煤粉燃烧时的动力学特性分析研究

摘要锅炉节能降耗研究中,较深层次去研究煤粉燃烧内部特性,从热效率反平衡固体未完全燃烧热损失q4、气体未燃烧热损失Q3、排烟热损失Q2的计算分析中找出关键因素,对节能改造具有很重要的作用。煤粉着火动力学特性分析采用热重分析,热重微分分析,差热分析等办法,它能克服传统全元素分析、灰渣可燃物分析等方法局限性,该方法通过研究或测定物质热性质的技术,综合了煤的反应性能、灰份、灰与可燃物结合特性,内部空隙率及燃烧过程中煤粒膨胀与空隙度变化的影响,较完善地表达了煤的着火、燃烧及燃尽特性,对节能燃烧的研究有较大的指导意义。     

氯化钠和二氧化硅对过硫酸铵热稳定性的影响

采用绝热加速量热仪（ARC）对分析纯过硫酸铵、含10%氯化钠杂质的过硫酸铵以及含10%二氧化硅杂质的过硫酸铵进行热分析实验,得到了实验过程中温度、温升速率和压力等数据,计算了3组样品的反应动力学参数,引入热惰性因子对实验数据进行修正,得到了3组样品在严格绝热条件下的热危险性参数,分析了3组样品的反应过程和热危险性。通过Semenov理论计算了3组样品的自加速分解温度（SADT）。结果表明,过硫酸铵加入氯化钠或二氧化硅杂质后,热危险性增大,自加速分解温度降低,更容易发生反应且反应更剧烈。     

化学品活性反应危险性表征方法研究

通过对国内外典型活性化学反应事故的研究,在传统和通用的化学反应危险性评价表征方法的基础上,提出使用化学反应的最大功密度表征化学反应热危险性的新方法。该方法将化学反应的热力学参数和动力学参数相结合,全面表征了反应过程的热危险性。采用加速量热仪模拟硝酸铵、过氧化氢,以及多种有机过氧化物的绝热反应放热情况,并运用测得的参数,计算得到其最大功密度,并与传统动力学计算方法得到的结果进行比较。根据对实验和计算结果的分析证明:利用最大功密度的方法评价化学反应的危险性更符合化学反应的实际情况,该方法为化学品安全生产提供可靠的技术支持。     

含硫油品储罐腐蚀产物自燃性的热重分析

含硫油品储罐低温湿H2S腐蚀产物FeS的氧化自燃是引起储罐火灾爆炸事故的主要原因.运用SDT-Q600型同步热分析仪对FeS从室温到1 000 ℃的氧化过程进行了实验研究,用不同的动力学模型对热重实验数据进行了相关性分析处理,计算了不同粒径FeS的活化能.结果表明,FeS的氧化自燃过程符合一级反应动力学机制,活化能可以作为衡量FeS氧化自燃性能的一个指标.FeS样品粒径大小对其氧化自燃性有明显影响,随着FeS粒径的减小,TG曲线上氧化起始温度和氧化终止温度降低,其活化能减小.     

金属网篮交叉点法预测烟草的临界自燃条件

使用金属网篮模拟了小尺寸的烟草热自燃实验,利用交叉点法测量自热过程烟草内部温度数据并求解反应动力学参数,根据求解所得动力学参数成功预测了大尺寸情况下堆积烟草的热自燃临界条件,得到烟草贮存的临界堆积厚度与临界环境温度之间的函数关系,为烟草的安全存贮提供方法指导。     

硫酸羟胺的热分解动力学研究

通过差示扫描量热(DSC)法研究了硫酸羟胺(HAS)的热稳定性能及其在不同温升速率(4℃/min、7℃/min、10℃/min)下的热分解动力学;由同步热分析仪(STA)测试得到的DSC热流数据,运用AKTS高级热动力学分析软件计算得到硫酸羟胺的活化能、指前因子和反应焓等热动力学参数.结果表明:硫酸羟胺在空气气氛中发生自分解放热反应,反应热为118.8±2.1kJ/mol;根据Ozawa法得到的活化能为82.45kJ/mol,并由Friedman法得到了不同转化率下的活化能E及指前因子A的关系,计算得到的反应热为116.2±1.lkJ/mol.最后,结合硫酸羟胺的生产工艺条件,对硫酸羟胺的安全生产工艺进行了分析讨论.在储存、运输过程中,应防止因温度变化而引发硫酸羟胺的自分解放热爆炸事故,实验研究结果对实际的工业生产过程具有一定的参考意义和指导价值.     

