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民用型煤的制备及燃烧特性研究

赵孝佳  
【摘要】:型煤技术是一种重要的洁净煤技术,大力推广、生产和使用民用洁净型煤具有巨大的经济效益和环境效益。而型煤技术的核心就在于型煤粘结剂和型煤的燃烧特性。通过试验发现,腐植酸对于唐山型煤粘结效果极好,5%的添加量即可满足型煤的强度要求,抗压强度、落下强度、热强度都很高,不过腐植酸作为粘结剂添加量较高,且用于中远型煤的效果一般;膨润土不适合作为型煤粘结剂的主料,用作粘结剂冷态强度较差,即使添加3%,冷态强度依然难以满足要求,但高温强度较好;木质素磺酸钙对中远型煤冷态下的粘结存在较好的作用,对唐山型煤的粘结效果较差,高温强度较差;对于中远型煤,淀粉是一种极佳的粘结剂,加入0.5%即可在冷态下取得较好的粘结效果;对于唐山煤,则淀粉的粘结效果较差,加入1.5%冷态强度依然较低,难以满足一般民用炊事型煤要求;淀粉作为粘结剂,高温强度较差。淀粉通过改性可以具有较好的浸水强度与浸水复干强度。中远型煤粘结剂的较优配方为0.3%的淀粉和0.2%的木质素磺酸钙,以在低成本下得到较好的冷态强度,同时添加2.5%的膨润土以增加型煤高温强度;唐山型煤中加入5%腐植酸即可满足一般民用炊事型煤强度性能要求。煤球燃烧特性试验发现,少量粘结剂的添加对型煤的燃烧特性没有明显的影响,影响型煤燃烧特性最主要的因素是原料煤的性质;相对于朝鲜无烟煤,高挥发分的神华烟煤有利于改善型煤的着火特性,着火速度较快,燃烧时间较短,前期的燃烧强度较高,后期的燃烧强度较低;40%神华烟煤的加入会带来少量白烟,高锰酸钾具有一定消烟作用。煤球的燃烧过程可以用缩核燃烧模型来进行解释,煤球进入煤球炉中,迅速升温,达到炉温,此时煤球燃烧受表面反应控制,燃烧速度极快,此控制区时间较短;而后煤球内扩散影响越来越大,煤球燃烧逐渐转向内扩散控制,煤球烧失40~50%的有机质,表面产生一定厚度灰层;之后煤球在内扩散控制区燃烧直至燃尽。煤球燃烧的大部分时间是在内扩散控制区,但同时近一半的有机质的燃烧是在煤球燃烧进入内扩散控制区之前完成。型煤燃烧随着温度的升高,内扩散控制区增大,煤球燃烧速度变快;压力对煤球在低温下燃烧影响较大,在高温下燃烧影响较小;原料煤是影响型煤燃烧特性最重要的性质,煤灰也可以通过影响内扩散从而影响燃烧特性。煤球燃烧前期处于表面反应控制,可以通过改变煤球的形状、直径、原料煤、供氧等降低煤球前期的燃烧速率;而后煤球逐渐转向内扩散控制,可以通过形状、直径、煤中矿物质、供氧等改变内扩散的速率,从而控制型煤的燃烧速率,从而使型煤拥有较长的燃烧时间和较好的燃烧强度。


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