垃圾衍生燃料(RDF)的燃烧过程

垃圾衍生燃料技术是目前解决生活垃圾问题有效途径,然而RDF应用仍存在一定问题,如因对RDF燃烧产物未知,使RDF在应用中可能对热设备造成不良影响,因此需对RDF的燃烧过程及产物进行研究。采用热重分析仪对RDF的燃烧特性、燃烧动力学进行了研究,并同时采用热红联用技术与热质联用技术对RDF的燃烧气体成分进行了研究。研究结果表明：与煤比较,RDF灰分、挥发分含量高,而固定碳含量少,因此RDF着火点、最大燃烧速度对应温度及燃尽温度低,但最大燃烧速度小。RDF的燃烧分为3个阶段：挥发分析出与燃烧,伴随着羧酸、CO2、H2O、NH3、NO2、HCl、SO2及Cl2气体的释放,活化能约为24 kJ·mol-1;挥发分的析出与燃烧,但伴随有部分固定碳燃烧,有CO2、H2O、NH3、NO2、HCl及Cl2气体释放,活化能约为27 kJ·mol-1;RDF碳化后的固定碳燃烧,放出较大量CO2,活化能约为92 kJ·mol-1。     

水泥分解炉内生活垃圾与煤粉燃烧特性分析和技改建议

将生活垃圾制备成垃圾衍生燃料（RDF）,再投入水泥分解炉内进行燃烧处理是生活垃圾无害化处置的重要途径。与煤粉相比,RDF在分解炉内的燃烧与运动特性存在较大差异,从而对分解炉的正常运转产生较大影响。通过检测分析、热工计算和计算流体动力学模拟（CFD）等手段,对比了RDF与煤粉在燃烧、运动特性等方面存在的差异。结果表明,与煤粉相比,RDF的水分、灰分含量偏高,固定碳含量偏低, 单位RDF燃烧理论空气量只有煤粉的14.5%。入炉煤粉的特征粒径为20 μm,RDF为10 mm;粒径小于10 mm的RDF喂入分解炉后随烟气向下游流动,但大于10 mm的直接向下运动,并在分解炉缩口和中部形成循环。经过空气干燥、粉磨后的RDF颗粒着火温度为235~242 °C,煤粉着火温度为375 °C,然而考虑实际使用时入炉RDF水分含量高、尺寸大等,其在分解炉内燃烧速度通常较煤粉慢。为此,建议水泥企业在对RDF进行准确的工业分析和元素分析基础上,通过热工标定、CFD模拟等手段优化RDF处置尺寸与喂入位置,确保RDF在分解炉内完全燃烧。     

切圆燃烧煤粉炉的空气分级燃烧改造

阐述了分级燃烧抑制NOx形成的基本原理,介绍了切圆燃烧煤粉炉的空气分级燃烧改造的基本特点,考察了轴向和径向空气分级、炉内空气浓度等因素对NOx排放量的影响;控制适当条件,使脱氮效率达到30％－50％,对煤粉炉的空气分级燃烧改造进行了费用效益分析。     

市政污泥与不同烟煤混合燃烧特性

使用非等温热重法,研究了淮北烟煤和神华烟煤在6种不同市政污泥掺混比条件下对混合燃烧特性的影响,并对混合燃烧过程的动力学特性进行了分析。实验结果表明:污泥与煤的混合燃烧特性从总体上表现为污泥与煤共同作用的结果,最优的污泥掺混比受到煤种的影响。在不同煤中污泥掺烧比少于20%对煤的活性影响较小。活化性能较差的淮北烟煤在污泥掺混比为30%时,在不同的温度区间分别表现出污泥与煤的反应特征。活化性能较好的神华烟煤在污泥掺混比为40%时表现这一趋势。     

石灰调质污泥的燃烧特性及动力学分析

采用热重-差示扫描量热同步分析仪,在空气气氛下对石灰调制污泥进行燃烧失重实验.通过分析获得的曲线,可以将调质污泥的热反应过程分为4个阶段:自由水和化学结合水析出阶段;易挥发有机质析出和燃烧阶段;难挥发有机质析出分解和燃烧阶段;无机质的分解阶段.添加石灰后,污泥的着火温度小幅上升,综合燃烧特性指数随添加量增加而减小.采用Coats-Redfern积分法对挥发分析出和燃烧阶段进行了热反应动力学求解,发现添加量小于30%时,石灰可以减少污泥燃烧的活化能,促进污泥挥发分的析出和燃烧.     

