周儒昌
,
方庆艳
,
傅培舫
,
周怀春
工程热物理学报
本文利用热重差热综合分析仪（TG—DTA），在O2／N2及O2／CO2气氛下，研究了添加剂在不同氧浓度时对澳煤燃烧特性的影响；同时利用X-射线衍射仪分析了添加剂的物相组成。结果表明：此添加剂为典型的碱土／碱金属氧化物添加剂；在氧摩尔体积浓度为20％时，加入添加剂后澳煤在O2／CO2气氛下的燃烧特性优于O2／N2气氛；在O2／CO2气氛下，澳煤的燃烧特性随氧浓度的升高而一直得到改善，而加入添加剂后澳煤的燃烧特性并非随氧浓度的升高而一直得到改善，而是存在添加剂与气氛之间的协同作用，最佳氧浓度低于4O％；且相同条件下加入添加剂后澳煤的燃烧特性优于未加入。
关键词:
TG—DTA
,
添加剂
,
煤粉燃烧特性
,
O2/CO2气氛
姚海
,
傅培舫
,
周怀春
,
余娜
,
马启磊
工程热物理学报
煤颗粒的热膨胀破碎特性直接影响流化床锅炉的运行效率.本文利用热机械分析仪(TMA)测定了不同种类不同密度的型煤和原煤的热膨胀特性,并对部分破碎微观形貌进行了FSEM观察;通过旋转炉内的燃烧试验研究了热膨胀特性和破碎的关系.研究表明,煤颗粒在燃烧过程中其热膨胀破碎主要发生在挥发分析出阶段;内部挥发分的析出会使颗粒内压增大而产生膨胀,进而产生细小裂纹并破碎;挥发分越高,颗粒密度越大,其热膨胀形变率越大,越容易发生破碎现象;主要挥发分析出后热膨胀引起的破碎可以忽略.
关键词:
煤燃烧
,
热膨胀
,
热破碎
,
TMA
,
FSEM
傅培舫
,
方庆艳
,
姚斌
,
周怀春
工程热物理学报
本文根据反应动力学的简单碰撞理论(SCT),建立了气固两相反应通用模型,进一步研究了煤焦燃烧和燃尽的统一动力学模型;粉煤悬浮燃烧时挥发分的析出模型也可包含在该模型中;该模型充分考虑了粉煤在热天平中与在炉内燃烧条件下氧气浓度和氧气可达比表面积变化规律的差异,并给出了计算活化能函数和氧气可达比表面积的新方法,可提高利用热天平获取的动力学参数对炉内煤粉燃烧速率预报的准确性.通过热重分析和已经报道的试验数据对模型的合理性进行了检验.
关键词:
煤粉燃烧
,
SCT动力学模型
,
活化能函数
,
氧气可达比表面积
,
TGA
傅培舫
,
周怀春
,
方庆艳
,
姚海
工程热物理学报
通过FESEM和EBSP对煤粉在TGA、DTF和电站锅炉内燃烧过程中的亚观和微观形态及碳的含量变化的研究表明:炭的形态可分为5类:薄壁网架炭、厚壁网架炭、浅孔实体炭、实体炭和含碳矿物;同一煤样同一温度条件下炉内炭比TGA和DTF中的炭具有更大的反应比表面积;炉内炭的表面含碳量变化不大,不存在低温反应器的表面灰壳,因此,应用球形灰壳理论预报炉内煤粉的燃烧速率是值得怀疑的;亚观形态与微观形态间不存在几何分形上的自相似性.
关键词:
煤粉燃烧
,
亚观形态
,
微观形态
,
FESEM
,
W型锅炉
肖三霞
,
方庆艳
,
傅培舫
,
周怀春
工程热物理学报
采用热天平获得同一种煤在不同升温速率下的TG、DTG曲线,可求出燃烧速率、燃烧温度随燃烬度的变化曲线,根据两个不同升温速率下的数据,可计算出化学动力学参数活化能和指前因子随燃烬度的变化曲线.根据实验数据计算得到四个煤种的反应动力学参数随燃烬度变化的曲线,并预测其中一种煤在第三个升温速率下的燃烧速率随燃烬度的变化曲线,计算结果与实验结果符合较好.用此模型预测了在不同的恒定温度下试验煤种的煤粉燃烧速率随燃烬度的变化趋势.
