率，反映
了煤的着火特性。值越大可燃性越好；
矗一后期燃尽率括Ｏ．９８－Ａ，反映了煤中碳
煤的Ｋ’一和Ｋ’一大小关系有所不同，但印尼褐煤 的Ｋ’一和Ｋ ７一始终是最大的。这是因为挥发分是
２６．０２ ４９．０７ ２５ ０１８ ５ ９８３ ６３．２９ ２８．４５ ３６．７０ ２１ ５６９ ５ １５８ ５３．０４
表２实验工况和目的
印尼褐煤 澳洲煤 俄罗斯煤
兰兰鲎釜茎鲎！竖！置董
１０ ３０ ５０ １０ １００ ３０－９００
分析煤种
对着火燃
烧的影响
２实验结果讨论
２．１
温度‰即ＤＴＧ曲线最大峰值点对应的温度。
（１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｌｅａｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １０００３，Ｃｈｉｎａ；３．Ｈｕａｎｅｎｇ Ｙｕｈｕａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ，Ｔａｉｚｈｏｕ ３１７６０４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ
摘
要：为给国内电厂燃烧国外煤提供参考，采用热重分析法研究了印尼褐煤、澳洲煤和俄罗
斯煤的着火燃烧特性，并利用ＴＧ—ＤＴＧ法确定了３种煤的着火、燃尽温度及各项燃烧特性指数。
关键词：印尼褐煤；澳洲煤；俄罗斯煤；热重；燃烧特性
中图分类号：ＴＱ５３４
文献标志码：Ａ
文章编号：１００８—８７２５（２０１５）０９—０３０２—０４
ｔｏ
ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔｓ
ｔｏ
ｂｕｒｎ ｆｏｒｅｉｇｎ ｃｏａｌ，ｔｈｅ
ｉｇｎｉｔｉｏｎ
ａｎｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｉｎｄｏｎｅｓｉａ ｌｉｇｎｉｔｅ．Ａｕｓｔｒａｌｉａ ｃｏａｌ ａｎｄ Ｒｕｓｓｉａ ｃｏａｌ ｗｅｒｅ ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｕｒｎｏｕｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｉｎｄｅｘｅｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ＴＧ—ＤＴＧ ｍｅｔｈｏｄ．
图２样品燃烧ＤＴＧ曲线（升温速率３０℃／ｍｉｎ）
使用瑞士梅特勒一托利多公司的ＴＧ躺Ｄ．
ＴＡ８５ ｌｅ热重分析仪进行热天平实验．该分析仪的温
分析各样品的ＤＴＧ曲线．印尼褐煤有２个失重 峰，第１个失重峰代表失水过程。第２个失重峰代表 燃烧过程，最大峰值处为最大燃烧失重速率点。澳洲 煤、俄罗斯煤只有１个燃烧失重峰。印尼褐煤燃烧失 重峰出现最早，在４００℃左右达到峰值．而后是俄罗 斯煤，澳洲煤的最大燃烧失重峰最晚出现。说明印尼 褐煤更容易着火，燃烧反应活性最好；俄罗斯煤和澳 洲煤比较接近．但俄罗斯煤的着火和燃烧性能略好于
俄罗斯煤的失水阶段则不明显．这与各样品的工业 分析结果相符。失水阶段后各样品会经历一个质量 稳定的阶段，随着温度的继续升高，样品开始急速 失重，此时样品中的挥发分析出并着火燃烧，随后 点燃固定碳，最终样品中可燃成分燃尽，质量保持 不变。
模。到２０１３年，我国共进Ｅｌ煤炭３．２７亿ｔ，对外依存
度达８．１３％，较之２０１２年的７．１１％有明显的上升。 我国的煤炭进口来源广泛．但进ＥＩ量仍集中在少数 国家。据统计，２０１３年从印度尼西亚、澳大利亚、俄 罗斯３国的进口量占煤炭进口总量的７３．７％．因此 我国沿海地区许多大型电厂都在使用这３种进口 煤．华能玉环电厂就是其中之一。本文针对该电厂
（２）燃烧特性指数 ＴＧ—ＤＴＧ曲线特征点只能反映煤的部分燃烧特 性，为了全面掌握整个着火、燃烧和燃尽过程，需要 对ＴＧ—ＤＴＧ曲线的特征点进行分析．从而得出一系 列的评价燃烧特性的指数．
ＴＧ—ＤＴＧ曲线分析 对印尼褐煤、澳洲煤、俄罗斯煤分别进行了热
重实验。并取升温速率为３０ ｏＣ／ｍｉｎ时得到的结果． 如图１、图２所示。分析各样品的ＴＧ曲线．发现印 尼褐煤在热失重的初期有一个失重阶段．这是由水 分的蒸发引起的，该过程在１５０℃内完成。澳洲煤、
ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ
ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｉｌｉｔｙ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｉｎｄｏｎｅｓｉａ ｌｉｇｎｉｔｅ；Ａｕｓｔｒａｌｉａ ｃｏａｌ；Ｒｕｓｓｉａ ｃｏａｌ；ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｊ勺；、七：ａ电＝、ｔ备七采ｔ尔！采！象±昂！：乱‘葫‘岛！帛‘岛！癣‘裔ｔ石、宝永生；ａｏ！石、ｏ＝昂！永ｏ！昂！永！俞！岔！二＾！；ｖ＃；ｄ；—ｅ石、｝；Ｖ＃玉三石世＃—三石ｖ；ａ三石凡｝；Ｕ手ａ当石～｝；Ｖ＃彳ｅ；—ｅ＝≯
①燃烧特性指数｜ｓ及修正的综合燃烧特性指
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数Ｓ
７
且种国外耀炭燃烧特性的热重实验研究——向
轶，等
Ｖ０１．３４Ｎｏ．０９
着火温度正是研究燃料燃烧的重要指标，直观 燃烧特性指数 地反映了样品的着火特性。由表３可知，各样品的Ｚ （１） 高低顺序依次大致为“澳洲煤＞俄罗斯煤＞印尼褐
式中
Ｋ。广最大燃烧速率；
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弛 印尼褐煤１７．４１ 澳洲煤２．９６ 俄罗斯煤２．３８
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