可燃垃圾与煤粉混合燃烧特性及动力学分析

采用热重分析法对可燃垃圾、煤粉及其混合燃料的燃烧特性进行了分析。研究结果表明:可燃垃圾的热重曲线在220~500℃内存在2个明显的失重区域,煤粉在300~600℃内只有1个失重区域。可燃垃圾着火性能较好,着火点为220℃,可燃垃圾与煤粉混烧时的着火点较可燃垃圾单独燃烧时略有提高,但明显低于煤粉单独燃烧时320℃的着火点。可燃垃圾和煤粉按照2:1、3:1、4:1、5:1混烧时,基本保持垃圾的着火特性,当可燃垃圾的掺混量 ≤ 80%时,可燃垃圾和煤粉混烧时两者之间存在明显的协同促进作用。可燃垃圾的综合燃烧特征指数为3.91×10-7/（min2·K3）,明显高于煤粉,可燃垃圾的添加能提高煤粉的综合燃烧性能,其中可燃垃圾:煤粉=4:1为掺混比例最佳。燃烧动力学分析结果表明:在220~330℃燃烧阶段,混合燃料的活性高于可燃垃圾,在320~570℃高温燃烧阶段,混合燃料的活性略低于可燃垃圾,但是远高于煤粉。可燃垃圾的掺烧量对2个燃烧阶段混合燃料的活性影响不大。     

污泥与煤混烧NO排放特性研究

利用管式电炉和烟气分析仪进行了沈阳市某市政污泥和铁法烟煤的混烧实验,对比研究了污泥、煤粉、泥煤掺混样品燃烧NO的析出特性,以及粒度、污泥掺混比例对二者混烧NO析出的影响.结果表明,煤粉单独燃烧过程中NO的析出峰为单峰,污泥样品NO析出峰为双峰.燃料粒度的细化可使污泥和煤的NO析出量减少,却增大了掺混样品NO的析出量.因此,对于干污泥与煤掺烧而言,污泥掺混比例建议在10％～20％之间,这样既能保证较好的燃烧特性,又可避免过高的氮转化率.     

污泥和煤混烧特性的热重分析法研究

为了解城市污泥和煤粉混烧的燃烧规律,利用热重分析法对兰坝煤粉和某城市污泥及两试样混合物的燃烧特性进行了研究.实验结果表明,在加热速度20℃·min-1、20～1200℃的温度范围内,污泥的热重曲线存在2个明显的失重区域.在混燃过程中,煤和城市污泥基本上保持了各自的挥发分析出特性,混合试样的燃烧曲线处于污泥和煤粉燃烧曲线之间.对实验数据进行分析处理,得到了反应动力学参数活化能E和频率因子A.在掺混比例较小时(污泥质量分数为20%)对煤的活性几乎没有什么影响;而掺混比例较大时(污泥质量分数为50%、80%),存在2个反应区间,在第一温度段(大约θ＜430℃)混合试样的反应特性类似于污泥,而在高温区段(θ＞430℃)混合试样的燃烧特性则类似于煤.     

花生壳掺烧对市政污泥燃烧性能的影响

针对花生壳掺混对市政污泥燃烧性能的影响及污染气体的排放,分析了升温速率和花生壳掺混比例对燃烧过程的影响规律.结果表明,当花生壳掺混比例为40%时,升温速率从5℃/min增加到30℃/min,样品的综合燃烧性能指数增大6.9倍,挥发分释放特性指数增大4.5倍;当升温速率为30℃/min时,花生壳掺混比例从0%到40%,样品的综合燃烧性能指数增大1.7倍,挥发分释放特性指数增大5.6倍;因此花生壳的掺混能有效改善污泥的燃烧性能.非等温动力学拟合结果显示,随着花生壳掺混比例增大,样品的反应活化能从87.16kJ/mol下降到69.73kJ/mol,更有利于反应进行.污染气体实时监测结果显示,花生壳掺混比例从10%增加到40%,样品的NO排放峰值下降了60%,说明花生壳的掺入能够显著减少样品燃烧时污染气体的排放量.     