生活垃圾与煤混合燃烧特性及动力学分析

利用热重分析仪对生活垃圾与煤混合试样的燃烧特性及热反应动力学进行了实验研究,考察了不同配比混合试样的着火温度、燃尽温度、最大燃烧速率及最大燃烧速率温度等燃烧特征参数,并用Coats-Redfern积分法对其进行了燃烧动力学分析,确定了燃烧动力学方程,求出了反应活化能Ea及指前因子A。实验结果表明:生活垃圾与煤混合燃烧时均保持各自的燃烧特性;混合燃料中随着生活垃圾掺量的增加,热重曲线向低温区转移,燃尽点逐渐降低,综合燃烧特性指数明显增大,生活垃圾能改善煤的燃烧性能;生活垃圾及其与煤混合燃烧出现两个燃烧阶段,分别遵循二级和一级反应机理,煤燃烧只出现一个燃烧阶段,遵循一级反应机理;混合燃料燃烧反应活化能Ea与指前因子A存在动力学补偿效应。     

不干胶废弃物热解与燃烧动力学特性

采用热重分析方法对不干胶废弃物(PSAs)进行了热解和燃烧失重分析,并采用Doyle法拟合计算了PSAs热解和燃烧动力学参数。结果表明:当温度低于200℃或高于600℃,PSAs的热解和燃烧失重过程具有性;300~600℃时,PSAs热解过程具有3个失重峰,而其燃烧过程具有2个失重峰。动力学分析结果表明:PSAs的热解是由多阶段复杂的热裂解反应组成,其热解过程可用4个一级反应来描述,随着升温速率的提高热解阶段第1峰区表观活化能降低;而第2、3峰区以及半焦深度裂解阶段的第4峰区活化能逐渐升高;PSAs燃烧过程可用3个一级反应来描述,随着升温速率的提高,PSAs燃烧过程的表观活化能均逐渐降低,并且燃烧表观活化能均低于热解表观活化能。     

O2/CO2气氛下市政污泥混煤燃烧及动力学特性

采用差示扫描量热法对市政污泥、神华烟煤和淮北烟煤单独及不同比例混合物在O2/CO2气氛下进行燃烧特性的实验研究,结果表明,市政污泥综合燃烧特性最好,神华烟煤次之,淮北烟煤最差;随着污泥掺混比例的增加,混合试样着火温度和燃尽温度提前,综合燃烧特性得到改善,但燃烧放热量减少。利用Freeman-Carroll法对淮北烟煤、市政污泥及两者混合物的燃烧动力学参数进行计算,得到市政污泥、淮北烟煤和神华烟煤的平均反应活化能E分别为48.34、68.32和51.47 kJ/mol。     

煤无烟燃烧锅炉炉内燃烧特性分析

对一台所设计的DZL1．0-0．7-AⅢ煤无烟燃烧锅炉炉内燃烧特性进行了数值模拟。对床层反应，采用了基于热力学平衡法的“黑箱模型”，而对于床层上方炉膛空间内的气相湍流燃烧则采用了标准κ-ε模型、旋涡消散模型和离散坐标模型。采用非结构化四面体网格生成技术处理复杂炉膛几何空间的网格生成。通过数值模拟，得到炉内速度场，温度场，浓度场等参数的分布特性。结果表明：“多孔分层错列撞击流式”二次风的引入对于改变炉内流动和燃烧特性，加强炉内烟气和空气的混合，强化燃烧及实现炉内消烟除尘具有重要的作用。     

脱脂餐厨垃圾和玉米秸秆混合燃烧特性及灰熔融特性分析

探究了玉米秸秆(CS)和脱脂餐厨垃圾(DKW)混合的燃烧特性和灰熔融特性,对DKW、CS及其混合样品进行了热重分析,对混合灰样进行了X射线荧光分析、X射线衍射分析以及扫描电子显微镜观察。结果表明:总体而言,随着CS掺混量的增加,混合样品着火温度升高,燃尽温度降低,CS掺混量为90%(质量分数)时燃烧特性最佳;混合灰样中莫来石和硅线石会随着CS掺混量的增加逐渐降低直至消失,而白榴石会逐渐增加,同时混合灰样由絮状结构逐渐结块,然后出现孔隙,碱酸比和硅铝比逐渐增大,而硅比逐渐减小,导致混合灰样熔融特征温度逐渐降低。从处理DKW的实际目的出发,在CS足够的情况下,CS掺混量为90%是最佳焚烧掺混量。     

