【摘要】：安徽淮北礦業(yè)集團(tuán)年產(chǎn)原煤3000余萬(wàn)噸,在煤炭的開(kāi)采、選洗、加工利用等過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大量的高灰分煤(灰分30%)、煤矸石等劣質(zhì)煤。這些劣質(zhì)煤因其低揮發(fā)分、高灰分、難燃燒等特點(diǎn),作為燃料單獨(dú)燃燒時(shí)往往燃燒難度大,燃燒不完全,形成較為嚴(yán)重的資源浪費(fèi)及環(huán)境污染問(wèn)題。因此,如何綜合高效利用這些劣質(zhì)煤,無(wú)論是從國(guó)家能源戰(zhàn)略角度,還是從企業(yè)的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益角度都具有十分重要的意義。高灰分煤的活化燃燒,是提高其燃燒效率的重要途徑之一,但由于各地煤性質(zhì)的差異,其催化燃燒效果也大不相同。為提高淮北礦區(qū)高灰分煤的燃燒效率,實(shí)驗(yàn)選取淮北臨渙選煤廠的高灰分無(wú)煙煤作為研究對(duì)象,利用熱重分析法,研究MnO_2、Fe_2O_3和K_2CO_3對(duì)高灰分無(wú)煙煤燃燒特性的影響,分析不同含量催化劑下無(wú)煙煤的燃燒特性參數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)MnO_2、Fe_2O_3和K_2CO_3均可提高高灰分無(wú)煙煤著火指數(shù)、燃盡指數(shù)、降低無(wú)煙煤的著火溫度;氧彈燃燒實(shí)驗(yàn)表明,燃煤催化劑均可增大無(wú)煙煤的放熱量,從而提高煤粉的利用效率。為解釋燃煤催化劑的作用機(jī)理,采用X射線衍射儀(XRD)對(duì)不同催化燃燒時(shí)刻下的燃燒殘余物進(jìn)行衍射分析,發(fā)現(xiàn)Fe_2O_3和K_2CO_3催化燃燒反應(yīng)過(guò)程中催化劑及其衍生物之間會(huì)相互轉(zhuǎn)化,能夠促進(jìn)催化燃燒過(guò)程中氧的轉(zhuǎn)移,MnO_2催化煤粉燃燒主要是因?yàn)槭軣岱懦鲅�。�?duì)催化燃燒反應(yīng)過(guò)程中未燃煤粉進(jìn)行傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,燃煤催化劑能夠催化煤粉中的芳香族化合物等大分子的裂解,增大了小分子有機(jī)質(zhì)的釋放量。Fe_2O_3催化燃燒的氮吸附實(shí)驗(yàn)表明,Fe_2O_3的加入能夠提高固定碳燃燒過(guò)程中的比表面積;對(duì)催化燃燒灰渣進(jìn)行掃描電子顯微(SEM),發(fā)現(xiàn)燃煤催化劑能夠加重?zé)o煙煤的燃燒程度。催化燃燒反應(yīng)中最為直接的效果是降低煤粉的著火溫度,實(shí)驗(yàn)以臨渙選煤廠的煙煤為研究對(duì)象,分析催化劑(K_2CO_3)含量,反應(yīng)氣氛中氧氣的濃度,程序升溫速率等實(shí)驗(yàn)條件對(duì)煙煤著火溫度的影響,結(jié)果表明催化劑含量對(duì)著火溫度影響很大,催化劑含量過(guò)多或者是過(guò)少都對(duì)催化效果產(chǎn)生不良影響;實(shí)驗(yàn)條件對(duì)催化燃燒影響較大:升溫速率越快,著火溫度越低;反應(yīng)氣氛中氧氣濃度越大,煙煤著火溫度越低。最后,結(jié)合臨渙矸石電廠的實(shí)際應(yīng)用情況,利用熱重分析法研究臨渙選煤廠不同質(zhì)量配比下煤矸石與洗中煤的混合燃燒特性,分析混合燃燒特性參數(shù);利用Coats—Redfern積分法對(duì)燃燒過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行擬合,計(jì)算燃燒反應(yīng)活化能及頻率因子等動(dòng)力學(xué)參數(shù),結(jié)果表明混合比對(duì)燃燒特性參數(shù)影響很大,對(duì)于燃燒過(guò)程放熱特性影響不大�；旌媳葘�(duì)燃燒反應(yīng)活化能影響很大,但并不隨著混合樣中某種組分的增大而增大或減小而減小,主要是受礦物質(zhì)的影響。以期為臨渙矸石電廠330MW超臨界流化床鍋爐的高效應(yīng)用提供一定的參考價(jià)值。
【圖文】：

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 熱重分析實(shí)驗(yàn)催化劑，其著火與燃盡指數(shù)越高，其催化燃燒效果越好。實(shí)驗(yàn)通過(guò)煤樣的熱重分析數(shù)據(jù)計(jì)算出著火和燃盡指數(shù)[44-45]。max0( )=imdwdtDt t，，max12( )fm fdwdtDt t t 式中，max( )dwdt為最大燃燒速度，mt 為最大燃燒速度所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，0t 為著火所需要的時(shí)間，12 t為max1( ) 2dw dtdw dt 時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間區(qū)域，ft 為燃盡所需要的時(shí)間。2.5 著火溫度和燃盡溫度的確定

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 熱重分析實(shí)驗(yàn)100 200 300 400 500 600 700 800 900 100030405060708090100-8-6-4-200510152025303540TG/％Temperature/0CDTGDSCTGDTG/％*mi-n1DSC/mW*mg-1圖 2.7 anthracite+5%K2CO3燃燒 TG—DTG—DSC 圖
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ534

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本文編號(hào)：2658023