污泥与煤混烧动力学及常规污染物排放分析

采用热重分析法研究了不同污泥掺烧比例及不同加热速率时污泥与煤的热失重特性.探讨了掺烧污泥对煤燃烧特性的影响,分析了掺入污泥对煤的燃烧变化规律,并进行了动力学分析.结果表明,加热速率增加时,样品的失重速率增大,开始失重温度及最终燃尽温度升高.掺烧时的TG曲线在400~600℃时有一个明显的失重阶段.失重速率峰值随着掺烧比的提高而升高,对应的温度降低.掺烧污泥后的混合样品的燃烧温度范围比单一燃煤时少20~100℃.非等温动力学模型分析可得,少量的污泥与煤掺烧时所需的活化能与煤较接近,对煤的正常燃烧影响不大.不同比例掺烧时产生的烟气中NOx、SO2、CO2生成量及减排规律因N、S、C含量不同而各有差异.热重分析及模型分析法可以为不同理化特性的煤与污泥掺烧提供初始理论依据.     

污泥与煤混烧动力学及常规污染物排放分析

采用热重分析法研究了不同污泥掺烧比例及不同加热速率时污泥与煤的热失重特性.探讨了掺烧污泥对煤燃烧特性的影响,分析了掺入污泥对煤的燃烧变化规律,并进行了动力学分析.结果表明,加热速率增加时,样品的失重速率增大,开始失重温度及最终燃尽温度升高.掺烧时的TG曲线在400~600℃时有一个明显的失重阶段.失重速率峰值随着掺烧比的提高而升高,对应的温度降低.掺烧污泥后的混合样品的燃烧温度范围比单一燃煤时少20~100℃.非等温动力学模型分析可得,少量的污泥与煤掺烧时所需的活化能与煤较接近,对煤的正常燃烧影响不大.不同比例掺烧时产生的烟气中NOx、SO2、CO2生成量及减排规律因N、S、C含量不同而各有差异.热重分析及模型分析法可以为不同理化特性的煤与污泥掺烧提供初始理论依据.     

城市污泥掺煤混烧特性及污染物排放研究

采用20 k W多功能沉降炉管开展了城市污泥掺煤混烧试验,着重研究不同含水率、不同比例污泥掺混条件下,混合燃料的燃烧特性和尾气污染物的排放情况。结果表明,污泥主要失重区间在180~520℃,存在两个失重阶段,是挥发分的析出和燃烧的过程,污泥掺煤混烧可以改善燃料的着火性能和燃尽性能。污泥掺烧后尾气中NO_x排放浓度没有明显的变化规律,为350~450 mg/m~3;SO_2排放浓度随污泥掺混的比例增加呈线性增加;掺混10%污泥(含水率为30%)后,尾气二恶英的浓度约为单煤焚烧的2.4倍。各类污染物经过锅炉尾气净化系统处置均能达标排放,且本实验中污泥的最佳掺混比例为20%。     

流化床中RDF焚烧时CO、SO2和HCl的生成

在非均匀布风流化床中进行了垃圾衍生燃料(RDF)与煤的混烧试验，测量了H2O、CO、CO2、NO、N2O、HCl、SO2等污染物质的排放特性．结果表明与单纯燃烧RDF相比，混烧时的CO生成量大大下降；SO2生成浓度较低，而HCl的生成量比单纯烧煤时明显增加．     

生活垃圾热解产物中含氧物质的分布规律

采用热重分析、固定床实验、红外分析(FT-IR)研究了生活垃圾热解行为及产物中含氧物质的分布规律。用热重分析确定了生活垃圾主要失重区间(190~450℃),并计算此温度区间热解活化能为42.76 k J/mol。在热解终温为450~650℃条件下进行生活垃圾固定床热解实验,结果表明:随热解终温的增加,固体产物中氧分布率逐渐减小(39.2%~29.3%);热解气中氧分布率逐渐增加(22.1%~30.9%);热解液中氧分布率在40%左右。生活垃圾热解气中含氧成分主要是CO和CO2,在温度为450~650℃时,CO含量明显高于CO2,而CO2的释放速率则大于CO;固体产物中含氧官能团主要有—OH和C—O,其中峰面积比例顺序为C—O>—OH;热解液中含氧官能团主要有—OH、C O和C—O,其峰面积的比例顺序为—OH>C—O>C O。     