煤无烟燃烧锅炉炉内燃烧特性分析

对一台所设计的DZL1.0-0.7-AⅢ煤无烟燃烧锅炉炉内燃烧特性进行了数值模拟.对床层反应,采用了基于热力学平衡法的"黑箱模型",而对于床层上方炉膛空间内的气相湍流燃烧则采用了标准k-ε模型、旋涡消散模型和离散坐标模型.采用非结构化四面体网格生成技术处理复杂炉膛几何空间的网格生成.通过数值模拟,得到炉内速度场,温度场,浓度场等参数的分布特性.结果表明:"多孔分层错列撞击流式"二次风的引入对于改变炉内流动和燃烧特性,加强炉内烟气和空气的混合,强化燃烧及实现炉内消烟除尘具有重要的作用.     

板材类生物质燃烧及动力学特性热重研究

采用非等温升温法研究了4种板材类生物质在空气气氛下的燃烧特性和动力学特性。通过对TG、DTG等曲线的分析,发现4种板材燃烧过程均可分成3个阶段,即水分蒸发阶段、挥发份析出(或燃烧)阶段和固定碳燃烧阶段。综合燃烧特性:松木集成材>纤维密度板>夹芯胶合板>刨花板。4种板材均具有良好的燃烧特性。4种生物质燃烧均存在1个吸热峰和2个放热峰,分别与挥发分析出峰、挥发分燃烧、固定碳燃烧对应。采用Fridman法和Fridman-Carroll法分别对4种板材的动力学参数进行了计算,2种方法得出的结果符合较好。分析得出:由于生物质燃烧与环境换热、挥发分析出吸热、固定碳燃烧放热等因素作用,4种生物质的表观活化能高温区均低于低温区。动力学计算结果表明:松木集成材平均表观活化能最低,燃烧反应能较容易进行。     

电厂煤粉锅炉汞排放特性研究

通过分析某电厂煤粉炉燃烧后固体、液体和气体中含汞量,获得了300、600MW煤粉锅炉的汞排放特性。结果表明,进入300、600MW煤粉锅炉的汞最后主要富集在飞灰中而被除尘器捕集,分别占总汞质量的85.10%、69.17%;湿法脱硫系统能脱除一部分烟气汞,脱硫石膏、废水中的汞分别占3.56%、11.66%;底渣中的汞均占了不到1%;最后排入大气的烟气中汞分别为3.23、3.51μg/m3,分别占10.93%、19.15%。     

包装垃圾添加脱氯半焦制备SRF的燃烧特性及动力学分析

利用热重分析仪对添加了不同比例混合含氯塑料经微波低温脱氯后的脱氯半焦制备而成的固体衍生燃料（SRF）的燃烧特性及热反应动力学进行了实验研究,考察了脱氯半焦不同添加比例制备的SRF的着火点、燃尽温度、最大燃烧速率、燃尽特征指数和综合燃烧指数等燃烧特征参数。并用Coats-Redfern积分法对其进行了燃烧动力学分析,确定了燃烧动力学方程,求出了反应活化能和指前因子。结果表明：随着脱氯半焦的添加比例从5%增加至20%,TG曲线向低温区移动,着火点降低,燃尽温度降低,燃尽性能提升,综合燃烧特性指数S均高于不添加脱氯半焦的燃料,综合燃烧性能更好;当脱氯半焦添加比例为10%,综合燃烧特征参数最佳;在第三燃烧阶段,添加了脱氯半焦的燃料的活化能显著低于未添加脱氯半焦的燃料,指前因子降低了4~5个数量级。混合含氯废塑料,经过微波低温脱氯处理形成半焦作为添加剂制备SRF,不仅降低了SRF燃烧过程中氯化氢的产生量,同时提高了燃料的燃烧性能,是含氯塑料废弃物利用的一种新的方向和途径。     