硫化亚铁氧化自燃倾向性的实验研究

含硫油品储罐腐蚀产物FeS的氧化自燃是引起储罐火灾爆炸事故的主要原因。用同步热分析仪(STA)在30～900℃范围内对FeS进行热重热流分析,从物理吸附和化学反应的角度分析了不同粒径和不同升温速率FeS的自然氧化倾向性,计算了不同升温速率FeS的活化能。结果表明,FeS样品粒径越小,越容易发生氧化自燃反应;升温速率越大,FeS越不容易氧化。同时,不同升温速率条件下的FeS反应机制各不相同。从实验得出的动力学参数看出,FeS的氧化反应较复杂,而非简单的放热反应。     

硫化亚铁氧化热重实验及动力学分析

利用热重分析方法对化学纯FeS的氧化自燃性及其动力学规律进行了研究,分析了粒径178μm的FeS在室温~1 000℃温度范围内的热重曲线,考察了升温速率对热重曲线的影响,并采用FWO方法计算了FeS氧化自燃的活化能。结果表明,FeS与氧气发生化学反应时迅速失重,升温速率对TG曲线有明显影响,升温速率越大,TG曲线向高温方向移动,氧化速度减小;FeS氧化过程符合n=0.381 7的随机成核和随后生长动力学反应机理,动力学模型函数的积分形式g(α)=ln[-ln(1-α)]-0.381 7,粒径178μm的FeS氧化时的活化能约为133.45 kJ/mol,动力学指前因子A=1×106.065 9s-1。     

BIPB的热分解动力学和失控反应模拟

为了评估双(叔丁过氧基)二异丙苯(BIPB)的热危害,对其热分解过程进行多速率的动态扫描C80热分析,用几种简单的热危害评估方法分析其热危害。然后应用模式法、无模式法(Friedman微分等转化率法)分别对试验结果进行处理,得到分解动力学数据,并用ASTM E 698法得到活化能数据,同时用C80、ARC和DSC的试验数据验证分解动力学数据的可靠性。最后利用无模式法的分解动力学数据进行BIPB绝热条件下和非绝热的2m3球形容器中的失控反应模拟,得到类似工艺条件下BIPB的安全控制温度。     

燃煤飞灰负载型碱基CO2吸收剂再生试验研究

采用热重分析方法研究了燃煤飞灰负载型碱基吸收剂脱除CO2的再生反应特性,同时介绍了燃煤飞灰负载型碱基吸收剂的制备方法,即向燃煤飞灰中添加KHCO3和黏结剂制备得到CO2干式吸收剂.针对不同升温速率和反应终温对吸收剂再生反应特性的影响规律进行试验分析,采用热分析动力学方法确定了吸收剂再生反应特性参数.结果表明:KHCO3负载于燃煤飞灰后,有利于提高颗粒的比表面积;在氮气气氛下,再生反应表观活化能为24～60 kJ/mol;反应速率和终温是再生反应的重要影响因素;当升温速率为10℃/min时,所需活化能最低,为24.8 kJ/mol,再生性能最好;再生反应的起始温度为100～ 150 ℃,终止温度为225～275℃.     

三次指数平滑法在煤矿事故预测中的应用研究

随着我国煤炭工业的快速发展,煤矿事故频繁发生,安全生产形势依然严峻.针对煤矿事故的特点,根据我国1992-2011年煤矿事故死亡人数的统计数据,运用指数平滑法中的三次指数平滑法,建立煤矿事故预测模型,预测2012年、2013年的煤矿事故情况.结果表明,三次指数平滑法预测模型符合煤矿事故的特点,预测精度较高,适用于短期预测.由此可见,三次指数平滑法预测模型可对煤矿事故进行科学的预测与分析,为煤矿企业的安全管理提供依据,以最大限度地减少煤矿事故的发生.     

建筑装璜中几种常用板材热解特性及动力学研究

对建筑装璜中几种常用板材变工况的热解行为进行了热重分析（TG）和差分热重分析（DTG）研究。通过对TG和DTG曲线的分析,深入研究了影响样品热解过程的几个重要因素：升温速率、样品粒径和试样量对热解过程的影响,通过对十种模型的比较,发现热解过程符合两阶段一级反应模型。并得出了各阶段的动力学参数、表观活化能和频率因子。     

贫烟煤氧化热解反应的动力学分析

通过运用热分析的技术研究平顶山烟煤以及郑州嵩枫贫煤氧化热解反应的动力学特性.依据转化率将煤样的TG曲线划分为两个不同的温度区间进行动力学机理函数的探讨.通过对比分析整个TG曲线的氧化受热情况,将线性较好的机理函数带入DSC曲线进行分析验证,并求解出动力学参数以分析其氧化热解反应的特点.研究得出:这两种煤的氧化热解过程相似但同等条件下反应程度不同;在不同的反应阶段其化学反应级数不同并且相应过程中的TG曲线和DSC曲线反应级数一致;煤反应的活化能随着煤与氧反应过程的深入而增加,指前因子随着活化能的增加而增加且煤氧化反应过程是个分阶段的、多步反应以及相互联系促进的过程.     

