煤矸石熱解和燃燒動(dòng)力學(xué)特性及與煤層氣循環(huán)流化床混燒試驗(yàn)研究.pdf

1、煤矸石是目前排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一，具有低揮發(fā)分、高灰分、低熱值和難燃燒等特點(diǎn)。煤層氣是煤炭開(kāi)采活動(dòng)中釋放出的甲烷，溫室效應(yīng)很強(qiáng)，且易燃易爆，給煤炭開(kāi)采活動(dòng)帶來(lái)隱患。煤矸石和煤層氣循環(huán)流化床混燒為綜合利用煤矸石和煤層氣提供了一種新途徑，不僅能節(jié)約能源，還有利于環(huán)保，具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 文中在深入分析煤矸石和煤層氣利用及研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，首先利用熱重分析法研究了煤矸石的熱解特性和機(jī)理以及燃燒特性和機(jī)理，研究分析了其熱

2、解和燃燒的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，以及煤矸石種類(lèi)、熱解溫度、試樣粒徑、升溫速率和壓力對(duì)煤矸石熱解過(guò)程的影響，并對(duì)煤矸石的著火特性、燃盡特性、綜合燃燒性能和燃燒放熱性能進(jìn)行了研究。在此研究基礎(chǔ)上，試驗(yàn)研究了一次風(fēng)率、過(guò)量空氣系數(shù)和煤層氣與煤矸石的混燒比等因素對(duì)燃燒特性和污染物排放特性的影響。 研究結(jié)果表明，煤矸石熱解終溫、煤矸石種類(lèi)、試樣粒徑、升溫速率和壓力對(duì)煤矸石熱解過(guò)程都有較大的影響，主要影響其失重率和熱解初析溫度；在熱解初始階段，熱解反

3、應(yīng)服從三維球擴(kuò)散機(jī)制，活化能比較高；熱解第二階段服從級(jí)數(shù)為3/2的化學(xué)反應(yīng)，活化能有所降低；煤矸石中揮發(fā)分含量對(duì)其燃燒特性有重要影響，揮發(fā)分含量越高，煤矸石可燃性能越好，綜合燃燒性能越佳；對(duì)煤矸石燃燒機(jī)理研究表明其燃燒過(guò)程服從級(jí)數(shù)為1的化學(xué)反應(yīng)。 研究結(jié)果還表明，一次風(fēng)率、過(guò)量空氣系數(shù)和混燒比對(duì)混燒特性和污染物排放特性有重要影響。對(duì)于不同混燒比，總風(fēng)量為220m3/h時(shí)，一次風(fēng)率從0.77增大到0.95，密、稀相區(qū)溫差減小，燃燒

4、效率升高，Nox排放濃度增加，當(dāng)一次風(fēng)率大于0.86時(shí)，燃燒效率升高不明顯，而CO排放濃度增加較快；過(guò)量空氣系數(shù)從1.1增大到1.5時(shí)，密、稀區(qū)溫度都降低，燃燒效率升高，Nox的排放濃度增大；在相同過(guò)量空氣系數(shù)和一次風(fēng)率條件下，混燒比增大，Nox的排放濃度逐漸降低，且混燒比R=0.4時(shí)，燃燒效率最高；混燒比R＝0.1時(shí)的最佳脫硫溫度為834℃，混燒比R＝0.4時(shí)的最佳脫硫溫度為850℃；隨Ca/S比增加，S02排放濃度大幅度降低，但影響