煤掺氨燃烧过程中NO生成特性和氨氮转化行为研究

在实验室小型沉降炉上开展了氨、煤单独燃烧以及掺混燃烧实验，并结合数值模拟探究了氨煤掺烧的NO生成特性、中间反应过程及氨氮转化行为。结果表明，氨煤掺烧工况下的NO生成浓度远高于氨、煤单烧工况，且高于氨、煤单烧工况总和。掺氨比例为45%(热量比值，下同)时，氨煤掺烧NO排放比氨、煤单烧之和提高70.17%;而掺氨比例不变、燃料质量变为2倍后则提高79.36%,说明煤粉与氨掺烧后会导致NO排放升高。模拟结果表明，掺氨后反应器内NO浓度有一个快速增大阶段，此时氨开始氧化生成NO。氨氧化反应与氨还原反应同时发生，由于氨氧化速率始终高于氨还原速率，导致NO浓度升高。氨煤掺烧后，氨燃烧相关反应平均反应速率峰值增大，峰值出现位置提前，促进了氨氮向NO转化。     

混煤垃圾衍生燃料制备工艺的正交试验研究

采用活塞钢模，室温下利用徐州市夹河煤和生活垃圾制备出了垃圾衍生燃料。选用L9(3^4)正交表，以落下强度和热稳定性为评价指标，考察了含水率、成型压力、煤配比和灰土含量4个主要因素、3个水平对垃圾衍生燃料制备工艺的影响。研究表明：在成型压力范围内，含水率能显著影响RDF的机械强度；各因素对RDF的热稳定性均无显著影响。试验得到的最优生产工艺参数为：成型压力75KN，含水率10％，灰土含量20％，煤配比20％。     

垃圾筛上物衍生燃料(RDF)粘结剂筛选

分别以5%的煤粉、CaO、污泥、电石渣作为添加剂,制备的垃圾RDF成型率和落下强度优于未添加对照组,RDF热值、储存性能均高于原垃圾,其中:RDF成型率和落下强度以电石渣最高,分别为90%和81.8%。热值以添加煤粉最高,达15899.2kJ/kg以上。原垃圾筛上物经过4周的储存后,产生1590mL渗滤液、挥发分含量减少了20.23%,臭度为五级,而RDF中均无渗滤液产生、挥发分无变化、臭味强度降为1级以下。灰色关联度计算结果表明:电石渣>煤粉>污泥>CaO,因此,电石渣是最佳粘结剂。     

中国垃圾可燃组分RDF化的探索

在国内第一条日产 6tRDF(垃圾衍生燃料 )的生产线上 ,采用垃圾中可燃垃圾组分进行制备RDF的可行性实验研究 ;对工艺的环境影响及运行经济性进行了评价 ;提出了评价RDF成型性的方法 ,并研究了原料含水量、含钙量及干燥方式对RDF成型性的影响 .实验结果表明 :中国垃圾进行RDF工艺是可行的 ,但目前的成本偏高 ,随着生产规模的提高 ,成本会大幅度降低 ,则制备RDF焚烧所产生的环境效益是非常有吸引力的 ;采用热重分析法对RDF燃烧特性进行了初步研究 .结果表明RDF是一种优质燃料 ,热值与无烟煤相当 ,可用来作替代燃料 .     

自制固氯剂对垃圾衍生燃料(RDF)的固氯效果分析

在粉碎后的垃圾中分别添加5%的CaO、Ca(OH)2、ZYgl作为固氯剂,研究了RDF成型率、落下强度、热值、着火性能及固氯效果。研究表明:三种添加剂均有利于RDF成型,成型率和落下强度均以ZYgl最高,分别为90%和81.8%;三种RDF热值均在14229kJ/kg左右,高于原垃圾的10881kJ/kg,燃料的着火性能降低了25%。添加5%CaO、Ca(OH)2、ZYgl制备成的RDF在800℃下焚烧2h后,N元素100%挥发,但S、Cl元素的挥发率大幅度降低,尤其以添加5%的ZYgl效果显著,S、Cl元素在800℃下的挥发率分别降为53.33%和15.91%。     