关键词:
煤粉燃烧
,
反应动力学
,
燃烬度
,
热重分析
陈兢
,
傅培舫
,
张斌
,
周怀春
工程热物理学报
采用化学热力学平衡的方法,对秸秆燃烧中K、Na、Cl的转化规律及形成的产物进行了研究,并与锅炉采样结果对照,讨论了生物质锅炉过热器严重积灰烧结的原因.研究结果表明,生物质中的K、Na、Cl在燃烧温度小于600℃时只存在于固相中.当温度大于600℃时产生气态的KCl、NaCl、KOH、NaOH、K、Na等.现场采样结果表明,生物质锅炉的过热器积灰烧结问题正是由这些气态碱金属化合物的凝结和硫酸盐化而引起的.
关键词:
生物质
,
碱金属
,
积灰烧结
,
化学平衡
,
热力学模拟
傅培舫
,
姚海
,
周怀春
工程热物理学报
煤的低温氧化对着火性能、反应性、煤焦质量以及煤的自燃有重要影响.本文通过TGA-DSC、FSEM和EBSP研究了烟煤和无烟煤的低温氧化特性,研究表明:活性较高的煤表面固相氧的浓度增量比热重低温段的表观增重量大得多;根据最大吸氧量确定的着火温度随煤变质程度的加深和升温速率的增加而增加;升温速率小于1/12 K/s时,最大氧化速率和最大吸氧量能代表煤的氧化活性;含灰量低的中等变质程度的煤氧化活性最高;化学吸氧经历了从临界活化能、到活化能减小再增加到极大最后吸附终止的过程.
关键词:
低温氧化
,
着火
,
自燃
,
TGA
,
FSEM-EBSP
傅培舫
,
方庆艳
,
周怀春
工程热物理学报
为了较准确地预报炉内煤粉燃烧速率,正确区分TGA中滞止煤粉表面与炉内载流煤粉表面氧气浓度的变化规律是非常关键的.从TGA中非稳态条件下坩埚内颗粒表面氧气浓度分布的数理解知,煤样的氧化过程是同时进行的,只是上部的氧化速率大一些,底部的氧化速率小一些;同一样品,同一升温速率,试样的堆积厚度的差异,会影响实验结果的重复性.分析表明,在初始和反应结束时,坩埚内颗粒表面氧气浓度等于环境浓度;反应速率达到最大值时,颗粒表面氧气浓度达到最小值.颗粒在炉内流动燃烧过程中,环境中氧气浓度值是单调减少的,煤焦表面氧的浓度是非线性变化的.
关键词:
煤粉燃烧
,
非稳态传质
,
浓度分布
,
TGA
傅培舫
,
方庆艳
,
周怀春
工程热物理学报
根据不同温度下氧分子平均自由程的大小,比较了小孔、中孔和大孔中三种扩散速率与煤焦表面燃烧速度的大小.研究表明:2000 K以内,颗粒表面分子扩散速率比氧化反应速率大1个数量级以上,过度扩散速率不小于氧化速率.温度小于1200K时,燃烧速率比Knudsen扩散速率小1～5个数量级,扩散孔径小于15～28 nm,反应主要在内外表面进行;1200～1600K时,燃烧速率与Knudsen扩散速率相当,扩散临界孔径28～38 nm,反应在外表面及浅层内表面进行;温度1600K以上时,Knudsen扩散速率比燃烧速率小1个数量级,孔径38～50 nm以下内表面上碳的氧化速度受扩散控制.煤焦的氧化主要发生在Knudsen扩散临界孔径10～50 nm以上的氧气可达表面上.
关键词:
氧气可达比表面积
,
煤焦燃烧速率
,
扩散速率
,
分子平均自由程
汪华剑
,
傅培舫
,
周怀春
工程热物理学报
相变点的识别对研究煤粉的低温共熔和结焦有重要意义.本文分别对活性炭和加入SiO2的活性炭混合物的DSC曲线求导得到的DDSC曲线进行小波分析,提取DDSC曲线的近似部分和细节部分,得到更多关于相变的定量信息,再结合其TG,DTG曲线进行分析,实现对以上两种样品燃烧过程中相变点的识别;并将该方法运用到煤粉燃烧过程的相变分析中,对相变点后的烧结形态的场发射扫描电镜分析结果表明该方法是可行的.
关键词:
煤燃烧
,
小波分析
,
定量分析
,
相变