基于火灾统计数据的火灾形势综合评价和定量预测

火灾统计分析是研究火灾随机性规律的有效方法,它通过总结、整理和分析大量的火灾原始资料,归纳出火灾发生的统计规律.利用多属性综合评价法可对火灾统计数据进行深层次的开发和利用;同时应用预测学原理,建立了我国火灾形势的二次指数平滑预测模型,结果表明火灾总体呈发展趋势.     

三元乙丙橡胶防水卷材热解分析

采用热重-差热联动分析仪对三元乙丙橡胶(EPDM)防水卷材进行了热解特性研究,同时分析了升温速率以及不同气氛对热解行为的影响,并采用Flynn-Wall-Ozawa多升温速率法和Coats-Redfern单升温速率法分别求解了样品在氮气气氛以及空气气氛下的动力学参数,以此作为基础数据开发室外屋面防灭火系统,对减少人员伤亡和经济损失具有重要意义。     

KFR-2特种饰面型防火涂料的热解动力学分析

利用梅特勒TA4000,25-TC15型热分析仪对KFR-2特种饰面型防火涂料和普通乳胶漆涂料进行了TG和DSC分析,研究了KFR-2特种饰面型防火涂料和普通乳胶漆涂料的降解过程.在分析动力学理论模型基础上,分析数据,确定了KFR-2特种饰面型防火涂料和普通乳胶漆涂料的热力学参数,活化能.通过分析比较得出,与普通乳胶漆相比,KFR-2特种饰面型防火涂料由于添加了阻燃成分,使活化能显著提高,热稳定性明显加强,体系耐热性能好,阻燃效果明显.     

Evaluating time to maximum rate (TMR) and self-accelerating decomposition temperature (SADT) of self-polymerizing vinyl acetate monomer

Vinyl acetate monomer (VAM) is widely used as a chemical intermediate producing a variety of copolymer products. Besides, VAM has the tendency to readily decompose into free radicals and ions that initiates the self-sustaining polymerization reaction. The non-isothermal experiments of VAM were performed using differential scanning calorimetry (DSC), and the calculations of the kinetic parameters from temperature-programmed DSC curves have been evaluated by the isoconversional method. The thermal analysis of VAM was proceeded using the advanced thermal analysis software (AKTS) to figure out the time to maximum rate (TMR) and self-accelerating decomposition temperature (SADT) for a proactive safety design of VAM. Subsequently, the kinetic model is used to predict the potential thermal runaway in the VAM-PVAc polymerizing process.     

多点法测定可燃物质自燃特性的可靠性研究

多点法是一种新提出的自热反应动力学分析方法。采用实验研究和理论分析相结合的方式对多点法的操作过程以及实验结果的可靠性展开研究。通过构建一维导热系统、采用不同形式的热电偶布设方式,对烟叶粉末的自燃临界环境温度、活化能以及反应热与指前因子的乘积等参数进行了测定。研究表明:所构建的一维系统能较好地模拟一维导热;热电偶的分布方式对测量结果有较大影响,对称分布状况下,温度结果与经典的F-K对称模型一致;多点法相比于传统方法省时省力,测定结果有较好的线性拟合相关度,求解的动力学参数较为可靠。     

计算机显示器材料的热解动力学分析

利用热重-差热分析仪,在不同的气氛(空气、N2)以及升温速率(10、30、50℃/min)条件下对电脑显示器外壳材料进行了热解特性的研究分析.通过对实验结果的分析,得出了该样品的热解情况及各个阶段的热解动力学参数,同时分析了气氛以及升温速率对材料热解的影响.     

一种基于小样本数据信息扩散的重大火灾频度估算方法

重大火灾的发生是小概率事件,其历史数据属于小样本统计数据。在应用频率直方图法对小样本数据进行处理时,分析结果对直方图的起点、区间步长以及样本中的奇异数据十分敏感。采用信息扩散方法,对日本1995-2008年各年重大火灾次数统计样本进行分析,对比了不同扩散条件下的扩散结果,结果表明信息扩散方法具有很好的稳定性和一致性。基于信息扩散的结果,计算了以年为周期的重大火灾发生次数的超越概率分布,建立了一种重大火灾频度估算方法。