长三角高速铁路网建设对江苏省煤炭铁路运输能力的影响

铁路运输是我国煤炭运输的重要方式。我国高速铁路的建设不仅对经济社会发展产生重大影响,也释放出一定的运能,促进铁路煤炭运输能力的提升。文章以江苏省为实证区域,针对江苏省铁路运煤特点,构建计算方法,估算了长三角高速铁路建设之前,京沪、沪宁等高速铁路通车后,以及长三角高速铁路网初步形成后江苏省主要铁路运煤线路的运输能力。结果表明：在长三角高速铁路建设之前,江苏铁路运煤线路受制于大量开行高等级旅客列车、线路技术等级低、施工维护等因素,煤炭运输压力巨大;随着长三角高铁建设的不断推进,一些铁路运煤线路运能得到释放;今后随着高速铁路网络的形成,“客货分线”得以实现,加上规划新建的铁路,铁路运煤能力将有较大提升。     

垃圾衍生燃料热重-红外联用法的热解特性

实验以中小城市垃圾典型组分合成RDF,利用热重-傅立叶变换红外光谱(TG-FTIR)联用法对其热解特性进行了研究,并求解了RDF热解反应动力学参数。结果表明城市垃圾合成RDF具有较高的热值,煤的混入具有良好的助燃效果,单一组分及RDF混合组分的热解服从动力学基本方程表征的规律,可以用来获得动力学参数。     

中国煤炭供应行业格局优化及排放

随着中国经济发展进入新常态,煤炭行业正在发生巨大的变化。为降低中国未来煤炭供应行业总成本,在收集和分析行业现有格局及相关政策的基础上,研究优化未来中国煤炭产、运格局;并通过分析各地区煤炭供应行业的各个环节,最终核算出碳排放系数,再利用这些系数对优化格局下的煤炭活动产生的碳排放进行测算。结果显示：（1）在现有格局的基础上,在资源和政策的约束下,中国煤炭开发将不断集中化,山西、陕西、内蒙古、宁夏、甘肃、新疆的开发规模不断扩大,到2030年占全国总生产比例将近88%,比2015年提高17%;（2）煤炭调运压力先增后减,新疆、西南、东北等地区铁路运力不足,需不同程度地扩能;（3）2020年煤炭供应行业总排放约6.41亿t CO₂当量,单位供应排放比2015年降低8.75%,2030年总排放约5.26亿t CO₂当量,单位供应排放比2015年降低15.34%。在此基础上具体分析各地区煤炭生产、运输及排放情况,并提出了中国煤炭产业发展的相关对策建议,为煤炭行业相关决策和碳减排工作提供一定的支撑。     

铁路运输过程中煤粉尘遗洒对环境影响的初步评估与控制对策

煤炭的铁路运输是我国能源供给和调控的主要方式,但针对运输过程中煤粉尘遗洒对环境影响的相关研究较少。以大秦铁路为研究对象,对其在北京境内煤粉尘遗洒对大气、水、土的影响开展研究。结果表明:当有列车经过时,环境空气中可吸入颗粒物(PM₁₀)的浓度明显上升,并呈周期性波动,其中城区点位PM₁₀最高值为212μg/m3,隧道口点位PM₁₀最高值为3290μg/m3,运输过程中煤粉尘对周边空气质量的影响随着距离铁路的增加而急速衰减;煤粉尘的传输沉降导致监测附近点河水中的SS明显增加;此外,受煤粉尘污染,监测点附近表层土土壤样品呈弱酸性,且Cr、Cd、Pb等重金属含量均高于背景值。根据初步估算,大秦铁路在运输过程中煤粉尘排放总量为3441.46 t/a,在北京境内煤粉尘排放量为579.73 t/a。结合各种工艺的优缺点和适用性,建议采取分段龙门吊式喷淋技术,并针对喷淋抑尘剂法提出改进建议,加强铁路运输段煤粉尘治理,减少污染排放。     

城市生活垃圾筛上物制备RDF及其燃烧特性研究

利用城市垃圾筛上物制备RDF可以实现垃圾处理的减量化和资源化。研究了北京市城市生活垃圾筛上物制备RDF的工艺条件,探讨不同成型压力、含水率以及助燃剂含量对RDF成型特性的影响,在此基础上研究添加CaO对其燃烧特性的影响。结果表明:含水率10%,成型压力1 MPa的RDF在加入1%的KClO4后成型较好,燃烧后残渣少。随着CaO添加量的增加,RDF燃烧SO2的释放量减少;而当CaO添加量大于2%时,HCl的释放量基本保持不变。在RDF中加入CaO可以将其中的氯元素和硫元素有效固定在残渣中,从而有效减少了酸性气体排放。