城市污泥与煤混合热解特性及动力学分析

为了污泥与煤混合热解的实验研究及工程化应用提供初步的数据及理论支持,利用热重分析仪讨论了污泥与煤混合热解的主要影响因素(加热速率、热解终温及混合比例)以及动力学参数。结果表明:加热速率对污泥热解影响较小;混合物热解终温与煤的热解终温基本一致;煤在污泥(干基)中的添加比例小于50%有利于挥发分的产出;通过热解特性及动力学参数分析,得出混合物比单一物料更易分解,且两者存在一定的协同效应;建立了污泥与煤不同混合比例在有机质主要热解区间内的经验动力学方程,经具体混合比例验证,经验动力学方程推导出的动力学参数及TG曲线与实际实验结果吻合较好。     

医药类废盐渣的燃烧/热解特性及动力学研究

分析了维生素B6医药类废盐渣成分,采用热重(TG)/差示扫描量热(DSC)对比了废盐渣的燃烧和热解特性,并通过Coats-Redfern积分法确定了不同升温速率下废盐渣的燃烧及热解动力学参数。结果表明:该类废盐渣主要含有氯盐及磷酸盐类物质。燃烧反应比热解反应对废盐渣的热处理效果更好。升温速率对废盐渣燃烧及热解反应的反应温度、活化能和指前因子均具有不同影响。废盐渣的热解过程可用两个一级反应来描述,燃烧过程可用两个一级反应和1个二级反应来描述。     

天然矿物固硫剂及其对煤粉燃烧的影响

选取CaCO₃、Ca(OH)₂质量配比＝3∶2作为主固硫剂,用钙基固硫剂质量的2％的Na₂CO₃对其改性,利用蛭石作为固硫添加剂。在Ca/S＝2.25的情况下,通过固硫实验考察了主固硫剂以及添加剂的加入对固硫率的影响。实验结果表明,煤粉掺入该固硫剂在950℃下燃烧0.5 h,固硫率可以达到85％。还对添加不同固硫剂的煤粉进行热重实验,分析其对煤粉燃烧特性及动力学参数的影响。结果表明,固硫添加剂的加入不但能提高固硫率,还有利于煤的燃烧,减少灰渣的处理量。     

煤粉发泡剂对赤泥陶粒烧胀特性的影响

分析赤泥、膨润土和煤粉的理化性质,并在此基础上烧制赤泥陶粒。考察不同发泡剂煤粉掺量下所烧制陶粒的烧胀性能。采用热性质分析、矿物分析和红外光谱等手段分析陶粒样品,研究煤粉的掺量和烧结温度对陶粒烧胀过程的影响以及赤泥陶粒的烧胀机理。结果表明：烧结温度为1 000℃时,随着煤粉掺量的增加,赤泥陶粒的显气孔率和吸水率升高,而体积密度和抗压强度降低;煤粉掺量为30%时,赤泥陶粒显气孔率45.13%,体积密度0.131 g·cm-3,吸水率39.0%,抗压强度14.7 MPa;掺入煤粉后赤泥陶粒生料有机组分烧失量增加,熔融温度降低,烧胀过程中还原性气氛增强;烧结温度升高能够促进易熔融矿物铁橄榄石的生成,提高陶粒的烧胀性能。     

造纸工业污泥燃烧特性及动力学实验研究

在不同升温速率及与其他污泥不同混合比例条件下,利用热重法对造纸污泥和含工业污水污泥进行了实验研究。结果表明,造纸污泥与含工业污水污泥表现出不同的DTG曲线形式,其中造纸污泥固定碳燃烧峰失重较为明显。随着升温速率的提高,造纸污泥的燃烧速率加大,燃尽时间缩短,提高了其综合燃烧特性;加入含工业污水污泥后,造纸着火性能及燃尽性能均得到改善。采用积分法（Coats-Redfern方程）计算得到各阶段燃烧反应的机理方程及相应的活化能参数,表明活化能的大小与试样的燃烧阶段是相对应的。     

燃烧过程颗粒物的形成及我国燃烧源分析

燃料燃烧会排放一次颗粒物和二次颗粒物,一次颗粒物中亚微米粒子主要是由于无机矿物质经蒸发-成核-凝结-凝并的途径形成的;超微米颗粒的产生不同于亚微米颗粒的形成,是由于破碎机理.二次颗粒物是由气态前驱体在大气中转化而成的.我国燃烧源主要是煤燃烧、燃油机动车和农村生活燃料等.深入认识颗粒物的形成及燃烧源的特征对有效控制颗粒物的排放是很有帮助的.